Mechanische Antriebskonzepte für Hochleistungs-Drehstrom-Lokomotiven: Berichte aus der Fahrzeugtechnik

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Vergleich von drei mechanischen Antriebskonzepten für Hochleistungs-Lokomotiven mit Drehstrom­ Antriebstechnik. Der mechanische Antrieb dient der Drehmomentübertragung zwischen dem elektri-schen Fahrmotor und dem Radsatz. Zwei der untersuchten Antriebskonzepte sind die wichtigsten konventionellen Antriebe mit Asynchronfahrmotoren und Getriebe für Hochleistungs-Lokomotiven: Der unabgefederte Tatzlagerantrieb und der vollabgefederte Kardanhohlwellenantrieb. Wegen der Fortschritte bei den Selten-Erd­ Magneten ist auch ein Direktantrieb (getriebelos) mit permanentmagneterregten Synchronfahrmotoren bei Hochleistungs-Lokomotiven denkbar. Dieser Antrieb kann unabgefedert, halbabgefedert oder auch vollabgefedert ausgeführt werden. Alle untersuchten Antriebe unterscheiden sich hauptsächlich in Komplexität und damit Kosten und ihrem Anteil an unabgefederten Massen. Die Höhe der unabgefe-derten Masse hat einen entscheidenden Einfluss auf die Belastung des Fahrwegs durch die vertikalen Kräfte zwischen Rad und Schiene. Dies wurde anhand von Vergleichsmessungen und vergleichenden Simulationen im Zeitbereich untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit sind die dynamischen Belastungen der Antriebskomponenten durch Anregungen aus den Rad-Schiene-Kräften infolge Gleislageabweichungen und Profilstörungen, durch Ratterschwingungen bei Kraftschluss-Hochausnutzung und durch einen Fahrmotor-Stoßkurzschluss. Alle drei Antriebskonzepte wurden hinsichtlich der Komponentenbelastungen anhand von Simulationen im Zeitbereich ausführlich verglichen. Zusätzlich wurden beim Tatzlagerantrieb Maßnahmen zur Verringerung der Komponentenbelastungen untersucht.