Baureihe 152

5. Mechanischer Teil

Ein sehr wesentliches und allen überlegungen gemeinsames Ziel im oben beschriebenen Entwicklungsprozess war die Einhaltung der Prinzipien

  • Einfachheit (des Aufbaus etc.)

  • Eindeutigkeit (des Kraftflusses, der Wirkprinzipien etc.) und

  • Sicherheit (für Mensch um Umwelt).

Die einfachste technische Lösung eines Problems vereinigt in der Regel viele Vorteile hinsichtlich klarer Funktionserfüllung, hoher Zuverlässigkeit (wenige Teile) sowie niedriger Herstellungs- und Instandhaltungskosten.

Im Folgendem soll dies an einigen Punkten veranschaulicht werden.

5.1 Gesamtaufbau der Lokomotive

Das Prinzip "Einfachheit" betrifft z. B. die Einbauorte der Komponenten in der gesamten Lokomotive. Es wurde versucht, eine möglichst "flussgerecht" Lokomotive zu entwickeln, mit kurzen und übersichtlichen Leitungswegen für die gesamte elektrische Ausrüstung (getrennt in Starkstromleitung, Steuerleitungen und geschirmte Kabel), mit übersichtlicher Druckluftrohrverlegung, mit kurzen Kühlwasser- und Esterleitungen. Deutlich wird dies am Bild des leeren Maschinenraums, der nahezu keine aufwendigen Halter, Rohre, Kabelkanäle etc. aufweist.

Leerer Maschinenraum

Einfachheit wurde auch für den gesamten Kraftfluss erreicht. Stets wurde vermieden, Kräfte "spazieren zuführen".

Mit Hilfe von Berechnungen mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) und durch Verwendung lasergeschnittener Bleche, die auch bei komplizierter Geometrie preiswert hergestellt werden können, konnte erreicht werden, dass hohe Spannungsniveaus und komplexe Formen nicht an Schweißnähten, sondern in ungestörten Walzmaterial auftreten. Stahlsorten und Blechstärken wurden vereinheitlicht und deutlich reduziert. Auch die Vielfalt der Bauelemente wie z. B. der Verbindungselemente wurde verringert.

Weiterhin konnte die Gliederung der mechanischen Strukturen des Wagenkastens und Drehgestells einfach gestaltet werden. Schnittstellen und Trennebenen wurden so gelegt, dass wenige vorfertigbare Einheiten wie Seitenwände, Untergestell, Führerhäuser entstanden, die wiederum in einzelne klare Baugruppen unterteilt sind.

Auffällig ist auch die Einfachheit des Designs. Durch die Deutsche Bahn wurde eine klare, übersichtliche und gut zu fertigende Form für alle Lokomotiven der laufenden Neubeschaffungen vorgegeben. Die einfache Form ermöglicht die Fertigung kompletter Stahlführerhäuser aus eindimensional gekrümmten Bauteilen. Sowohl aufwendige Tiefziehteile als auch Glasfaser-Kunstsoff-Bauteile (GFK) konnten vermieden werden.

Führerhaus

Nach neueren Erkenntnissen kann diese Beschränkung allerdings auch Nachteile bei der Aerodynamik haben. Die relative scharfen Kanten des Lokomotivkopfs bilden durch Ablösungen eine strömungstechnische Verbreiterung des Führerhauses, was sich aber bei der BR 152 mit einer relativ geringen Höchstgeschwindigkeit von 140 km/h nicht nachteilig auswirkt.

5.2 Drehgestell und Bremsmechanik

Bei der BR 152 konnte wegen der auf 140 km/h beschränkten Höchstgeschwindigkeit auf die Verwendung von vollabgefederter Fahrmotoren verzichtet und der wesentlich einfachere Tatzlagerantrieb realisiert werden. Die Drehgestelle der BR 152 wurden ausgehend von dem EuroSprinter-Drehgestellen unter Verwendung bewährter Komponenten speziell für den Geschwindigkeitsbereich bis 140 km/h neu entwickelt.

Drehgestell

Das Drehgestell überträgt die Zug- und Bremskräfte mittels Drehzapfen auf den Lokomotivkasten, wobei der quadratische Drehzapfenquerschnitt sowie die armierten Gummifedern analog zu den Drehzapfen der Güterzuglokomotiven der BR 151 gestaltet wurden.

Die einseitige Radsatzlenkung wurde ähnlich wie bei den Triebköpfen des ICE 1 und des ICE 2 ausgeführt, wobei die Radsatzlagerung gemeinsam mit der DB, dem Lagerhersteller und den Entwicklungsfirmen der BR 101 und BR 145 ausgehend von den vorliegenden Betriebserfahrungen optimiert wurden. Die doppelreihigen Zylinderrollen-Radsatzlager in Kartuschenform sind identisch in den Baureihen 101, 145 und 152 eingebaut. Die Vereinheitlichung des Lagers ist ein Vorteil für den Hersteller (hohe Stückzahlen) und den Lokomotivbetreiber (einheitliches, bewährtes Lager, geringere Ersatzteilhaltung).

Der Drehgestellrahmen in einfacher, geschlossener Bauart besteht aus zwei gekröpften Längsträgern, einem soliden Mittelquerträger mit Drehzapfenaufnahme und zwei Kopfträgern. Mittel- und Längsträger bilden geschweißte Kastenprofile, als Kopfträger wurden gezogene Rohre gewählt.

Der Drehgestellrahmen wurde auf Grund der in der Vergangenheit deutlich gewordenen extremen Beanspruchung moderner Hochleistung-Drehstromlokomotiven sehr robust dimensioniert. Die Lastannahmen für die Berechnung wurden gegenüber anderen Lokomotiven erheblich verschärft. Dennoch konnte der Rahmen vergleichsweise einfach und übersichtlich gestaltet werden. Hierzu trugen auch die quer zur Fahrtrichtung nebeneinander auf den Drehgestellrahmen aufgestellten Sekundärfedern bei, die eine Torsionsbelastung der Längsträger vermeiden.

Auch die Bremsanordnung mit Radscheibenbremsen unterstützt die Einfachheit. Durch die sehr hohe Kraftschlussausnutzung führt schon die Traktion einer Lokomotive dieser Leistungsgröße zu einem hohen Wärmeeintrag in die Räder. Eine zusätzliche mechanische und thermische Belastung der Radlaufflächen durch Klotzbremsen würde zu verringerten Standzeiten der Räder führen.
Eine Bremse mit zwei Radbremsscheiben je Rad und zugehörigen Bremszangeneinheiten besitzt diese Nachteile nicht und ermöglicht trotzdem einen klar angeordneten und einfachen Bremsanbau. Die Bremsbeläge sind sehr gut zugänglich. Zusätzlich haben die Bremszylinder integrierte, automatische Nachstelleinrichtungen. Pro Radsatz verfügt jeweils ein Bremszylinder über einen aufgesattelten Federspeicher als Feststellbremse.

Die Lösung verursacht geringe Herstell- und Betriebskosten und wurde bei der BR 145 nahezu identisch ausgeführt.

5.3 Führerraum

Sehr großzügig im Raumangebot, klimatisiert mit der Klimaanlage der ICE-Triebköpfe und druckgeschützt für den Einsatz auf Neubaustrecken entspricht der Führerraum voll und ganz den Anforderungen eines modernen Arbeitsplatzes für den Triebfahrzeugführer. Dazu tragen beispielsweise auch der luftgefederte Sitz, antistatisch ausgerüstete Fußbodenbeläge, Heiz- und Kühlbox und ähnliche Annehmlichkeiten bei.

In enger Abstimmung zwischen DB und Industrie konnte erreicht werden, dass alle neuen Lokomotivbaureihen eine einheitliche und ergonomisch gut durchdachte Bedienoberfläche des Führertischs haben, die sich sehr eng an die des ICE 1, ICE 2 und EuroSprinter anlehnt. Die Triebfahrzeugführer finden auf allen Lokomotiven nahezu identische Bedienverhältnisse im Führerraum bzw. auf dem Führertisch vor und können sich voll auf die Beachtung der fahrtechnischen Gegebenheiten konzentrieren.

Die Luftführung, Wärme- und Schallisolation, Beleuchtung, Montage-, Wartungs- und Bedienfreundlichkeit wurden an einem vorab gebauten Führerhauses erprobt und optimiert, wodurch Entwicklungsrisiken bei gleichzeitiger Qualitätserhöhung deutlich minimiert werden konnten. Auch hier konnten durch frühzeitige Optimierung einfache Möglichkeiten der Luftführung, Verkleidung, Seitenfenster usw. gefunden werden.

5.4 Maschinenraum

Beiderseits des 600 mm breiten Mittelgangs, der ohne Stufen von einem Führerstand zum anderen führt, sind die notwendigen elektrischen und sonstigen Einrichtungen in geschlossenen, komplett außerhalb der Lokomotive vormontierten und vorgeprüften Modulen untergebracht. Die Module werden durch einen Kran von oben in die Lokomotive eingebracht und müssen lediglich an durchgängigen C-Schienen angeschraubt und ihre elektrischen Leitungen und Druckluftleitungen mit Steckern erbunden werden.

Zentral unter der Lokomotive ist der Haupttransformator untergebracht. Direkt über dessen Anschlussfeldern wurden die mit 3750 mm Länge sehr kurz gebauten Stromrichter angeordnet. Durch die kompakte Anordnung konnten auch die sonstigen Gerüste übersichtlich gestaltet werden. Ferner blieb ausreichend Einbauraum für eine optionale Mehrsystemausrüstung.

Unter dem Mittelgang sind sämtliche Druckluftrohre sowie alle geschirmten Kabel, die 110-V- und 400-V-Kabel verlegt. Alle diese Kabel und Rohre werden außerhalb der Lokomotive in einem Mittelkanal von 12,5 mm Länge komplettvormontiert und geprüft und zu Beginn der Endmontage von oben in die Lokomotive eingebracht. Auch die Laufbleche auf dem Kanal werden außerhalb der Lokomotive montiert.

Dadurch konnte der gesamte Montageablauf der Lokomotive drastisch vereinfacht werden.


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