Sicherer Halt in luftiger Höhe - Vakuum bremst Züge auch bei Kälte und Gefälle

Sicherer Halt in luftiger Höhe - Vakuum bremst Züge auch bei Kälte und Gefälle

Im modernen Bahnverkehr wird mit Druckluft gebremst. Das stößt bei tiefen Temperaturen allerdings an Grenzen. Schmalspurbahnen, die hochgelegene Bergstrecken befahren, verwenden deshalb bewährte Vakuum-Bremssysteme.
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Funktioniert der Antrieb eines Fahrzeugs nicht, kommt man nicht vorwärts. Das ist zwar lästig, aber in der Regel nicht gefährlich. Bei fehlerhaften Bremsen müssen dagegen sofort alle Alarmglocken läuten – sie sind in gewisser Weise der wichtigste Teil jedes Fahrzeugs. Das gilt in besonderem Maße für Züge, die viele hundert Passagiere befördern können.

Von der Handbremsung zur modernen Stopp-Technologie

Die ersten Eisenbahnen wurden zu Beginn des 19. Jahrhunderts noch per Hand und wagenweise gebremst. Mit der Zeit setzten sich zentral gesteuerte Haltesysteme durch, welche über die gesamte Zuglänge wirken. Damals waren Vakuumbremsen verbreitet, heute wird überwiegend Druckluft genutzt.

Die beiden Bremsverfahren sind im Prinzip sehr ähnlich: Bremskolben an den Radachsen werden von Bremszylindern betätigt. Die Zylinder sind durch Leitungen, die vom Triebfahrzeug bis zum Zugende führen, mit der Steuereinheit verbunden. Zum Bremsen betätigt der Lokführer ein Ventil. Bei der Druckluftbremse wird damit Überdruck in die Bremsleitungen geführt, der aus einem Kompressor stammt und die Energie für den Bremsvorgang liefert. Bei den Vakuum- oder Saugluftbremsen dient das Ventil dazu, einen vorgehaltenen Unterdruck zu verringern. Er hält die Bremskolben während der Fahrt auf Abstand zu den Achsen. Beim Betätigen des Ventils kann der eintretende atmosphärische Druck sie anpressen und die Bremsung einleiten.

Vorteile von Vakuumbremsen

Druckluftbremsen haben einen bauartbedingten Nachteil: Sie müssen für den Bremsvorgang Umgebungsluft verdichten. Bei Kälte kann die darin enthaltene Feuchtigkeit kondensieren. Das führt zu einem Druckabfall und damit zur Verringerung der Bremsleistung. Ist das Wetter richtig eisig, kann das Kondenswasser auch noch gefrieren und die Bremsleitungen verstopfen.

Bei Vakuumbremsen besteht diese Gefahr nicht. Um sie betriebsbereit zu machen, baut die Vakuumpumpe nach Einschalten der Steuereinheit einen Unterdruck in den Bremsleitungen auf. So kann keine Feuchtigkeit von außen ins Bremssystem gelangen. Eine Druckdifferenz von etwa 690 Millibar zwischen Bremssystem und atmosphärischem Druck hält die Bremsen in der Lösestellung. Wenn der Lokführer das Ventil öffnet, wird die Bremsung ausgelöst. Das passiert auch automatisch bei einer Störung im System.

Damit ist die Betriebssicherheit nicht nur bei Minusgraden sichergestellt. Zudem lassen sich Vakuum-Bremssysteme leicht regulieren. Sie behalten ihre volle Wirksamkeit auch nach mehrmaligem Betätigen kurz hintereinander – wichtige Pluspunkte für den Betrieb auf langen Gefällestrecken und beim Rangieren. Vakuum-Bremssysteme werden deshalb heute noch eingesetzt, zum Beispiel bei vielen Schmalspur- und Kleinbahnen, bei Dieselloks für den Rangierbetrieb oder Tunnelbau, Gebirgsbahnen in der Schweiz und in Österreich sowie in Zügen des südafrikanischen und indischen Bahnnetzes.

Einen langen Lindwurm aus Lokomotive und angehängten Wagen zu bremsen ist eine komplexe technische Herausforderung. Angesichts der beschleunigten Masse müssen lange Bremswege einkalkuliert werden. Es gilt, je nach Zuglänge, pro Radsatz zwischen 5 und 25 Tonnen abzustoppen (zum Vergleich: bei einem PKW sind es im Schnitt 0,7 Tonnen pro Radsatz). Die Radsatzbremsen, wie die Druckluft- und Vakuumbremsen, sind dabei zwar die wichtigste, aber nur eine Komponente. Die Triebwerksbremse macht den Elektromotor der Lok zum Generator und erzeugt damit neben der Bremswirkung auch noch Strom. Bei einer Schnellbremsung kommen Schienenbremsen zum Einsatz: Bremsschuhe werden unter dem Fahrgestell abgesenkt und durch eingebaute Elektromagneten an die Schienen gezogen.

Die modernste Bremsentechnologie sind sogenannte Wirbelstrombremsen. Ihre Wirkung beruht auf elektromagnetischer Streuung in den Schienen. Die Bremskraft entsteht berührungslos und exakt dosiert zwischen Bremse und Schienenkopf. Sie hängt allerdings von der Geschwindigkeit ab, weshalb diese Technologie nur ergänzend eingesetzt wird.

Außerdem muss man beim Bremsen von Zügen berücksichtigen, dass über die Länge des Gespanns Stauchungen und Zerrungen auftreten können, wenn die Bremskraft ungleichmäßig wirkt. Das passiert etwa bei Druckluftbremsen, weil der Überdruck des Kompressors durch die lange Luftleitung nur verzögert in den hinteren Wagen ankommt. Diese drücken dann gegen den schon abgebremsten Zugteil. Würde der hintere Zugteil dagegen früher oder länger als der vordere gebremst, bestünde die Gefahr, dass der Zug in Längsrichtung auseinanderreißt. Um solche Effekte zu verhindern, werden mit Hilfe sogenannter Umstelleinrichtungen Anlege- und Lösezeit einzelner Fahrzeugbremsen an die Fahrgeschwindigkeit und die gewünschte Bremswirkung angepasst.


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