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| Funktionsfähige Fahrleitung nicht trotz, sondern
gerade bei
Digitalbetrieb! Hauptproblem im Modellbahnbetrieb ist die Stromabnahme der Lokomotiven, je kürzer diese und um so weniger Achsen, um so schlechter ist das daraus resultiende Fahrverhalten. Bessere Stromabnahmen als an modernen Loks habe die archaischen Systeme wie Trix Express oder Märklin. Trix Express setzte Schleifschuhe ein, Märklin den Skischleifer mit Rückleitung über die Achsen. Beide System erkaufen diesen Vorteil allerdings mit dem nicht vorbildgetreuen Aussehen der Gleisanlage und anderen Problemen in der Stromzuführung. Gleichstromloks haben zwei prinzipiell unterschiedliche Stromaufnahmen: 1) Kunststoffrahmen oder Metallrahmen mit Kunststoffrädern ohne Leitfunktion mit beidseitigen Schleifern auf den Rädern (Radstromabnehmern) Bild 2) Eine Seite mit Radstromabnehmern, die andere Seite über den Rahmen. Bild Nehmen wir zur Verdeutlichung der Überlegung eine 1'D1'
Dampflok
mit Metallfahrwerk und einseitigen Radstromabnehmern bzw eine E-Lok mit
gleicher Achsfolge bei funktionsloser Fahrleitung Bild Hier gibt es folgenden Stromverlauf:
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| Schiene - Übergang - Rad - Übergang - Radstromabnehmer - Kabel - Motor - Kabel/ Rahmenschraube - Rahmen - Achslagerbuchse - Übergang - Achse/ Rad - Übergang - Schiene. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Der Stromübergang zwischen Achslagerbuchse und Achse ist
eher unproblematisch, metallisch blanke Achsen vorrausgesetzt, in
unseren Überlegungen kann dieser (lila gekennzeichnete)
Übergang vernachlässigt werden. Nun besteht bei dieser typischen Lok ein Mißverhältnis zwischen rechter und linker Seite, tahmenseitig nimmt die Lok mit den Kuppel- und Laufachsen Strom auf, schleiferseitig nur über die Kuppelachsen. Bleiben also jeweils vier Übergangspunkte. Und diese bereiten den ganzen Ärger. Der tägliche Staub, dazu verlorenes Fett uns Öl bilden auf den Schienenköpfen einen Belag, der die Stromabnahme verschlechtert. Man braucht nur einmal mit dem Finger auf zehn Zentimeter Länge über die Schienen wischen, schon hat man eine schwarze Spur. auf der Kuppe. Nach Torsten Müller, der sich mal theoretisch damit auseinandergesetzt hat, hat der Übergang Schiene - Teibrad bei einer Lok (Industriequalität) mit festem Rahmen nur eine Zuverlässigkeit von 41,4 % je Rad, Laufrad - Schiene im Mittel 22%. Davon unabhängig ist die Übergangssicherheit zwischen Schleifer und Rad stark schwankend. Je nach Konstruktion und anliegendem Druck reicht hier das Spektrum von 12% bis rund 87 %, die schlechtesten Werte bringt ein trauriges Kupferfähnchen, das den (rauen) Spurkranz von hinten bestreicht, die besten Werte ein Federstahldraht, der zu einem umgedrehten U gebogen, auf dem Spurkranz ruht. Regelmäßige Reinigung vorausgesetzt, sonst sinken die Werte dort auch mit zunehmender Betriebsdauer gegen Null. Nimmt man für die Überlegung an, daß die Übergangssicherheit Schiene - Rad 41%, die der Stromabnehmer (wie bei der am häufigst verwendeten Konstruktion) 46 % beträgt, haben wir folgende Situation: Kein Stromfluß am Übergang Treibad - Schiene p=0,59 Kein Stromfluß am Übergang Laufrad - Schiene p=0,78 Zur Anwendung kommt das Hardy-Weinberg-Gesetz: Die Wahrscheinlichkeit, dass zwei voneinander unabhängige Ereignisse zugleich auftreten, ist gleich dem Produkt der Einzelwahrscheinlichkeiten. Also
Die Wahrscheinlichkeit, daß die Stromabnahme über alle Räder versagt ist p= 0,78 x 0,59 x 0,59 x 0,59 x 0,59 x 0,78 = 0,074 das bedeutet, daß auf etwa einhundertzweiundvierzig Anfahrversuche ein Fehlschlag von der Rahmenseite zu erwarten ist. Berechnen wir nun die Stromabnehmerseite:
p= 0,59 x 0,59 x 0,59 x 0,59 = 0,12 Hinzu kommen die Schleifer, ebenfalls nach Hardy & Weinberg berechnet:
p= 0,54 x 0,54 x 0,54 x 0,54 = 0.085 Die Gesamtwahrscheinlichkeit wird nach den Regeln für die Wahrscheinlichkeit berechnet: Rahmenseitig
Stromabnehmerseitig
Jetzt kann man noch das Hardy-Weinberg-Gesetz anwenden, um festzustellen, wan an einem Rad beide Übergänge gleichzeitig aussetzen: Die Wahrscheinlichkeit, dass zwei voneinander unabhängige Ereignisse zugleich auftreten, ist gleich dem Produkt der Einzelwahrscheinlichkeiten. 0.22 x 0,31 = 0,0682 Also in rund 7% der Fälle ist das Rad komplett funktionslos. |
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| Geht man nun von 4 Rädern aus und die Räder
theoretisch voneinander unabhängig sind (vernachlässigen wir
die Möglichkeit, daß die Kuppelstangen Räder ausheben
können) gibt es wieder vier unabhängige Ereignisse: 0,07 x 0,07 x 0,07 x 0,07 =0,02 Also hat die Lok die 2%ige Chance auf eine Stromflußunterbrechung an einer Seite. Nun bleibt die Lok natürlich nicht bei jeder Stromunterbrechung stehen, das ist abhängig von einer weiteren Reihe Variablen, die kaum zuverlässig berechnet werden können. Schmutzige Schienen verschlechtern die Werte, Fussel, klemmende Wagen usw. Haben wir dagegen eine Ellok mit Metallrahmen und Stromabnahme über die Achsbuchsen bei einem 1'Do 1'-Fahrwerk, kommen wir beim Fahrwerk auf 120Sp, wie weiter oben berechnet.. Aber nun zum Wert für die Stromabnehmer: Hier gibt es bei einem Scherenstromabnehmer einmal die vier Gelenke der Schere. Da diese ständig unter Federdruck stehen und außerhalb ders Gleisbereiches liegen, gibt torsten müller dafür einen Sp von 98 je Gelenk an. Das ist ein ziemlich beeindruckender Wert, gibt er doch an, daß die Gelenke der Stromabnehmer fast so gut wie eine feste Verbindung wirken und hier nicht weiter betrachtet werden müssen. Interessanter ist der Übergang zwischen Schleifstück und Fahrdraht. Bei blankem Schleifstück und blank gefahrenen Fahrdraht (wie es also auf einer Anlage im Betrieb der Fall ist) beträgt sie Wahrscheinlichkeit für eine Kontaktunterbrechung p = 0,00074. Das ist unter einem Promille, also zu vernachlässigen. Verbessert wird der Wert noch bei zwei angelegten Stromabnehmern, und verschlechtert durch Einholmstromabnehmer, (p = 0,0088) und beim Fahren mit nur einem Bügel. Das sind übrigens Werte, die besser als beim Skischleifer von Märklin sind! |
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Damit bin ich auch schon am Ende meiner Argumentation angekommen. Zusammenfassend ist also zu sagen, daß eine Stromzuführung über die Fahrleitung um ein Vielfaches sicherer ist als die Zuführung über Räder und Schleifer. Deshalb verlangt ein sicherer Fahrbetrieb geradezu nach einer funktionsfähigen Fahrleitung, speziell unter den Bedingungen geregelter Decoder mit Alzheimer. |
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