Anfahrzugkraft

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Als Anfahrzugkraft wird für Triebfahrzeuge und Zugfahrzeuge die höchstmögliche Zugkraft bei Fahrbeginn aus dem Stillstand heraus bezeichnet. Im Stillstand von Radfahrzeugen ist eine Reibungskraft (Losbrechzugkraft) wirksam, die höher ist als der Rollwiderstand im Moment der Rad-Drehung und daher die Anfahrzugkraft von besonderem Interesse sein lässt.

Für die nominelle Anfahrzugkraft ist oft nicht die maximale Leistung des Antriebsaggregats ausschlaggebend, sondern das auf den Antriebsrädern lastende Gewicht (Reibungsgewicht) und der Reibungskoeffizient zwischen Rad und Schiene bzw. Fahrbahn. Die tatsächlich unter den jeweiligen Ortsbedingungen erreichbare Anfahrzugkraft kann erheblich unter dem idealen Kennwert liegen, da der ausschlaggebende Haftreibungskoeffizient keine unveränderliche Größe ist [1]

Bei Dampflokomotiven und Elektrolokomotiven ist die Anfahrzugkraft günstigerweise bereits technisch bedingt höher als die Zugkraft bei zunehmender Geschwindigkeit. Bei Verbrennungskraftfahrzeugen ist die Anfahrzugkraft von der Getriebe-Auslegung abhängig.

Lokomotiven[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Solange die Zugkraft bei Eisenbahn-Lokomotiven die durch die maximale Schienenbelastung und die Material-Reibungskoeffizienten vorgegebenen Reibungskräfte nicht überschreitet, ist die Anfahrzugkraft als nach oben offene Größe stets von besonderem Interesse.

Moderne Hochleistungs-Lokomotiven haben inzwischen Motordrehmomente, die eigentlich sehr hohe Anfahrzugkräfte zuließen. Tatsächlich ist aber für diese Lokomotiven die Anfahrzugkraft durch die Rad- und Schiene-Haftreibung begrenzt. Bei einer Steigerung des Drehmoments an diesem Punkt drehen die Räder durch, die Leistung kann nicht auf die Schiene gebracht werden. In diesem Fall muss das Drehmoment so weit gesenkt werden, dass die Gleitreibung wieder in Haftreibung übergeht und dadurch die höchstmögliche Kraft wieder übertragen werden kann. Mit elektronischen Steuerungen kann ohne Reserve bis an die Grenze der Haftreibung herangegangen werden, indem im Grenzbereich der Mikroschlupf geregelt wird.

Zahl der Antriebsachsen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Für vierachsige Lokomotiven mit allachsigem Antrieb bei einer bei der Deutschen Bahn zulässigen Achslast von 21 Tonnen werden als höchste Anfahrzugkraft 300 kN (entspricht dem früher gebräuchlichen Wert von 30 Tonnen) angegeben. Dieser Wert ist jedoch eine reine Richtgröße, die in der Praxis erheblichen Abweichungen je nach Rad- und Schienenzustand und auch den Witterungsbedingungen (Trockenheit, Feuchte, Schnee, Eis) unterliegt.

Eine Erhöhung der Anfahrzugkraft bei ausreichendem Motordrehmoment ist möglich, wenn die Gesamtlast auf den angetriebenen Rädern und damit meist das Gewicht der Zugmaschine sowie die Anzahl der Räder erhöht werden. Dies wurde beispielsweise bei der dänischen EG 3100 durchgeführt. Die mit der vierachsigen deutschen Elektrolokomotiv-Baureihe 152 in der Leistung gleiche DSB EG kann mit ihren sechs Antriebsachsen eine Zugkraft von 400 kN aufbringen. Diese hohe Zugkraft wird für die bis zu 2000 Tonnen schweren Güterzüge an den 15,6-Promille-Steigungen im Großen-Belt-Tunnel zwischen Dänemark und Schweden gebraucht.

Reibungskoeffizient[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Da die Reibung zwischen Rad und Schiene auch vom Oberflächenzustand der Schienen abhängt und speziell bei Regen oder durch Laub der Reibungskoeffizient stark reduziert sein kann, ist es bei Lokomotiven üblich, die Reibung mittels Sand zu verbessern. Dieser kann beim Anfahren mittels eines Sandstreuers vor die Räder gestreut werden, um das Durchdrehen bei schlechten Witterungsbedingungen zu verhindern.

Interessant ist in diesem Zusammenhang, dass bei typischen Werten der Anfahrzugkraft einer Lokomotive der Haftreibungskoeffizient zwischen Rad und Schiene (Stahl – Stahl) einen Wert annehmen muss, der größer ist als üblicherweise in Tabellenwerken angegebene Werte. Zum Beispiel erfordert eine vierachsige Lok mit Achslast 21,7 t für eine Anfahrzugkraft von 300 kN (z. B. DB-Baureihe 152), einen relativ hohen Reibungskoeffizienten von 0,35.[1] Die scheinbaren Grenzen der Physik werden dadurch überwunden, dass der Tabellenwert für plane Oberflächen gilt, bei Lokomotiven jedoch, wie zuvor erwähnt, die Möglichkeit zum Sanden besteht und damit eine rauere Oberfläche mit mehr Grip geschaffen wird.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b vergleiche dazu DB IVE Vorlesung_Bremstechnik_2007 Abschnitt "Grundlagen Reibwert Rad/Schiene µH = f (v, Ort, Zeit)"