Grundsätzlich sei erstmal gesagt, dass es drei bedeutende Traktionsformen bei Eisenbahnen gab bzw. gibt: Dampf, Diesel und Elektrizität. Folgend werden diese drei Antriebsarten beschrieben.





 

Dampf

Die ersten selbstfahrenden Schienenfahrzeuge waren dampfbetrieben. Da hier die technischen Aspekte im Vordergrund stehen sollen, bitte ich darum, die Eisenbahngeschichte an anderer Stelle nachzulesen.

Dampflokomotive
Dampflokomotive

Energieträger

Als Energieträger wird bei Dampflokomotiven und -triebfahrzeugen häufig Kohle (idealerweise Fettkohle) oder Öl – sehr selten auch Holz verwendet. Holz ist hier aber die ganz große Ausnahme. Der ganz große Teil der Fahrzeuge wird mit Kohle befeuert. Wie bereits erwähnt eignet sich hier am besten Fettkohle. So bezeichnet man Steinkohle mit 20 bis 30 Prozent an flüchtigen Bestandteilen hinsichtlich der Kohlesubstanz, Wasser- und Ascheanteile abgezogen. Einen kleinen, aber nicht so verschwindend geringen Anteil, machen ölbefeuerte Loks aus. Die Kohle wird bei Tenderlokomotiven auf der Lok selbst bevorratet, meist in der Nähe des Führerstandes. Bei Schlepptenderlokomotiven befindet sich der Kohlevorrat im Tender, welcher von der Lokomotive gezogen („geschleppt“) wird. Bei ölbefeuerten Loks existiert anstelle des Kohlekastens ein Öltank.

Funktionsweise

Vorheizen

Bevor eine Dampflokomotive fahrbereit ist, muss sie vorgeheizt – also der Zustand der Fahrbereitschaft hergestellt – werden. Der benötigte Dampf muss also erst erzeugt werden. Hierfür muss ein Feuer in der Feuerbüchse entzündet werden. Dazu wird Holz in die Feuerbüchse gelegt und angezündet. Um das Feuer am Brennen zu halten, muss immer wieder Kohle nachgeschaufelt werden. Das Vorheizen nimmt mehrere Stunden in Anspruch, wenn sich die Lok vorher im Kaltzustand befand. Diese Dauer ist auch notwendig, da der Kessel bei zu rasanter Temperaturerhöhung Schäden davontragen würde. Das Feuer lässt heiße Rauchgase durch Rohre strömen, die wiederum durch den Wasserkessel verlaufen, wodurch das Wasser bei 100°C zum Kochen gebracht wird und somit verdampft. Der Dampf sammelt sich im oberen Teil des Kessels und wird auch als Nassdampf bezeichnet.

Fahrbetrieb

Der Lokführer regelt über ein Ventil die Menge des Nassdampfes, die in das Reglerrohr einströmt. Aus dem Reglerrohr strömt der Dampf in die Überhitzerrohrsätze, in denen dessen Temperatur weiter erhöht. Das erhöht die Energie, mit welcher er in die Zylinder gelangt, wo er dann expandiert und die Kolben antreibt. Der über das Blasrohr in den Schornstein entweichende Abdampf lässt wieder heiße Rauchgase in die Heizrohre nachziehen. Eine Kolbenstange überträgt die Kolbenbewegung auf das Rad. Über weitere Stangen ist das Rad mit dem Schieber verbunden, der den expandierten Dampf mit geringerem Druck ausströmen lässt. Infolgedessen kann frischer Dampf mit hohem Druck in den hinteren Teil des Zylinders einströmen, welcher den Kolben wiederum nach vorne drückt. Dieser treibt über die Kolbenstange das Rad für eine weitere halbe Drehung an. Der Schieber lässt dann den Abdampf wieder aus- und frischen Dampf wieder einströmen und der Prozess beginnt von vorn. So werden alle Treibräder angetrieben und die Lok ist in Bewegung.

Einsatzgebiete

Waren Dampfloks früher in allen Bereichen vertreten, zogen Personen- und Güterzüge, so sind sie heute ausschließlich im Museumsverkehr oder als touristische Attraktion im Einsatz. Bei der Bundesbahn endete der reguläre Einsatz von Dampfloks Ende Oktober 1977. Die Deutsche Reichsbahn setzte Dampfloks in der DDR bis Ende Oktober 1988 regelmäßig vor Planzügen ein.




Diesel

 

Diesellok 245 026 mit dem SyltShuttle auf dem Hindenburgdamm

Energieträger

Eine Diesellok tankt – wie der Name schon sagt – Diesel. Diesel wird aus Rohöl gewonnen, welches von Förderstellen an Land (On-Shore) und Bohrinseln auf dem Meer (Off-Shore) zu Tage gefördert wird. Die langen Kohlenwasserstoffketten des Rohöls werden dann in den Raffinerien in unterschiedlich lange Kohlenwasserstoffketten aufgespalten. Diesel hat eine kürzere Kohlenwasserstoffkette als Bitumen, aber eine längere als Benzin. Er ist schwerer entzündlich und produziert mehr Kohlenstoffdioxid als Benzin und zwar im Verhältnis von ca. 1 : 1,3.

Funktionsweise

In jeder Diesellok steckt logischerweise mindestens ein Dieselmotor. In diesem wird von außen zugeführte Luft im Zylinder verdichtet, wodurch Temperatur und Druck steigen. Der eingespritzte Dieselkraftstoff verbrennt spontan. Die dabei entstehende Kraft wird über den Kolben auf die Kurbelwelle übertragen.

In der weiteren Funktionsweise muss zwischen dieselelektrischen, dieselmechanischen und dieselhydraulischen Fahrzeugen unterschieden werden.

dieselelektrische Fahrzeuge

Bei dieselelektrischen Fahrzeugen wandelt ein Generator die von der Kurbelwelle gelieferte mechanische Energie in elektrische Energie um. Bis in die 1960er Jahre war dies Gleichstrom. Der Betrieb mit Wechselstrom stellte sich jedoch als zuverlässiger heraus, sodass fortan dieser mehr Verwendung fand. Ab den 1980er Jahren war es mit fortgeschrittener Wechselrichtertechnik möglich dreiphasigen Wechselstrom – auch Drehstrom genannt – bereitzustellen. Der Generator ist mit den Elektromotoren verbunden, welche die Radsätze der Lok antreiben.

dieselmechanische Fahrzeuge

Anders ist dies bei dieselmechanischen Fahrzeugen. Bei diesen ist zwischen dem Dieselmotor und den Radsätzen kein Elektromotor dazwischengeschaltet. Hier wird die Antriebskraft zu den Radsätzen entweder über Antriebswellen, Differenziale und Getriebe oder bei Loks ohne Drehgestelle über eine Blindwelle und Kuppelstangen übertragen.

dieselhydraulische Fahrzeuge

Im Gegensatz zu dieselmechanischen Fahrzeugen verfügen dieselhydraulische Fahrzeuge statt eines Getriebes über einen Drehmomentwandler. Diese Strömungsmaschine ist mit einer zähflüssigen Substanz gefüllt und kann die Antriebskraft des Dieselmotors mittels Pumpen- und Turbinenrad abhängig von Drehzahl und Leistung übertragen.





 

Elektrizität

 

Elektrolokomotive 185 158 mit Güter-Ganzzug

Energieträger

Energiequelle bei Elektrolokomotiven und -triebzügen ist selbstverständlich Strom. Dieser wird in Kraftwerken verschiedener Bauart produziert, in Umspannwerken auf die richtige Spannung gebracht und von Unterwerken in die Oberleitung oder die Stromschiene eingespeist. Die Spannung beträgt in den Hochspannungsleitungen im Bereich der Deutschen Bahn AG 110 kV und in den Oberleitungen 15 kV bei einer Wechselstromfrequenz von 16,7 Hz. Kleine Lokalbahnen können Stromnetze mit niedrigerer Spannung aufweisen. Bei Stromnetzen von Straßenbahnbetrieben kommt oft Gleichstrom mit einer Spannung zwischen 500 und 750 Volt zum Einsatz.

Funktionsweise

Die Elektrolokomotiven entnehmen dann den Strom mit einem Einholm-, Stangen-, Scheren- oder Bügelstromabnehmer aus der Oberleitung oder mittels Schleifschuh aus der Stromschiene. Er gelanngt zum Hauptgleichrichter, der den Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt und an den Haupttransformator weitergibt. Dieser brinngt die Spannung auf die intern geeignete Betriebsspannung bringt und gibt den Strom an den Hauptwechselrichter weiter. Dieser wandelt den Gleichstrom wieder in Wechselstrom um. So ist aus Wechselstrom mit hoher Spannung solcher mit niedrigerer Spannung geworden. Dieser wird dann abhängig von der Stellung des Reglers im Führerstand an die Fahrmotoren weitergegeben, welche die Radsätze oder Drehgestelle antreiben.

 

Quellen

Diese Seite verwendet das Plugin footnotes