CAS Elektrische Triebfahrzeuge - ET1
Karteikarten für die Vorlesungseinheit 1Grundlagen der Elektrischen Eisenbahntechnik
Karteikarten für die Vorlesungseinheit 1Grundlagen der Elektrischen Eisenbahntechnik
Zugkraft muss alle Widerstände überwinden, damit sich Zug bewegt
Bei der Fahrt soll eine bestimmte Geschwindigkeit gehalten werden. Die Beharrungsfahrt F kann positiv, null oder negativ sein. Die Strecke entscheidet darüberW_B = 0
P_R = F * v/1000F: Zug- / Bremskraft am RadP_R: Gesamtleistung am Rad in kW
A = F*sA_kWh = F * s / (3.6*10^6)
J/(tkm): Joule pro Tonnen-Kilometer(A*1000)/(M*s) = (F*1000)/(M)
1Wh = 3600 J1kWh = 3.6*10^6 J
P_R = F * v/1000Kraft zur Übertragung kann nicht unendlich hoch sein. Adhäsion kommt an Systemgrenze
F = μ * G_T cos α ~μ * G_T wobei G_T:Gewicht m_r * gm_r: Reibungsgweicht. Anteil der Masse des Triebfahrzeuges zu verstehen, welcher auf die motorisch angetriebenen Triebradsätzeμ: Haftwert, Reibungswert, Reibfaktor, Reibungszahl, Kraftschlussbeiwert, Adhäsionskoeffizient oder Traktionskoeffizient
MaterialBeschaffenheitZustand der FlächeFahrgeschwindigkeitGleitgeschwindigkeitStörungen und VibrationenMechanische Bremse
Damit mehr Kraft auf Schiene übertragen werden kann, muss entweder Gewicht oder μ vergrössert werdenμ > 0.35 ist auf Dauer physikalisch kaum möglich
Kurven können nach Zustand unterschiedlich sein.Kann durch Sand verbessert werden, aber es können Probleme auftauchen, da der Stromkreis nicht mehr geschlossen ist. Gleisfreimeldung fehlfunktion
relative Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Fahrgeschwindigkeit und Umfangsgeschwindigkeit des RadesBeim Auto ist dies durch Dehnung vom Reifen kaum wahrnehmbars_H = (r * ω - v) / v
A: MikroschlupfB: Makroschlupf (stabiler Berich)C: Makroschlupf (instabiler Berich)Im instabilen Bereich gibt’s kaum eine Kraftübertragung, eher hoher Verschleissbei öl oder Laub auf Fahrbahn wird μ sehr klein
Höheres Gewicht, desto mehr Zugkraft für gleiches μ
F = μ * G_TMehr als 300 kN ist kaum zu erreichen, bei höheren Werten Testumgebung hinterfragen
Begrenzung wegen Adhäsion und Achslast
V_ü (v_ü): Übergangsgeschwindigkeit km7h (bzw. m/s) (Englisch Base Speed) bei E-Fahrzeugen ca. 60-80 km/h Transitionspunkt zwischen Konstante Zug/Bremskraft und Konstante Leistund (Zugkraft nimmt ab)P_R: Leistung am Rad
1. Kann am Rad oder am Pantograph erstellt werden2. Diagramm definiert die Hülle in welcher Fahrzeug betrieben werden kann3. Grenzen können durch Parameter angepasst werden4. Ob die Kräfte tatsächlich realisiert werden können hängt u.A. von der Umgebung ab (Schienenquqalität, Zustand)5. Verluste im Fahrzeug sind an jeden im ZV Diagramm andersFür mehr Leistung müsste grösser dimensioniert werden. Braucht aber auch höheren Strom->Tiefe Spannung heisst grösseren Strom, Kabel müssen dicker sein
Zug/Bremskraft Hebel der FriebfahrzeugführersFehlerfall / Ausfall eines Traktionsmotors / einer TraktionsumrichtersFehlerfall / Ausfall der KommunikationZu hohe / zu niedrige OberleitungsspannungLeistungsbegrenzung weden thermischen Gründen (Öl, Kühlmitteltemperatur, usw.)
6 Achsen hauptsächlich im Güterverkehr aufgrund höher Lasten
Spurführung in der Bahn
Spurweite CH: 1435 mmMehrheitlich in Europa und auch in Amerika vertretenIn Afrika gibts viel Secondhand aus Europa (viel 1067 mm)
Umhüllung des freizuhaltenden RaumesZusammengesetzt aus Grenzlinie fester Anlagen und zusätzlich erfoderlichenen SicherheitsräumenR RTE 20012 (Normalspur) und R RTE 20512 (Meterspur(
In der Schweiz gibt es verschiedene zulässige Breiten für den Stromabnehmer. Dies sind: 1320 mm1450 mm mit isolierten Endhörnern1600 mm (Eurowippen)1950 mm (DB, ÖBB)
Die Wellenbewegung ergibt sich durch Unterschiedliche Rollradien-Durchmesser aufgrund einer Querauslenkung des Radsatzes an der Kontaktstelle zur Schiene.
LokomotiveRangierlokTriebkopfAntriebseinheitTriebzugTriebwagenReisezugwagenGüterwagenlokbespannter ZugTriebwagenzugInfro Fahrzeuge
Triebfahrzeug, das auch von einem zug abgekuppelt und unabhängig betrieben werden kann
Triebfahrzeug, das in der Regel für Rangierzwecke genutzt wird
Triebfahrzeug, an der Spitze oder am Ende einer Triebzugeinheit zum bewegen von kurzgekuppelten Mittel- und/oder baugleichen Steuerwagen
Treibfahrzeug ohne Führerraum (Entkupplung im normalen Betrieb nicht vorgesehen)
von der bauart her aufeinander abgestimmte Fahrzeuggruppe, deren Zusammensetzung nur in der Werkstatt geändert werden kann
Einzelfahrzeug, das selbsttätig als Zug fährt (kann auch zum Bewegen nicht angetriebener Fahrzeuge benutzt werden)
Einzelfahrzeug zur Beförderung von Fahrgästen und/oder Gepäck
Einzelfahrzeug zur Beförderung von Gütern
(Reisezug oder Güterzug) aus einem oder mehreren Triebfahrzeugen und Wagen bestehende Zusammenstellung
aus mehreren Triebwagen bzw. Triebzügen bestehende Zusammenstellung
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Zusammensetzung von vielen einzelnen WiderständenHandelt es sich um spezifische Widerstände oder absolute? Kennzeichnung durch klein- und Grossschreibungw = spezifisch (N/kN)W = absolut (N)
Vorrischt bei den Einheiten!Miles/hr =1.61 km/hlb = 0.453 kg
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Lernkarten
Spurführung in der Bahn
Spurweite CH: 1435 mmMehrheitlich in Europa und auch in Amerika vertretenIn Afrika gibts viel Secondhand aus Europa (viel 1067 mm)
Umhüllung des freizuhaltenden RaumesZusammengesetzt aus Grenzlinie fester Anlagen und zusätzlich erfoderlichenen SicherheitsräumenR RTE 20012 (Normalspur) und R RTE 20512 (Meterspur(
In der Schweiz gibt es verschiedene zulässige Breiten für den Stromabnehmer. Dies sind: 1320 mm1450 mm mit isolierten Endhörnern1600 mm (Eurowippen)1950 mm (DB, ÖBB)
Die Wellenbewegung ergibt sich durch Unterschiedliche Rollradien-Durchmesser aufgrund einer Querauslenkung des Radsatzes an der Kontaktstelle zur Schiene.
LokomotiveRangierlokTriebkopfAntriebseinheitTriebzugTriebwagenReisezugwagenGüterwagenlokbespannter ZugTriebwagenzugInfro Fahrzeuge
Triebfahrzeug, das auch von einem zug abgekuppelt und unabhängig betrieben werden kann
Triebfahrzeug, das in der Regel für Rangierzwecke genutzt wird
Triebfahrzeug, an der Spitze oder am Ende einer Triebzugeinheit zum bewegen von kurzgekuppelten Mittel- und/oder baugleichen Steuerwagen
Treibfahrzeug ohne Führerraum (Entkupplung im normalen Betrieb nicht vorgesehen)
von der bauart her aufeinander abgestimmte Fahrzeuggruppe, deren Zusammensetzung nur in der Werkstatt geändert werden kann
Einzelfahrzeug, das selbsttätig als Zug fährt (kann auch zum Bewegen nicht angetriebener Fahrzeuge benutzt werden)
Einzelfahrzeug zur Beförderung von Fahrgästen und/oder Gepäck
Einzelfahrzeug zur Beförderung von Gütern
(Reisezug oder Güterzug) aus einem oder mehreren Triebfahrzeugen und Wagen bestehende Zusammenstellung
aus mehreren Triebwagen bzw. Triebzügen bestehende Zusammenstellung
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Zusammensetzung von vielen einzelnen WiderständenHandelt es sich um spezifische Widerstände oder absolute? Kennzeichnung durch klein- und Grossschreibungw = spezifisch (N/kN)W = absolut (N)
Vorrischt bei den Einheiten!Miles/hr =1.61 km/hlb = 0.453 kg
w_lauf = A + Bv + Cv^2-> C hat bei Hochgeschwindigkeiten immer einen grösseren EffektA: Rollwiderstand Rad/SchieneB: Reibung und DämpfungserlusteC: Reibung wegen Aerodynamik/Luft
n: Anzahl Fahrzeuge im Zug (Wagen)G_T: Gewicht in NV: Geschwindigkeit in km/h
M: Masse in tN_e: Anzahl Achsenn: Anzahl Fahrzeuge im ZugS: Stirnfläche in m^2
Widerstände müssen nicht gleich sein, aber in gleicher Grössenordnung (Keine exakte Rechnung, nur eine Abschätzung)Für 15 Wagen, 60 Achsen und 120 km/h und Stirnfläche 9 m^2, Masse 570tErgeben sich rund 34-38 kN
Bestehend aus Steigungswiderstand W_stKrümmungswiderstand W_K
W_st = m * g * sin α ~ m * g * tan α= M * g * ss in Promille
Streckendwiderstand meist grösser, Grativitation macht grössten Widerstand
Reibung die entsteht, wenn Kraft nach innen/aussen wirkt in Kurven
r_a: Radsatzabstand im Fahrzeug bzw. im Drehgestellt [m]s_R: Laufkreisabstand des Radsatzes [m] (gleich Spurweite plus 0.05 m
Im Beschleunigugnszustand müssen die translatorischen und die rotatorischen Massen beschleunigt werden. Das Massenträgheitsmoment stellt einen Widerstand zur Beschleunigung dar. Zur Vereinfachung bezieht man die rotatorischen Massen durch den so genannten Drehmassenzuschlagsfaktor lambda auf die translatorischen Massen
Beschleunigung meist bei 30 % begrenzt, da Fahrkomfort nicht mehr eingehalten. Leute würden umfallen.Lambda, auch bis ca 30% mehr. Ist jedoch nur für 'kleine' und 'leichte' Züge relevant. Güterzüge sind sowieso schon schwer, dann machts ein zusätzlicher Faktor nicht mehr viel aus
Anpruchsvoll: Beschleunigung bei Steigungen (z.B beim Starten)
Zugkraft muss alle Widerstände überwinden, damit sich Zug bewegt
Bei der Fahrt soll eine bestimmte Geschwindigkeit gehalten werden. Die Beharrungsfahrt F kann positiv, null oder negativ sein. Die Strecke entscheidet darüberW_B = 0
P_R = F * v/1000F: Zug- / Bremskraft am RadP_R: Gesamtleistung am Rad in kW
A = F*sA_kWh = F * s / (3.6*10^6)
J/(tkm): Joule pro Tonnen-Kilometer(A*1000)/(M*s) = (F*1000)/(M)
1Wh = 3600 J1kWh = 3.6*10^6 J
P_R = F * v/1000Kraft zur Übertragung kann nicht unendlich hoch sein. Adhäsion kommt an Systemgrenze
F = μ * G_T cos α ~μ * G_T wobei G_T:Gewicht m_r * gm_r: Reibungsgweicht. Anteil der Masse des Triebfahrzeuges zu verstehen, welcher auf die motorisch angetriebenen Triebradsätzeμ: Haftwert, Reibungswert, Reibfaktor, Reibungszahl, Kraftschlussbeiwert, Adhäsionskoeffizient oder Traktionskoeffizient
