Gartenbahn 10 1/4 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 3.8 m durchfahren werden können. Die Größe dieser Bahn erlaubt es, in der Lok mitzufahren, zudem können damit Europoolpaletten transportiert werden.

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Schmalspurbahn-Lokomotive im Maßstab 1:3

Ursprünglich war geplant, eine Normalspur-Lokomotive zu bauen, die an den Taurus 1216 der ÖBB angelehnt sein sollte (Maßstab 1:5.5).

Neuerdings habe ich jedoch vor, eine Schmalspurbahn-Lok (Vorbildspurweite 760 mm) im Maßstab 1:3 herzustellen, da sich dadurch eine Fahrzeugbreite von 850 statt nur 600 mm ergibt. Mit dieser Bahn können dann auch Europaletten transportiert werden, die eine Breite von 800 mm besitzen.

Geplante technische Daten der Lok

Vorbildspurweite: 760 mm
Maßstab: 1:3
Breite: 850 mm
Länge über Puffer: 4000 mm
Höhe: 1250 mm
Drehzapfenabstand: 2250 mm
Drehgestell-Achsstand: 600 mm
Raddurchmesser: 240 mm
Eigenmasse (mit Akku): 1000 bis 1300 kg
Zulässige Gesamtmasse: 1600 kg
Kleinster Bogenradius: maximal 5 m, eventuell 3.8 m möglich
Höchstgeschwindigkeit:

ca. 24 km/h (ohne Anhängelast) bei 50 V;

ca. 12 km/h (ohne Anhängelast) bei 25 V

 

 

Anhängelasten in Abhängigkeit von der Steigung

 

Die folgenden Zahlen gelten unter diesen Voraussetzungen:

  • Geschwindigkeit: konstant 21 km/h
  • Masse der Lokomotive: 1400 kg
  • Antriebsleistung: 20 kW
  • Wirkungsgrad Kettenantrieb: 94 %
  • Benötigte Haftreibungszahl: < 0.24

 

Steigung in % 2 3 4 4.2 5 6 7 8
Anhängelast in t 13.5 8.9 6.4 6.0 4.9 3.9 3.1 2.6

Geplanter Antrieb & Bremsen

Dauerleistung: ca. 20 kW (27 PS)
Motor: ME0709, 4 Stück
Controller: 4QD-300, 4 Stück
Getriebe: Stirnräder mit Geradverzahnung, Modul 3
Ritzel: 15 Zähne; aus 16MnCr5, einsatzgehärtet
Großrad: 70 Zähne; aus Polyketon
Wirkungsgrad: ~ 0.92
Akku:

48 V, 200 Ah (ca. 7.5 kWh nützbar); Ausbau bei Bedarf auf

bis zu 48 V, 700 Ah möglich (ca. 26 kWh verwendbar).

Bremsen:

Rekuperationsbremse & automatische Federspeicher-

bremsen, mit Druckluft lösbar.

 

 

Technische Daten vom DC-Motor ME0709

 

Bei diesem Motor handelt es sich um einen permanent erregten Gleichstrommotor mit Bürsten. Bei einer Spannung von 48 V und einem Dauerstrom von 125 A gelten folgende Werte:

 

Spannung: 48 V, 125 A
Drehrichtung im Uhrzeigersinn

Drehrichtung gegen

den Uhrzeigersinn

Dauerleistung (Abgabe): 5.2 kW 5.1 kW
Wirkungsgrad: 87 % 84 %
Drehmoment: 23.7 Nm 23.4 Nm
Masse: 16.3 kg
Drehzahl: 2100 U/min
Dauerstrom: 125 A
Spitzenstrom (für 1 min): 300 A
Maximale Leistung (72 V): 14 kW
Maximales Drehmoment: 59 Nm

Vierschienengleis für die drei Spuren 5, 7 & 10

Die folgende Abbildung zeigt die geplante Gleisausführung. Es handelt sich dabei um ein Vierschienengleis, sodass Fahrzeuge dreierlei Spurweiten verkehren können:

  • Die beiden äußersten Schienen werden von der Gartenbahn 10 1/4 Zoll (260 mm) befahren.
  • Die zwei inneren Schienen werden von einer Bahn der Spurweite 5 Zoll (127 mm) benützt.
  • Die linke Schiene der Spur 5 (127 mm) bzw. die rechte Schiene der Spur 10 (260 mm) sind die beiden Schienen für die Spur 7 (184 mm).

 

Als Schienenprofil kommt ein Flachstahl 30x10 zum Einsatz. Die Schiene, die nur von der Spur 5 benützt wird, besteht aus einem Profil 30x6. Da die Hertzsche Pressung im Radaufstandspunkt der Lokomotive für einen gewöhnlichen Baustahl zu hoch wäre, wird für die Schienen der Werkstoff S355 (bisherige Bezeichnung St52) genommen. Für die Schwellen wird ein U-Stahl 40x20 verwendet, wobei pro Laufmeter 5 Schwellen benötigt werden. Die Schwellenlänge beträgt ca. 500 mm.

Ein Meter Gleis setzt sich zusammen aus:

  • 30x10: 3 m, 7.08 kg
  • 30x6: 1 m, 1.42 kg
  • U-Profil 40x20: 2.5 m, 7.97 kg

 

In Summe wiegt ein Laufmeter dieses Gleises bei 5 Schwellen pro Meter ungefähr 16.5 kg.

 

Vierschienengleis mit den Spurweiten 5 Zoll (127 mm), 7 1/4 Zoll (184 mm) und 10 1/4 Zoll (260 mm)
Vierschienengleis mit den Spurweiten 5 Zoll (127 mm), 7 1/4 Zoll (184 mm) und 10 1/4 Zoll (260 mm) - ursprüngliche Ausführung.

Mittlerweile wurde schon ein zwei Meter langes Mustergleis fertiggestellt, wobei für die Schwellen statt dem U-Stahl 40x20 das Schienenprofil verwendet wurde.

 

Detailansicht des Vierschienengleises
Detailansicht des Vierschienengleises
Seitenansicht des Vierschienengleises für die Spurweiten 5 Zoll (127 mm), 7 1/4 Zoll (184 mm) und 10 1/4 Zoll (260 mm).
Seitenansicht des Vierschienengleises, pro Laufmeter wurden nur drei Schwellen verwendet.

Als Alternative zum Flachstahl könnte man das Schienenprofil Typ II der Südostbahn (Schweiz) verwenden. Da dieses Profil ein geringeres Widerstandsmoment hat, müsste man aber mehr Schwellen einbauen. Die technischen Daten dieses Profils lauten:

  • Masse: 1.63 kg/m
  • Schienenkopfbreite: 12.6 mm
  • Schienenhöhe: 25.3 mm
  • Verkauf nur in größeren Mengen (ab ~ 1 t)