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Beschleunigungswerte von Dampfloks an Schnellzügen

geschrieben von: Käfermicha

Datum: 07.12.17 16:48

Das hier ist ein Thema, dass mich schon länger interessiert, wirkliche Zahlen habe ich aber nicht gefunden.

Man sagt Dampfloks ja ein schlechteres Beschleunigungsvermögen als E-Loks nach. Für die Fahrzeiten von Schnellzügen kommt es neben der Höchstgeschwindigkeit aber auch auf die Beschleunigung an.

Angenommen, man vergleicht mal eine 01.10 mit 10 Wagen mit einer 101er mit 10 Wagen, jeweils vom Bahnhof Diepholz in Richtung Osnabrück, und unterstellt gleiche Schienenverhältnisse (trocken), gleiche Gleislage, und freie Fahrt.

Wie schnell war denn da früher eine 01er auf 100, bzw. 120? Und wie schnell wäre die 101er auf 100 bzw. 120 in so einer Konstellation?

Re: Beschleunigungswerte von Dampfloks an Schnellzügen

geschrieben von: e_ulrich

Datum: 07.12.17 19:22

Hallo, Käfermicha,

Franz Ludwig Neher gibt in seinem Buch "F 21" von 1954 folgende Werte für Geschwindigkeit und zurückgelegte Fahrstrecke 30 Sekunden nach Abfahrt an:

Dampflok (01) mit Schnellzug: 22 km/h, 90 m
E-Lok (E 16) mit Schnellzug: 76 km/h, 315 m

Er schreibt weder, woher er die Daten hat, noch berücksichtigt er Zuggewichte. Daher sind die Daten mit Vorsicht zu genießen.
Aber einen ungefähren Anhaltspunkt mögen sie bieten.

Grüße,

e_u

Re: Beschleunigungswerte von Dampfloks an Schnellzügen

geschrieben von: Kursbuch

Datum: 07.12.17 20:41

Im Bildfahrplanprogramm FBS sind die Daten von verschiedenen historischen Triebfahrzeugen hinterlegt. Das Programm zeigt für eine BR 01 mit 450 t auf der Strecke Paderborn - Lippstadt (Flachlandstrecke) mit dem Geschwindigkeitsprofil der 1980er Jahre folgende Werte an:

km   4,3 Hp Elsen                     100 km/h   4,1 Minuten
km   7,3 Hp Scharmede            110 km/h   5,8 Minuten
km 12,9 Salzkotten                  130 km/h   8,6 Minuten
km 20,0 Geseke                                      11,9 Minuten
km 24,7 Hp Ehringhausen                        14,0 Minuten
km 28,4 Hp Dedinghausen                       15,7 Minuten
km 31,9 Lippstadt                                   17,8 Minuten

Die 130 km/h werden erst in Salzkotten erreicht und dann bis zur Bremsung vor Lippstadt gehalten.

Der gleiche Zug mit BR 110 und Höchstgeschwindigkeit 140 km/h:

km   4,3 Hp Elsen                     130 km/h   3,1 Minuten
km   7,3 Hp Scharmede            140 km/h   4,4 Minuten
km 12,9 Salzkotten                                   6,8 Minuten
km 20,0 Geseke                                        9,8 Minuten
km 24,7 Hp Ehringhausen                        11,9 Minuten
km 28,4 Hp Dedinghausen                       13,4 Minuten
km 31,9 Lippstadt                                   15,5 Minuten

Die 140 km/h werden von der BR 110 ungefähr einen Kilometer hinter Elsen erreicht und bis zur Bremsung vor Lippstadt gehalten.

Mit der BR 103 (auch Höchstgeschwindigkeit 140 km/h) werden die 140 km/h schon nach rund 2,5 km bis 3 km erreicht. Elsen wird dann nach 2,7 Minuten durchfahren und nach einer Gesamtfahrzeit von 15,1 Minuten hält der Zug in Lippstadt.

Kursbuch
Moin,

das sind zwar alles sehr schöne Angaben, nur leider sieht die Realität viel prosaischer aus. "Beschleunigung" wird gemessen in "Meter pro Sekunde im Quadrat" - siehe Physikbuch Klasse 10 oder 11.
Und um solche Fragen zu beantworten, hat man in früheren Jahrtausenden so komische Dinger produziert, bei denen zwischen zwei Deckeln ziemlich viel Papier war. "Buch" nennt sich das. So zum Beispiel "Henschel Lokomotiv-Taschenbuch" aus dem Jahr 1960.
Auf Seite 64/65 sind dort verschiedene physikalisch korrekte Angaben zum Thema Beschleunigung aufgeführt.

Dort heißt es z. B.:

"Die übliche Anfahrbeschleunigung beträgt für den 'klassischen' Dampfbetrieb im Streckendienst 0,04-0,07 m/sec2; Dampfbetrieb im Verschiebedienst 0,10-0,20 m/sec2; Stadtbahnbetrieb 0,15-0,30 m/sec2" - gemeint ist da eine Stadtbahn wie z. B. in Berlin zur Zeit des Dampfbetriebs.

Ganz allgemein wird angegeben für Güterzüge: 0,2 m/sec2; Schnellzugdienst: 0,3 m/sec2, Personenzugdienst 0,4 m/sec2
Für Triebwagen und Triebzüge: Fernverkehr 0,4-0,6 m/sec2; Vorortverkehr: 0,6-0,8 m/sec2; auf Stadtschnellbahnen: 0,8-1,0 m/sec2.

Der 420 der DB wurde mit rund 1,0 m/sec2 gerechnet.
Beim 280 der DR gab man 1,3 bis 1,0 m/sec2 bis 120 km/h an.

Bei Bendel (u.a.) "Elektrische Triebfahrzeuge" findet man für die elektrische Traktion dieselben Werte - also z. B. 0,3 m/sec2 für D-Züge und 1,0 m/sec2 für Triebwagen im Nahverkehr (dort S. 30).

Und im Henschel-Lokomotiv-Taschenbuch findet sich auch die Aussage: "Von 1,2 m/sec2 an muß man mit körperlichem Unbehagen rechnen. Größtmögliche Beschleunigung für Stahlreifen auf Schienen etwa 2 m/sec2".

Es stehen also z. B. 0,04 m/sec2 beim Dampfbetrieb gegenüber von 0,4 m/sec2 beim Fernverkehr mit modernen Traktionsarten. Insofern kann man sagen, daß man Dampfloks nicht nur eine recht geringe Beschleunigung "nachsagt", sondern sie hatten sie tatsächlich. Wobei es da natürlich auch Unterschiede gab: Vierkuppler wie die 65.0 oder 65.10 hatten deutlich bessere Werte wie z. B. eine 01.0. Einfach gesagt: kleinerer Treib- und Kuppelraddurchmesser ergab die bessere Beschleunigung.

Gruß

Andreas Räntzsch



Edit: Hochstellung von Ziffern erledigt.



1-mal bearbeitet. Zuletzt am 08.12.17 14:29.

Theoretische Betrachtung

geschrieben von: MSR

Datum: 07.12.17 21:25

Hallo Käfermicha, hallo e_u,

das kann man ja grob abschätzen:
Eine 01.10 wiegt (ohne Tender) 110 bis 115 Tonnen (je nach Ausführung) und hat 6 Achsen (Achsformel 2'C1'). Auf die drei Treibachsen entfällt also ein Reibungsgewicht von ca. 60 Tonnen.
Die 101 wiegt 84 Tonnen und hat 4 angetriebene Achsen, kann also ca. 1/3 mehr Anfahrzugkraft auf die Schiene bringen.

Die 101 hat eine Anfahrzugkraft von 300 kN und eine Dauerleistung von 6400 kW, kann also bis 76 km/h die volle Zugkraft erbringen. Bei einem Gewicht des Wagenzugs von z. B. 400 Tonnen (8 IC-Wagen) wären 76 km/h nach ca. 34 Sekunden erreicht und der Zug hätte bis dahin ca. 360 m zurückgelegt (das passt in etwa zu den Angaben in e_u's Beitrag).
Der gleiche Wagenzug von einer 01.10 gezogen hätte wegen der geringeren Anfahrzugkraft und höherem Eigengewicht der Lok nach der gleichen Zeit höchstens ca. 54 km/h erreicht und ca. 250 m zurückgelegt. Mehr ist physikalisch nicht drin.
Abweichungen von idealen Bedingungen (z. B. Nässe) beeinträchtigen die Dampflok sehr viel mehr (die 101 hat Drehstromantrieb und elektronische Schlupfregelung, die schneller sind als der feinfühligste Lokführer) und deshalb beschleunigt ein Dampfzug in der Praxis deutlich schlechter.

Der Vergleich ist natürlich nicht ganz fair, schließlich sind zwischen der 01.10 und der 101 über 55 Jahre technischer Entwicklung vergangen. Man müsste die 01.10 z. B. mit der E18 vergleichen, die weniger Zugkraft, weniger Leistung und ein größeres Eigengewicht hatte.

Gruß
- Christopher

Praktische Belege

geschrieben von: befehlsturm

Datum: 07.12.17 23:52

Hallo,

die Beschleunigung ist natürlich nicht konstant, sondern lässt oberhalb der Reibungsgrenze mit steigender Geschwindigkeit weiter nach. Das gilt für alle Traktionsarten und ergibt sich aus den Zusammenhängen F = m * a (Kraft = Masse * Beschleunigung und P = F * v (Leistung = Kraft * Geschwindigkeit). Damit folgt a = F / m = P / v * 1 / m = P / m * (1 / v). Für eine korrekte fahrdyamische Betrachtung müssen noch die strecken- und fahrzeugabhängigen Fahrwiderstände einbezogen werden.

Neben der Tatsache, dass eine Dampflok viel tote Massen herumschleppen muss (Tender, Laufachsen), die mitbeschleunigt werden müssen und nicht zum Reibungsgewicht beitragen, ist die feste "Getriebeübersetzung" der Kolbendampfmaschine ein weiterer grundsätzlicher Nachteil. Denn die Kolbendampfmaschine kann die volle Kesselleistung erst im oberen Geschwindigkeitsbereich auf die Schiene bringen, jedenfalls waren die meisten Loks so auslegt. Oder salopp gesagt: Im unteren Geschwindigkeitsbereich ist die Drehzahl so niedrig, dass die gar nicht so viel Dampf "durchpumpen" kann, wie der Kessel erzeugen kann. Das ist ziemlich so, als würde man mit einem Auto stets im 5. Gang anfahren.

In diesem Beitrag [www.drehscheibe-online.de] ist das Zugkraft-Geschwindigkeits-Diagramm einer mittelscheren Zechenbahn-Dampflok abgebildet. Es ist auch auch die Leistung Ni über die Geschwindigkeit aufgetragen. An der Reibungsrenze bei etwa 10 km/h leistet sie 600 PS, bei 40 km/h setzt sie ihre Nennleistung von 1000 PS frei und fällt dann wieder leicht ab.

Entsprechend schwerfällig war der Dampflokbetrieb mit schweren Reisezügen. Bei elektrischer Kraftübertragung hingegen sind leichtere Fahrzeuge möglich, die ab der Reibungsgrenze stets die volle installierte Leistung abrufen können. Sie beschleunigen wesentlich besser.

Besonders deutlich wurde dies bei der ersten Elektrifizierung im Ruhrgebiet und dem Einsatz der ET 30. Laut einem Vortrag am 19.6.1954 auf der Haupttagung des VDI betrug die Reisezeit Hamm - Düsseldorf:
Diesel-FT hin 88, zurück 87 min (Halt an ausgewählten Bahnhöfen)
Dampf-F hin 82, zurück 88 min (Halt an ausgewählten Bahnhöfen)
Dampf-D hin 126, zurück 125 min (Halt an ausgewählten Bahnhöfen)
Dampf-E hin 114, zurück 107 min (Halt an ausgewählten Bahnhöfen)
Dampf-N hin 163, zurück 165 min (Nahverkehrszug, Halt überall)
N mit ET 30 hin 106, zurück 102 min (Nahverkehrszug, mit Halt überall)

Damit war es möglich, dampfbespannte D-Züge, die nur auf wichtigen Bahnhöfen hielten, und ET 30 mit Halt an allen Bahnhöfen hintereinander fahren zu lassen, ohne dass die ET 30 in Überholung gestellt werden mussten. Im Gegenteil, zwischen Bochum Hbf und Essen Hbf konnte ein ET 30 über Steele mit Halt an allen damaligen Stationen einen über Wattenscheid durchfahrenden D-Zug fliegend überholen!

LG,
Manja

Re: Theoretische Betrachtung

geschrieben von: Käfermicha

Datum: 07.12.17 23:54

Danke für den Input. 

Zeigt aber für mich auch dass die 01 als Dampflok soo schlecht auch nicht war. 

Der Elektromotor ist richtig ideal.

DR-Vergleich BR 01.5 Öl, BR 132 und BR 250

geschrieben von: Dieselpower

Datum: 08.12.17 04:31

Einen alten DR-Vergleich zwischen Dampf-, Diesel- und E-Traktion von 1977 hätte ich zu bieten. Ausgangslage: D-Zug mit Wagenzuggewicht 350 t, Beschleunigung 0 - 120 km/h auf ebener Strecke unter optimalen Bedingungen.

BR 01.5 Öl: Zeit 353 Sekunden, Wegstrecke 8800 m
BR 132/232: Zeit 188 Sekunden, Wegstrecke 3750 m
BR 250/155: Zeit 73 Sekunden, Wegstrecke 1350 m

http://t3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSmvawToASUUxiPnqTrVOw_BVaNPFdDQjBpGaPZTyBB7ejY_LqzPyL8HJA
Nur echt mit einem Hang zu sarkastischen und zynischen Kommentaren. Feingeister und selbsternannte Gutmenschen sollten meine Beiträge daher unbedingt ignorieren!




1-mal bearbeitet. Zuletzt am 08.12.17 04:41.

Re: DR-Vergleich BR 01.5 Öl, BR 132 und BR 250

geschrieben von: Käfermicha

Datum: 08.12.17 08:45

Das ist deutlich. 

Beschleunigt eine 3 Zylinder Lok eigentlich besser? Die müsste doch gerade bei geringer Geschwindigkeit mehr Kesseldampf "auf die strecke" bringen können oder?

Was denn nun: 01 oder 01.10???

geschrieben von: Egon Ehlberg

Datum: 08.12.17 10:09

Moin,
könntest Du dich mal festlegen, was denn nun verglichen werden soll. Eine 01 ist keine 01.10, da soll es kleinere Unterschiede geben.....

meint Egon

Re: Was denn nun: 01 oder 01.10???

geschrieben von: Käfermicha

Datum: 08.12.17 11:47

Egon Ehlberg schrieb:
Moin,
könntest Du dich mal festlegen, was denn nun verglichen werden soll. Eine 01 ist keine 01.10, da soll es kleinere Unterschiede geben.....

meint Egon
Nun, wir haben hier ja schon recht viel herausgefunden für die klassische 01 nebst Varianten.

Die Zahlen von 0 auf 120 mit der 01.5 zum Beispiel finde ich schon sehr eindrucksvoll. Und genau da wollte ich jetzt ansetzen - wäre eine 3-Zylinder-Lok da grundsätzlich deutlich besser, weil sie die Kesselleistung auch bei geringerem Tempo schneller auf die Schiene bringt? Und da ist m.E. von der 01.5 zur 01.10 ein recht guter Vergleich gegeben, gerade weil wir da ja 2 relativ ähnliche Loks haben.

Re: Was denn nun: 01 oder 01.10???

geschrieben von: Geri Trofimoff

Datum: 08.12.17 12:18

Käfermicha schrieb:
Egon Ehlberg schrieb:
Moin,
könntest Du dich mal festlegen, was denn nun verglichen werden soll. Eine 01 ist keine 01.10, da soll es kleinere Unterschiede geben.....

meint Egon
Nun, wir haben hier ja schon recht viel herausgefunden für die klassische 01 nebst Varianten.

Die Zahlen von 0 auf 120 mit der 01.5 zum Beispiel finde ich schon sehr eindrucksvoll. Und genau da wollte ich jetzt ansetzen - wäre eine 3-Zylinder-Lok da grundsätzlich deutlich besser, weil sie die Kesselleistung auch bei geringerem Tempo schneller auf die Schiene bringt? Und da ist m.E. von der 01.5 zur 01.10 ein recht guter Vergleich gegeben, gerade weil wir da ja 2 relativ ähnliche Loks haben.


Hallo Käfermicha,

jein.
Die 01.10 hat zwar 3 Zylinder, aber die sind kleiner (Durchmesser 500 mm gegen 600 mm der 01). K
ann man dann leicht ausrechnen (Abzug der 100 mm der Kolbenstangen nicht vergessen!), die wirksamen Kolbenflächen sind dann nahezu gleich. Allerdings hat das 3-Zylinder-Triebwerk mit 120 Grad Kurbelversatz den Vorteil der gleichmäßigeren Drehmomentverlaufs (geringere Schwankungen der Druckmaxima in den Zylindern bei gleicher Steuerungsauslegung).
 
Soweit die Theorie. Bekannt ist allerdings bei der 01.10 die relativ hohe Schleuderneigung, auch oberhalb der Reibungsgeschwindigkeit (ca. 50 km/h)! Die Ursache dafür ist detailliert im 01.10 EK-Buch erläutert. Sieht man z. B  auch gut an alten Bild- und Tonaufnahmen von Hamburger 012. Bei schweren Zügen schleudern die bei fast jeder Abfahrt.  
Die 01.5 konnten schon sehr gut anziehen, da auf Grund der gegenüber 01-Alt verbesserten Kesselleistung die Steuerung beim Beschleunigen länger weiter ausgelegt werden konnte. Dazu gibt es auch Praxiserzählungen von den alten Saalfelder 01-Lokführer Bernd Köllner.
 
Schönes Wochenende
Gerald



2-mal bearbeitet. Zuletzt am 08.12.17 13:37.

Re: Beschleunigungswerte von Dampfloks an Schnellzügen

geschrieben von: 01 1066

Datum: 08.12.17 13:13

Windsor Castle schrieb:
[...] 0,04-0,07 m/sec2 (sorry - keine Ahnung, wie man hier den Zweier hochstellt - soll jedenfalls "im Quadrat" heißen) [...]


Moin Andreas,

auch dafür gibt es BB-Tags (die man allerdings kennen muss), hier die Kombination [ sup][ size=8px][ /size][ /sup], wobei man natürlich die Leerzeichen weglassen muss.

Korrekt geschrieben als 0,04-0,07 m/sec2

In ähnlicher Weise kann man - etwa bei chemischen Formeln wie H2O etwas tiefstellen, wobei der Befehl [ sup] durch den entsprechenden Befehl [ sub] ersetzt werden muss.

Die händische Eingabe ist zwar etwas mühsamer als der Druck auf einen Button, lohnt aber durchaus!

Ich gelte auch unter meinen Kollegen im Dienst als "Formatierungsfex", weil ich fast jedes Formular individuelle umpfriemele...

Re: Praktische Belege

geschrieben von: gerdboehmer

Datum: 08.12.17 14:25

Hallo,

Wobei das mit der festen Getriebeübersetzung nur bedingt richtig ist. Da wurde ja bei den Dampflok mit unterschiedlichen Füllungen der Zylinder über die Steuerung gearbeitet. Sprich beim Anfahren wurde die Steuerung und damit die Füllung der Zylinder hoch ausgelegt und mit wachsender Geschwindigkeit die Steuerung und damit die Füllung der Zylinder zurück genommen. Dabei spielte dann auch die Grösse der Treibräder eine Rolle. Mit Rädern von 1000 mm kommt eine Fahrzeug schneller auf Geschwindigkeit als mit 2000 mm. Soviel tote Massen schleppt da eine Dampflok auch nicht mit sich herum, da sind die toten Massen bei einer Ellok oder Diesellok auch nicht zu verachten.
Bei der Ellok der Trafo und die elektrotechnische Ausrüstung und bei der Diesellok Tanks und ähnliche Einrichtungen.

Link zu wikipedia [de.wikipedia.org] mit Blick in einen Dampflokführerstand.





1-mal bearbeitet. Zuletzt am 08.12.17 14:32.

Dipl. -Ing. Hans Schenk, Bundesbahnoberrat meint...(m1S)

geschrieben von: Plumps

Datum: 08.12.17 18:53

http://19891130.de/HSchenk.jpg


Grüße

Ekkehard



1-mal bearbeitet. Zuletzt am 08.12.17 19:06.
Spannende Tabelle. 

Fehlt eigentlich nur noch eine 218er und V200 zum Vergleich. 
Moin,

errechnete Werte (Theorie) und gemessene/gestoppte Werte (Praxis) zeigen oft deutliche Abweichungen.
Hier in den Tabellen sind zwei akkurat gestoppte Fahrten mit 012 und 001 aufgeführt mit besonders guten Beschleunigungen.

Für möglichst authentisches Fahren nach Fahrplan auf meiner Spur 1-Strecke hatte ich vor 45 Jahren angefangen, mit Formeln aus dem "Niederstrasser - Leitfaden für den Dampflokomotivdienst" Beschleunigungstabellen aufzustellen.
Inzwischen sind die Werte durch zahlreiche Praxis-Meldungen angepasst worden. Sie sollen nur als Anhaltspunkt dienen und sind sicher mit Fehlern behaftet.

Als Vergleich zwischen den Baureihen könnten sie aber ein guter Ansatz sein. Viel Spaß beim Tüfteln.

Beste Grüße

Ronald

https://abload.de/img/img_20171208_0001ncuka.jpg

https://abload.de/img/img_20171208_0002dgoti.jpg

https://abload.de/img/img_20171208_0003ktry5.jpg



4-mal bearbeitet. Zuletzt am 09.12.17 11:28.
Ich bin wirklich begeistert was ihr hier alle beisteuert. 

Re: Finde es auch sehr interessant...

geschrieben von: ohneEisen

Datum: 08.12.17 22:30

...und in das vorhin von Plumps eingestellte Diagramm hab ich mich durchaus eine Weile vertieft. Sehr erstaunt bin ich vor allem wegen ET 56, den ich mit seinen 1020 KW stets als einen lahmen Hund angesehen hatte, mit seinem an Vorkriegstechnik angelehnten Antrieb.

Dass die 01 mit 250 to bis etwa 80 km/h etwas spurtstärker ist, als die E 18 mit 500 to, hatte ich mir vorher fast genau so gedacht. Nicht ganz genau so vermutet hätte ich hingegen, dass die Kurve bei der 01 mit 500 to nach oben hin so abflacht. Die 120 km/h werden mit dem Zug nach 39 km bzw. 23,18 min errreicht, was wahrlich kein starkes Stück ist.

Als virtueller Modelleisenbahner hatte ich mich auf meinem Testring vor Jahren mal ausgiebig mit Fahrverhalten beschäftigt und bin erstaunt, dass die Werte meiner nicht vorhandenen Züge mit den hier gezeigten Zahlen nahezu identisch sind.

Gruß aus Köln

Heiner http://abload.de/img/ohneeisenyoutubeymozb.gif und hier Liste der Beiträge in DSO]

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