Messversuche SBB RBDe 560 Vorbild - Loksim

[toso]

Im Zusammenhang eines andern Themas (Gueterzuege-BremsartG) hatte ich mir vorgenommen, in einem Vergleich Vorbild - Loksim an einem konkreten Beispiel mehr Klarheit über die einzugebenden Daten im Loksim zu bekommen.
Da es sich hier um einen Personenzug - also R-gebremst - handelt, eröffne ich ein neues Thema.

Eins vorweg: Bei abweichenden Daten soll dies keineswegs heissen, dass ich gerne hätte, dass Loksim auf diese Vorbilddaten optimiert werden soll. Es ging mir umgekehrt darum, zu versuchen, mit dem im Loksim Möglichen so nahe wie möglich ans Vorbild heranzukommen.
Die Messungen fanden übrigens mit "laienhaften" Mitteln statt, sie sind deshalb nicht sehr genau.

Messzug Vorbild und Loksim:

Zug, bestehend aus: 1 x RBDe 560, 1 x AB, 1 x Bt

RBDe 560 (Triebwagen)
Gewicht (leer/max):      70 / 79 t
Fahrmotoren:         4 (Wellenstrommotoren)
Anfahrzugkraft (Rad):   182 kN
Stundenzugkraft (Rad):   78 kN
Stundenleistung (Achse):   1760 kW (bei 76 km/h)
Stundenstrom:         600 A (aus Diagramm)
Stundenspannung:      760 V (aus Diagramm)
Elektr. Bremskraft:      95 kN
Vmax:            140 km/h
Bremsgewicht:      88 t
Bremsverhältnis:      125%
Motorstrom:         1150 – 175 A (182 – 12,5 kN) (aus Diagramm)
Motorspannung:      655 – 745 V (182 – 12.5 kN) (aus Diagramm)
Leistung:         3013 – 521 kW (gerechnet)

AB (Zwischenwagen)
Gewicht:         34 t (nach Bremszettel)
Bremsgewicht:      43 t (nach Bremszettel)

Bt (Steuerwagen)
Gewicht (leer/max):      37 / 46 t
Bremsgewicht:      53 t
Bremsverhältnis:      143-126%

Zug (nach Bremszettel)
Länge :         75m
Gewicht :         146 t
Bremsgewicht R:       183 t
Bremsverhältnis:       125%






Fortsetzung folgt...

[toso]

Beschleunigung

Versuch 1
Originalwerte vom Vorbild in Loksim übernommen.

Versuch 2
Werte in Loksim optimiert zur Annäherung an Vorbild.

Versuch 1, 2

V (km/h), Vorbild (Sekunden), Loksim (Sekunden)

   0   0   0   0
   10   4   3   3
   20   7   6   6
   30   10   9   9
   40   13   12   12
   50   16   14   16
   60   19   16   20
   70   22   20   24
   80   26   25   31
   90   31   34   38
   100   37   43   46
   110   44   58   55
   120   57   77   66
   130   74   -   77
   140   95   -   93

Kurve nach Optimierung:


Schlussfolgerungen:
Wie im Vergleich Zugkraftkurve Vorbild und Loksim gesehen werden kann, ist eine annähernd gleiche Kurvenform erziehlbar. Das Beschleunigungsverhalten kann ziemlich vorbildgetreu nachgebildet werden.

Wie Nemo schon im oben erwähnten Thema geschrieben hat, sind die Motorenströme jedoch nicht vorbildgerecht nachzubilden (vgl. mit Vorbilddiagramm (IM)):



Immerhin kann der Motorstrom annäherungsweise ähnlich dem Vorbild dargestellt werden, wenn als Maximalwert im Lokeditor ein kleinerer Wert als beim Vorbild eingegeben wird.


Rekuperationsbremse

Versuch
Aus 140 km/h auf 0 abbremsen mit el. Bremse.

Vorbild: ab 120 km/h ca. 10 km/h Geschwindigkeitsverminderung / 5 Sek. bis 0.
Loksim: ab 120 km/h ca. 10 km/h Geschwindigkeitsverminderung / 4 Sek. bis 10 km/h.

Mit einer Reduktion der Bremskraft auf 75 kN konnte das Bremsverhalten der Rekuperationsbremse sehr genau nachgebildet werden.

Fortsetzung folgt ...

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pneumatische Bremse

Am Triebwagen eingestellt (RBDe 560 + Bt, beide Fz haben keine R-Bremsumschaltung):



am Zwischenwagen eingestellt:


Alle Versuche Bremsung mit ganzem Zug, ohne Rekuperationsbremse.

Versuch 1
Schnellbremsung (Druckabsenkung auf 0 bar). Bremszylindermanometer Lok von 0 auf 4 bar.
Vorbild: 5,5 Sek.
Loksim: 3,4 Sek.

Versuch 2
Lösen aus Schnellbremsung mit Drucküberladung. Bremszylindermanometer Lok von 4 auf 0 bar.
Vorbild: 23 Sek.
Loksim: 19,3 Sek.

Versuch 3
Druckabsenkung um 1 bar. Bremszylindermanometer Lok von 0 auf 3.1 bar.
Vorbild: 5,3 Sek.
Loksim: 3,8 Sek.

Versuch 4
Lösen ohne Drucküberladung aus 1 bar Druckabsenkung. Bremszylindermanometer Lok von 3.1 bar auf 0.
Vorbild: 23 Sek.
Loksim: 7,8 Sek.

Versuch 5
Abbremsen aus 135 km/h mit 1 bar Druckabsenkung. 60 km/h erreicht nach:
Vorbild: 16 Sek. / ca. 500 m.
Loksim: 13,8 Sek. / ca. 380 m.

Versuch 6
Lösen mit Drucküberladung bei 60 km/h nach Bremsen mit 1 bar Druckabsenkung.
Vorbild: Bremsen gelöst nach 23 Sek. bei 25 km/h.
Loksim: Bremsen gelöst nach 8,7 Sek. bei 40 km/h.

Versuch 7
Lösen mit Drucküberladung bei 80 km/h nach Bremsen mit 0,5 bar Druckabsenkung.
Vorbild: Bremsen gelöst nach 11 Sek. bei 70 km/h.
Loksim: Bremsen gelöst nach 4 Sek. bei 75 km/h.

Versuch 8
Bremsung mit 0,4 bar Druckabsenkung (1. Bremsstufe) aus 120 km/h.
Vorbild: 120/0, 110/9, 100/16, 90/24, 80/ 31, 70/38, 60/45, 50/53, 40/59, 30/66, 20/72.
Loksim: 120/0, 110/5, 100/13, 90/22, 80/29, 70/37, 60/45, 50/54, 40/62, 30/72, 20/79

Schlussfolgerungen:
Es gibt zum Teil erhebliche Abweichungen. Generell bremst der Messzug in Loksim stärker und löst schneller als das Vorbild.
Was vor allem auffällt: Beim Vorbild kann man mit einer sogenannten Drucküberladung das Lösen beschleunigen. Dabei wird je nach vorher erfolgter Bremsung vorübergehend ein Hauptleitungsdruck > 5 bar (bis max. 8 bar) aufgebaut und dann wieder auf 5,4 bar abgesenkt. In der Folge wird der Druck langsam auf 5 bar abgebaut.
Es ist mir zur Zeit nicht klar, ob Loksim dieses Verhalten berücksichtigt. Die kurzen Lösezeiten würden es vermuten lassen. Die Manometeranzeige des Hauptleitungsdrucks aber tut es jedenfalls nicht.

Es ist mir ebensowenig klar, ob die Lok, die el. bremst, gleichzeitig auch mit der Luft gebremst wird oder nicht. Entsprechende Versuche muss ich noch machen. Beim Vorbild jedenfalls muss die Lok ausgelöst werden, wenn el. gebremst wird.

Ich werde nun versuchen, das Bremsverhalten noch zu optimieren.

Gruss
Toni

[Nemo]

Hallo Toni,

sehr interessante Versuche. Derartige Experimente an den Einstellungen mit den Werten des Vorbilds bringen auch bessere Führerstände.

Schlussfolgerungen:
Es gibt zum Teil erhebliche Abweichungen. Generell bremst der Messzug in Loksim stärker und löst schneller als das Vorbild.
Was vor allem auffällt: Beim Vorbild kann man mit einer sogenannten Drucküberladung das Lösen beschleunigen.
Es ist mir zur Zeit nicht klar, ob Loksim dieses Verhalten berücksichtigt. Die kurzen Lösezeiten würden es vermuten lassen. Die Manometeranzeige des Hauptleitungsdrucks aber tut es jedenfalls nicht.

Nein, Füllstöße oder die Funktion des Angleichers sind im Loksim nicht umgesetzt.

Es ist mir ebensowenig klar, ob die Lok, die el. bremst, gleichzeitig auch mit der Luft gebremst wird oder nicht. Entsprechende Versuche muss ich noch machen. Beim Vorbild jedenfalls muss die Lok ausgelöst werden, wenn el. gebremst wird.

Ein gleichzeituger Einsatz beider Bremsen ist in der Regel wegen der Gefahr der Überbremsung nur in Ausnahmefällen möglich. Das kann im unteren Geschwindigkeitsbereich der Fall sein, wenn bei der Ansteuerung über das Führerbremsventil die Bremskraft der Rekuperationsbremse unter den geforderten Wert entsprechend dem Hll-Druck sinkt. Dann wird die pneumatische Bremse als Ergänzungsbremse mit geringerem Druck zugeschaltet. Im Loksim ist das schon seit langer Zeit ein Kritikpunkt, dass beide Bremsen gleichzeitig mit voller Kraft wirken. Mit dem Aufbau der dynamischen Bremskraft sollte die Druckluftbremse des Triebfahrzeugs automatisch abgeschaltet werden.

Gruß
Nemo.

[toso]

Hallo Nemo

Ja wenn beide voll bremsen, wäre es zu begrüssen, dass das entsprechend geändert wird, um vorbildliche Verhältnisse zu erhalten.

Bei den älteren CH-Loks muss man mit einem Fussschalter die Lok auslösen, damit sie nicht pneumatsch bremst, wenn man die el. Bremse benutzen will. Macht man das nicht, wird die el. Bremse via ein Drucküberwachungsventil ausgeschaltet. Wie wurde das bei D-Loks gelöst?

Ab Re 460 wird mit der pneum. Bremse automatisch ergänzt, wenn die el. Bremse nicht ausreicht.

Gruss
Toni

[Nemo]

Bei den älteren CH-Loks muss man mit einem Fussschalter die Lok auslösen, damit sie nicht pneumatsch bremst, wenn man die el. Bremse benutzen will. Macht man das nicht, wird die el. Bremse via ein Drucküberwachungsventil ausgeschaltet. Wie wurde das bei D-Loks gelöst?

Hallo Toni.

bei den deutschen Bahnen wurde die dynamische Bremse schon immer durch ein Drucküberwachungsventil abgeschaltet. Dieses wird durch den Erregerstrom der dynamischen Bremse, wenn dieser einen Mindestwert überschreitet, angesteuert und schließt die Verbindung zwischen Steuerventil und Bremszylindern. Gleichzeitig werden die Bremszylinder total entlüftet. Bei diesem einfachen Prinzip kann es dazu kommen, dass der Erregerstrom zwar voll anliegt, die dynamische Bremskraft mit fallendem Motorstrom aber bei niedrigen Geschwindigkeiten nicht zusätzlich durch die pneumatische Bremse ergänzt wird und die Lok dadurch zu schwach bremst. Deshalb wurden diese Bremsen nur als zusätzliche Gefällebremsen für den Zug und nicht als Betriebsbremse für die Lok eingesetzt.

Ab Re 460 wird mit der pneum. Bremse automatisch ergänzt, wenn die el. Bremse nicht ausreicht.

Das ist der heutige Standard. Übrigens wird bei Fahrzeugen mit Klotzbremsen und der Anschrift R+E für das Bremsgewicht bei Schnellbremsungen im oberen Geschwindigkeitsbereich (geringer Reibwert zwischen Bremsklotz und Rad) auch die dynamische Bremse mit zugeschaltet und bei absinkender Geschwindigkeit wieder abgeschaltet. Diesen Sonderfall gibt es im Loksim nicht,  bei Schnellbremsungen wird der Normalfall simuliert und die dynamische Bremse abgeschaltet.
Eine moderne Bremssteuerung sieht etwa so aus:



Die Bremsung wird über das Führerbremsventil eingeleitet und wirkt zuerst ganz normal über den Druckübersetzer auf die pneumatische Bremse. Gleichzeitig wird der Vorsteuerdruck für den Druckübersetzer in einem Druckmeßumformer (DMU) in einen elektrischen Wert umgewandelt, der die Größe des Erregerstroms steuert. Überschreitet der Erregerstrom einen Mindestwert, wird das Ventil ganz links (Steuerventilsperre) geschlossen. Damit erhält der Druckübersetzer keinen Vorsteuerdruck mehr, er steuert in die Losestellung um und entlüftet die Bremszylinder. Der Vorsteuerdruck vom Steuerventil  liegt aber immer noch am DMU an, so dass jede Druckänderung in der Hll weiterhin auf diesen und damit auf den Erregerstrom wirken kann. Durch ständigen Vergleich der Soll- und Istwerte für den Erreger- und Bremsstrom kann bei absinkender dynamischer Bremskraft das Bremsstromventil unabhängig vom Steuerventil den Druckübersetzer über ein Doppelrückschlagventil mit Vorsteuerdruck beaufschlagen und damit die pneumatische Bremse zur Ergänzung der fehlenden Bremskraft heranziehen. Unabhängig davon kann mit dem Bremskraftwähler (BKW) der Erregerstrom zusätzlich erhöht werden.

Gruß
Nemo

[AlfredW]

Hallo Nemo, hallo Toso,
mein allerhöchster Respekt!
Schönes Wochenende.
Gruß
AlfredW

[toso]

Hallo Nemo

Mit dem von dir beschriebenen Verhalten könnte man auch bei CH-Loks leben.

Idealerweise müsste dann Loksim bei jedem Bremsvorgang erkennen, ob die Lok elektrisch gebremst wird oder nicht. Solange nur pneumatisch gebremst wird, müsste die pneumatische Bremse auf der Lok wirken, wird zusätzlich elektrisch gebremst, müsste Loksim die pneum. Bremse der Lok auslösen oder gar nicht bremsen lassen, wenn zuerst nur el. gebremst wird und erst später zusätzlich pneumatisch.

Wäre ein solches Verhalten auch vereinbar mit demjenigen deutscher Loks? Ich frage, weil ich zwar das Prinzip des heutigen Standards verstanden habe, aber nicht weiss, wie die Bedienung der pneumat. und der el. Bremse gehandhabt wird in Deutschland.

Gruss
Toni

[Nemo]

Wäre ein solches Verhalten auch vereinbar mit demjenigen deutscher Loks? Ich frage, weil ich zwar das Prinzip des heutigen Standards verstanden habe, aber nicht weiss, wie die Bedienung der pneumat. und der el. Bremse gehandhabt wird in Deutschland.

Hallo Toni,

das ist zwar entwicklungsgeschichtlich bedingt etwas unterschiedlich mit der Bedienung, der Loksim hat aber schon alle Möglichkeiten drin.

Bei den Vorkriegseloks wie der 194 wurden die einzelnen Bremsstufen noch mit dem Schaltrad angesteuert. Diese Bremsen waren reine Haltebremsen für die Geschwindigkeit im Gefälle.

Die älteren Eloks der DB mit dynamischer Bremse (110, 139, 103) und die dieselelektrischen 232, 233 und 234 sind mit Führerbremsventilen D5 mit zusätzlichem Bremssteller für die dynamische Bremse ausgerüstet.



Beide Bedienelemente können separat bedient, aber auch gekoppelt werden. Das Bild zeigt den gekoppelten Zustand, der Griff des Bremsstellers steht hier schräg nach oben statt waagerecht. In der Regel wird gekoppelt gefahren, da hierbei der Verschleiß an Bremsklötzen und Rädern minimiert werden kann. Im gekoppelten Zustand wird nur das Führerbremsventil betätigt, der Bremssteller folgt über eine Zahnradverbindung dieser Bewegung, kann aber z.B. zur Verstärkung der Bremskraft nach herunterdrücken in die waagerechte Stellung noch separat bewegt werden.

Einen Übergang stellte die 155 der DR dar, von der auch das Bremsschema in meinem vorigen Beitrag stammt.
 


Hier wird ein normales Führerbremsventil vom Typ D2 oder D12 verwendet. Links davon befindet sich der zusätzliche Bremskraftwähler (der Hebel mit dem ovalen Knopf). Bei einer Bremsung über das Führerbremsventil wird immer die dynamische Bremse nach dem beschriebenen Schema angesteuert, der Bremskraftwähler wird separat nur zum Halten der Geschwindigkeit im Gefälle (ohne Bedienung der Zugbremse) oder zur Verstärkung der Bremskraft der Lok benutzt.

Heutige Triebfahrzeuge haben nur noch einen senkrecht stehenden Hebel als Führerbremsventil,



Bei dieser Bauart werden nur elektrische Impulse abgenommen und an die separate Bremswirkgruppe im Maschinenraum geschickt. Diese Bremswirkgruppe übernimmt dann den lufttechnischen Teil für das Bremsen und Lösen der Zugbremse, die dynamische Bremse wird wieder automatisch angesteuert.

Egal, wie das beim Vorbild gelöst ist, im Loksim ist sowohl die separate Ansteuerung der pneumatischen Bremse (Tasten 2, 5, oder der dynamischen Bremse (Tasten 3, 6, 9) als auch die gleichzeitige Bedienung beider Bremsen möglich (Tasten 1, 4, 7). Nur beim letzten Fall wäre die geschilderte Änderung auf den automatischen Wechsel zwischen pneumatischer und dynamischer Bremse erforderlich.

Ein Sonderfall ist noch die Bremssteuerung über die AFB. Dort kann eine rein dynamische Bremsung nur durch die Lokomotive (112, 114, 143) oder die dynamische Bremsung der Lok und pneumatische Bremsung des Zuges (145 usw.) möglich sein. Das ist aber im Loksim schon auswählbar.

Es wäre im Prinzip also "nur" noch ein Problem in der Bremssteuerung des Loksim zu lösen, das dürfte allerdings auch eine ziemlich harte Nuss für die Entwickler sein.

Gruß
Nemo

[toso]

Hallo Nemo

Da habt ihr einige interessante Lösungen.

Ich merke gerade, dass ich gar nicht untersucht habe, ob das Bremsverhalten meines Messzuges anders ist, wenn ich mit Taste 2 bremse...

Moderner Standardhebel: Da besteht gerade das Problem, dass bei der BLS-RABe 525 (NINA) - die von NINA gerade im andern Forum vorgestellt worden ist - beim Bremsen von 0 - 50% dyn. gebremst wird und zw. 50-100% zusätzlich die nicht dyn. gebremsten Achsen (4 von 8 ) mit Luft gebremst werden. Sowas lässt sich aber in Loksim nicht nachbilden. Ich denke, da der Hauptteil der Bremsung sowieso von der dyn. Bremse übernommen wird, dass die dyn. Bremse dann eingesetzt werden wird.

Gruss
Toni

[Nemo]

Hallo Toni,

das ist auch erst mal nur das Prinzip der pneumatischen Ergänzungsbremse, die nur bei nicht ausreichender Bremskraft der dynamischen Bremse zugeschaltet wird. Neu daran für die Simulation wäre das gewollte Zuschalten ab einer bestimmten Bremsstufe. Anwendungsmöglichkeiten dafür gäbe es auch bei DB Triebzügen schon, allerdings wird hier das Thema schon wieder komplexer. Die modernen Fahrzeuge ab ICE haben nur diese Ergänzungsbremse, aber nicht mehr die klassische Druckluftbremse mit Führerbremsventil. Die als "Coladosen" bekannte BR 485 der Berliner S-Bahn ist z.B. eine Übergangslösung zwischen Klassik und Moderne. Sie hat eine voll funktionsfähige pneumatische Bremse an allen Wagen, die mit einem EE4-Führerbremsventil gesteuert werden kann. Im Betrieb werden aber mit einem kombinierten Fahr-/Bremshebel die Triebwagen wie bei deinem Beispiel des BLS-RABe 525 (NINA) nur dynamisch gebremst und an den Beiwagen dient dann die pneumatische Bremse als Ergänzungsbremse. Im Prinzip ist das mit der Haltbremse im Loksim in den Grundzügen jetzt auch schon vorhanden. Für eine Umsetzungung brauchte man aber ein erweitertes Ansteuerungsmodell, das je nach Fahrzeugtyp (Lok oder Triebwagen) automatisch und/oder ab einer bestimmten Bremsstufe die Ergänzungsbremse zuschaltet. Da habe ich mir aber auch noch keine näheren Gedanken für eine Umsetzung gemacht. Wichtig wäre die Unterscheidung zwischen Lok und Triebwagen, die aber durch die Definition in der Lokdatei vorhanden ist. Die Frage ist nur, woher Führerstandsbauer die erforderlichen Daten für die pneumatische Bremse (anrechenbares Bremsgewicht, Bremszylinderdruck) für die richtige Eingabe in der Lokdatei erhalten können. Dass Fantasiewerte für eine korrekte Umsetzung nur wenig geeignet sind, zeigt das aktuelle Beispiel des F 92 im Betatest. Derartige Werte würden bei einer späteren Programmergänzung den Führerstand für die weitere Nutzung in der Simulation eher unbrauchbar und eine Überarbeitung erforderlich machen. Wie es mit der Modellpflege bei älteren Führerständen aussieht, das kennt man ja inzwischen zur Genüge; viele sind noch auf den Möglichkeiten der Version 2.4 entwickelt und später aus den unterschiedlichsten Gründen nicht mehr von ihren Erbauern weiterentwickelt worden.

Gruß
Nemo