Gartenbahn 10 ¼ Zoll (260 mm) – geplant

In mittlerer Zukunft habe ich vor, eine Garten­bahn­anlage mit der Spur­weite von 10 1/4 Zoll (260 mm) zu errichten, wobei geplant ist, dass Kurven­radien von nur 5 m durchfahren werden können. Die Größe dieser Bahn erlaubt es, in der Lok mitzu­fahren. Zudem können damit sogar Europool­paletten trans­portiert werden.


Die Fahrzeuge könnten – je nach einge­bauten Rad­sätzen – auf 260 mm oder 184 mm Gleisen verkehren. Das erachte ich als sehr wichtig, da es die 184 mm Spur auf sehr vielen Anlagen gibt, während die Spurweite von 260 mm leider nur sehr selten zu finden ist.


Unterseite:

  • Gleisausführung – ein 3 Meter langes Gleis­joch wurde schon realisiert (Vierschienengleis)
Inhaltsverzeichnis

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Zweiachsige Lokomotive ähnlich der ÖBB-Diesellok 2060

Als Erstes will ich eine zwei­achsige Loko­motive bauen, die an die ehe­malige ÖBB-Diesel­lok 2060 ange­lehnt sein wird. Das hat die folgenden Vor­teile:

  • Einfacher mechanischer Auf­bau durch Ent­fall der Dreh­ge­stelle.
  • Es ist mit weniger als der Hälfte an Kosten einer vier­achsigen Drehge­stell­lok zu rechnen, da alles in nur ein­facher Aus­führung be­nötigt wird (Motor, Regler und Akkus). Einige Teile ent­fallen völlig, z. B. die Dreh­zapfen.
  • Durch das geringere Gewicht sollte der Bau noch ohne Kran möglich sein.
  • Ein Transport in einem Kombi ist bei Ab­nahme des Gehäuses durch­führbar.

Geplante technische Daten der Lok

Maßstab: 1:5.5
Spurweite:

184 mm (7 ¼ Zoll) oder 260 mm (10 ¼ Zoll)

Breite Lokrahmen: 550 mm
Gesamtbreite inkl. Griffstangen: 590 mm
Länge über Puffer: 1300 mm
Gehäuselänge: 1080 mm
Höhe: 590 mm
Gesamthöhe: 630 mm
Breite Vorbau (unten): 370 mm
Höhe Vorbau: 280 mm
Vorbau (Innenmaße): 340 x 245 mm (b x h)
Achsstand: 500 mm
Raddurchmesser: min. 120 mm, max. 165 mm
Eigenmasse (ohne Akku): 200 – 250 kg
Zulässige Gesamtmasse: 400 kg
Kleinster Bogenradius:

3.8 m bei 7 ¼ Zoll; 5 m bei 10 ¼ Zoll Spurweite

Höchstgeschwindigkeit: ca. 9 km/h bei 25 V

Geplanter Antrieb & Bremsen

Bei einer Spannung von 25 V gelten die folgenden Werte:
 

Dauerleistung: ca. 2.8 kW (3.8 PS)
Max. Leistung für 30 s: ca. 6.75 kW (9.2 PS)
Motor: ME0709, 1 Stück
Steuerung: Pro-360 von 4QD, 1 Stück
Getriebe: Kettenantrieb mit 2-stufigem Getriebe
1. Getriebe-Stufe: Einfachrollenkette 08 B-1; 17 und 38 Zähne
2. Getriebe-Stufe: Zweifachrollenkette 08 B-2; 17 und 23 Zähne
Gesamtübersetzung: 1:3.02
Akku 24 V: EVE LF280K (280 Ah, ca. 5.6 kWh verwendbar, 44 kg),
Winston WB-LYP100AHA (100 Ah, 25 kg) oder
2 x Autobatterie 12 V, 80 – 85 Ah (max. 315 x 175 x 190 mm)
Bremsen: Rekuperationsbremse & automatische Federspeicherbremse,
mit Druckluft lösbar; Magnetschienenbremse (?)

Vierachsige Lokomotive ähnlich der ÖBB-Diesellok 2143

Mittelfristig möchte ich eine vier­achsige Lok ohne konkretes Vorbild herstellen. Die Abmessungen sollen jedoch an die bestehende Normal­spur-Diesel­lok 2143 der ÖBB ange­lehnt werden. Der Maß­stab wird etwa 1:5 bis 1:5.5 betragen.


Es wird eine Breite des Lok­rahmens von 640 mm gewählt, somit kann die Lok auf 260 mm oder 184 mm Gleisen verkehren. Zum Vergleich: Die neuen Trieb­wägen der Maria­zeller­bahn haben eine Breite von 2650 mm bei 760 mm Spurweite, das entspricht 642 mm Breite bei einer Spurweite von 184 mm.


Im nächsten bzw. rechten Bild sieht man die geplante Aus­führung des Rades mit integrierter Brems­scheibe, die untere Abbildung zeigt die Achse der Loko­motive.
 

Geplante Ausführung des Lokrades, mit integrierter Bremsscheibe (gezeichnet mit FreeCAD)
Geplante Ausführung des Lokrades, mit integrierter Bremsscheibe (gezeichnet mit FreeCAD).
Achse der Lokomotive. Der Durchmesser in der Mitte beträgt 35 mm.
Achse der Lokomotive. Der Durchmesser in der Mitte beträgt 35 mm.

Vergleich der Maße von verschiedenen Lokomotiven

In der folgenden Tabelle sind die wich­tigsten Maße der Diesel­lokomotiven 2143, 2050 & 2016 der ÖBB („Herkules“) und der Diesel­lok Vectron DE zu finden. Der Dreh­gestell­achs­stand wir auch für die ÖBB-Reihe 5047 und 4746 bzw. 4744 (Desiro ML) ange­führt. Zudem er­folgt eine Um­rechnung in die Maßstäbe 1:5.5 und 1:5. Der Maßstab 1:5.5 ent­spricht dem exakten Maß­stab, der sich aus der Divi­sion der Spur­weiten er­gibt: 1435/260 = 5.519. Auch die für die Garten­bahn­lok ge­wählten Maße sind in dieser Tabelle zu finden.


Alle Maße in den folgenden Tabellen sind in mm ange­geben!

 

  ⌀ Rad (neu) Drehgestellachsstand Drehzapfenabstand
Maßstab 2016 &
Vectron
2143 2016 &
Vectron
2143
2050
4746 5047 2016 Vectron 2143 2050
1:1 1100 940 2700 2500 2300 2000 10362 10800 8000 11500
1:5.519 199 170 489 453 417 362 1877 1957 1450 2084
1:5 220 188 540 500 460 400 2072 2160 1600 2300
gewählt 186 450 1700
  Länge über Puffer Breite Höhe
Maßstab 2016 Vectron 2143 2050 2016 Vectron 2143
2050
Vectron 2143
1:1 19275 19980 15760 17760 2870 3020 3005 4220 4200
1:5.519 3492 3620 2855 3218 520 547 544 765 761
1:5 3855 3996 3152 3552 574 604 601 844 840
gewählt 3100 640 850

Geplante technische Daten der Lok

Maßstab: 1:5
Spurweite:

184 mm (7 ¼ Zoll) oder 260 mm (10 ¼ Zoll)

Breite Lokrahmen: 640 mm
Lokrahmen: Rechteck-Rohr 80 x 40
Gesamtbreite inkl. Griffstangen: 680 mm
Länge über Puffer: 3100 mm
Höhe: 850 – 950 mm
Drehzapfenabstand: 1700 mm
Drehgestell-Achsstand: 450 mm
Raddurchmesser: 186 mm
Eigenmasse (ohne Akku): 600 – 800 kg
Zulässige Gesamtmasse: 1200 kg
Kleinster Bogenradius:

3.8 m bei 7 ¼ Zoll; 5 m bei 10 ¼ Zoll Spurweite

Höchstgeschwindigkeit: ca. 17 km/h bei 50 V; ca. 8.5 km/h bei 25 V

Geplanter Antrieb & Bremsen

Dauerleistung: ca. 11 kW (15 PS)
Max. Leistung für 30 s: ca. 24 kW (33 PS)
Motor: ME0709, 2 Stück; z. B. von evea-kartmasters, kit-elec-shop.com, Asmokarts (teuer), evdrives oder electricmotorsport.com
Steuerung: Pro-360 von 4QD, 2 Stück
Getriebe: Kettenantrieb mit 2-stufigem Getriebe
1. Getriebe-Stufe: Zweifachrollenkette 08 B-2; 16 und 57 Zähne
2. Getriebe-Stufe: Zweifachrollenkette 10 B-2; 18 und 30 Zähne
Gesamtübersetzung: 1:5.9375
Akku: 48 V; min. 160 Ah (ca. 7.6 kWh verwendbar, 93 kg),
ideal 200 Ah bis 400 Ah,
max. 700 Ah (ca. 33 kWh verwendbar, 335 kg)
Bremsen: Rekuperationsbremse & automatische Federspeicherbremse,
mit Druckluft lösbar; Magnetschienenbremse (?)

Technische Daten vom DC-Motor ME0709 und ME1003

Bei diesen Motoren handelt es sich um permanent erregte Gleich­strom­motoren mit Bürsten. Bei einer Span­nung von 50 V gelten folgende Werte:

 

Spannung: 50 V
ME0709 ME1003
Dauerleistung (Abgabe): 5.5 kW (7.5 PS) 8 kW (10.9 PS)
Maximale Leistung für 30 s: 12 kW (16.3 PS) 17 kW (23.11 PS)
Bester Wirkungsgrad: ~ 90 % ~ 92 %
Masse: 16 kg 18 kg
Nenndrehmoment: 25 Nm 40 Nm
Maximales Drehmoment: 60 Nm 80 Nm
Drehzahl (unbelastet): 2500 U/min 2500 U/min
Dauerstrom: 125 A 200 A
Maximaler Strom für 30 s: 300 A 400 A


Der Motor ME0709 ist etwas schwächer als der Motor ME1003, dafür ist er günstiger. Zudem konnte ich nicht heraus­finden, ob er für beide Dreh­richtungen ge­eignet ist, da er die doppelte Bürstenan­zahl hat.

Anhängelasten in Abhängigkeit von der Steigung

Die folgenden Zahlen gelten unter diesen Voraus­setzungen:

  • Geschwindigkeit: konstant 18 km/h
  • Masse der Lokomotive: 1200 kg
  • Antriebsleistung: 16 kW
  • Wirkungsgrad Kettenantrieb: 92 %
  • Benötigte Haftreibungszahl: ≤ 0.25

 

Steigung in % 2 3 4 4.5 5 6 7 8
Anhängelast in t 11.7 7.8 5.7 5.0 4.4 3.5 2.8 2.3

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Zuletzt geändert am 07.12.2022.