Modellgeschwindigkeit

 

Vorbetrachtungen

Auf meiner Modelleisenbahnanlage wird wie im Streckennetz der Deutschen Reichsbahn (Epoche IV) mit einer umgerechneten Höchstgeschwindigkeit von 120 km/h gefahren (abhängig vom jeweiligen Lok-Typ bzw. Wagentyp).

Folgende Geschwindigkeiten sind vorgesehen:

  • D-Züge, Schnellzüge     > V max = 120 km/h
  • Personenzüge               > V max = 100 km/h
  • Güterzüge                     > V max = 100 km/h
  • Rangierdienst               > V max =   60 km/h

Betrachten wir die Triebfahrzeuge. In meinen Modellen sind 3 polige und 5 polige Serien-Motoren verbaut. Ein Teil der Modelle wurden nachträglich mit Maxon-Motoren bzw. Faulhaber-Motoren umgerüstet. Getriebetechnisch sind Plastik-Zahnräder sowie auch Messing-Zahnräder im Einsatz. Auch das Alter der Modelle, regelmäßige Wartungen, Standzeiten der Modelle (kein Einsatz) und das Kaltstartverhalten (nach den verschiedenen Standzeiten) haben Einfluß auf die Geschwindigkeit.

Kommen wir jetzt zu den Zügen. Die Züge wurden für das Projekt Fahrplan zusammengestellt und kupplungstechnisch getestet. Die Züge haben unterschiedliche Längen und sind teilweise schon mit Achsschleifern für die LED-Innenbeleuchtung / LED-Zugschluß ausgerüstet (Stichwort Rollwiderstand).

Zusammenfassend kann man sagen, die Modellgeschwindigkeit ist ein komplexes Thema, wo viele Faktoren zu beachten sind. Vorteilhaft ist hier der Einsatz eines programmierbaren Fahrreglers, wo man die Einstellungen pro Triebfahrzeug separat abspeichern und abrufen kann. 

Nach langem Suchen habe ich eine passende Formel gefunden, um die Modellgeschwindigkeit zu ermitteln.

V max = Länge der Meßstrecke (durch) durchfahrene Zeit (mal) Faktor 3,6 (mal) Maßstab

Ich habe eine Meßstrecke von 5 m Länge festgelegt (2 gerade Stücke mit einer Kurve), wo die Geschwindigkeiten ermittelt werden.

Ich habe festgestellt, die umgerechneten Geschwindigkeitswerte sind zwar real, werden aber für den Betrachter als zu langsam wahrgenommen. Die D-Züge zum Beispiel  „schleichen“ über die Anlage. Um das etwas auszugleichen, habe ich den Geschwindigkeitsrahmen etwas verändert. 

Meßverfahren – Vorbetrachtungen

Ich schicke in unregelmäßigen Abständen die Lokomotiven (mit den zugeordneten Züge) und die Triebwagen auf die Meßstrecke. Für eine Meßfahrt sind drei Fahrten vorgesehen. Pro Tag ist nur eine Meßfahrt vorgesehen, damit das Ergebnis nicht verfäscht wird.

Kaltstart (Runde 0)

Die Lokomotive fährt mit „kaltem Motor“ auf die Meßstrecke. Hier wird die Zeit genommen und daraus ergibt sich die entsprechende Höchstgeschwindigkeit. Nachdem die erste Messung durchgeführt wurde, fährt der Zug die komplette große Runde auf meiner Anlage zum Ausgangspunkt der Meßstrecke zurück. Da Fahrstrecke bei mir ziemlich lang ist, hat der Motor der Lokomotive auch eine entsprechende gute Motor-Temperatur.

Warmstart (Runde 1)

Die Lokomotive fährt mit „warmen Motor“ auf die Meßstrecke. Hier wird die Zeit genommen und daraus ergibt sich die entsprechende Höchstgeschwindigkeit.

Warmstart (Runde 2)

Diese Fahrt ist noch einmal eine Kontroll-Runde mit „warmen Motor“. Hier zeigt es sich, ob es eventuelle große Abweichungen gibt.

Ist die Meßfahrte pro Lokomotive (mit den zugeordneten Zügen) durchgeführt worden (hier mit dem Führerstand 1 vorne weg), wird für die nächste Meßfahrt die Lokomotive gedreht und fährt jetzt mit dem Führerstand 2 vorne weg. Damit erhält man für alle Varianten Meßwerte und kann dann einen Wert für den elektronischen Fahrregler festlegen. Sind die Werte außerhalb des Geschwindigkeitsrahmens kann man den eingestellten Wert nach oben oder unten korrigieren. Bei extremen Unterschieden sieht man auch, ob es Probleme mit der Lokomotive oder den Wagen gibt.

Bei den Triebwagenzügen, den Bahndienstfahrzeugen und bei den Reservelokomotiven (Vitrine) wird dieses Verfahren ebenfalls angewendet.

Einstellen der Loks für die elektronischen Fahrregler (Heißwolfregler)

Damit die Modelle ordentlich fahren (gutes Anfahrverhalten, gute Langsamfahreigenschaften) werden die Modelle getestet ob sie mit „Gleichspannung“ (GS), mit „Impulsspannung“ (IMP) oder mit „Anfahren mit Impulsspannung und Fahren mit Gleichspannung“ (SFR) betrieben werden. Beim Maxon-Motoren bzw. bei Faulhaber-Motoren wird grundsätzlich mit reiner Gleichspannung gefahren. Weiterhin wird geprüft, ob das Anfahrverhalten (Samtweiches Anfahren) mit Hilfe der Anfahrfrequnz noch verbessert werden kann.

Das Modell wird auf die Schienen gestellt (der elektronische Fahrregler wird auf Gleichspannung eingestellt) und es wird in Richtung Führerstand 1 (LI) die Spannung hochgeregelt, bis sich die Lok langsam in Bewegung setzt (minimalste Spannung). Das gleiche wird jetzt in Richtung Führerstand 2 (RE) vorgenommen. Anschließend bildet man den Mittelwert der beiden Spannungen und rechnet + 1 Volt dazu und man hat die dazugehörige Impulsspannung (ISP) für den Betriebsmodus SFR.

Ist das Anfahrverhalten in Ordnung wird der Betriebsmodus „Gleichspannung“ (GS) verwendet. Sollte das Anfahrverhalten nicht optimal sein, schaltet man den Fahrregler in den Betriebsmodus SFR um, gibt den ermittelten Wert der Impulsspanung (ISP) ein und testet die Sache noch einmal. Sollte das Anfahrverhalten immer noch nicht optimal sein, verändert man die Anfahr-Frequenz (Frq) zum Beispiel von 50 Hz auf 30 Hz. Diese Einstellung bewirkt bei dreipoligen Motoren richtige Wunder. Ist das Anfahrverhalten jetzt in Ordnung, testet man das Langsamfahrverhalten. Das Modell sollte im Kriechgang gleichmäßig dahin schleichen. Sollte dies nicht der Fall sein, kann man die Impulsspannung (ISP) im Betriebsmodus SFR noch erhöhen. Sollten die Modelle immer noch nicht ordentlich fahren, wählt man den Betriebsmodus Impulsspannung (IMP) und probiert die einstellbaren Frequenzen (30 Herz ist ein guter Wert) aus. Jetzt sind die Einstellungen pro Modell vorgenommen und damit ist eine Grundlage erstellt.

Geplante Betriebs-Modis für die eingesetzten Modelle
Zuordnung der Züge

Hier ist die Aufstellung der Lokomotiven mit den zugeordneten Zügen zu sehen. In der Tabelle 1 sind die Modelle für den Haupt-Einsatz (Anlageneinsatz) zu sehen, in der Tabelle 2 sind es die Modelle für den Reserve-Einsatz.

Geschwindigkeitsrahmen

Da die einzelnen Lokomotiven unterschiedliche Fahrverhalten aufweisen und auch unterschiedlich schwere Züge gefahren werden, ist eine punktgenaue Höchstgeschwindigkeit (z.B. umgerechnet 120 km/h) nicht so einfach möglich. Weiterhin gibt es beim „Kaltstart“ und beim „Warmstart“ teilweise gewaltige Unterschiede. Auch die Wahrnehmung der Geschwindigkeit vom Betrachter muß hier mit einfließen. Um dieses auszugleichen, habe ich für die Höchstgeschwindigkeit der Lokomotiven (mit Züge) einen Geschwindigkeitsrahmen festgelegt. Bei einer  Höchstgeschwindigkeit von z.B. 120 km/h (Lok mit Zug) beträgt der Geschwindigkeitsrahmen 120 km/h bis 140 km/h. Damit kann man die Mängel sehr gut ausgleichen und ich brauche pro Lokomotive nur eine Einstellung auf dem elektronischen Fahrregler.

  • Grün hinterlegt = Haupt-Einsatz
  • Blau hinterlegt  =  Reserve-Einsatz
  • Beige hinterlegt = Bedarfs-Einsatz
Meßverfahren

In diesem Abschnitt wird das Meßverfahren an einem Beispiel erklärt.

Da die maximale Geschwindigkeit (Vmax) bei Einzelfahrten und Fahrten mit angehängten Züge unterschiedlich ist, nehme ich die Vmax Geschwindigkeit mit angehängten Zügen. Diese werden dann als Vmax in den elektronischen Fahrregler einprogrammiert. Da die Züge aufgrund Länge und Anzahl von Achsschleifern sehr unterschiedlich sind, nimmt man hier als Prio-Wert den schwersten Zug. Hier kommt es bei neuen Modellen am Anfang immer wieder zu Korrekturen der Vmax-Geschwindigkeit, aber im Laufe der Zeit pegelt sich diese ein.

Beispiel V 180 S mit dem vierteiligen Doppelstockzug

Vmax = 120 km/h mit Betriebsmodus SFR

  • Erste Zeile = Datum der Messfahrt mit Fahrtrichtung Führerstand)
  • Zweite Zeile = Messwert (Zeit) (Kaltstartrunde 1 und Warmstartrunden 2, 3)
  • Dritte Zeile = Zugkennung / Vmax / Betriebsmodus

Bei der V 180 S sieht man, das 5 Werte im Geschwindigkeitsfenster und 1 Wert außerhalb des Geschwindigkeitsfensters liegen. Hier könnte man  die eingestellte Trafospannung um 0,3 V erhöhen und die Werte noch einmal vergleichen. Als Hinweis zu den Serienmotoren muss man sagen, das es bis zu 2 Sekunden Unterschied pro Fahrtrichtung geben kann. Wenn die Unterschiede höher sind hat die Lok ein Problem (Motor, Achsschleifer oder Drehgestell).

Da es mit der Zeit immer mehr Meßwerte gibt, ist eine Ansicht auf Breite von 950 px nicht optimal. In der angehängten PDF – Datei sind dann alle Daten gut lesbar. Diese PDF wird regelmäßig aktuallisiert.

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   PDF-Datei Meßwerte Geschwindigkeiten