eb - Elektrische Bahnen High-voltage DC power supply (Vorschau)

B 2580 

6/2011 

Juni 

Elektrische 

B ahnen 

Elektrotechnik 

im Verkehrswesen 

Rail Power Supply Systems 

High-voltage DC power supply – Part 1: 

Basics and system design 

Bahnenergieversorgung 

DB Energie bezieht Bahnenergie aus dem 

GuD-Kraftwerk Bremen 

Leistungsstärkste Bahnstromumrichteranlage 

in Datteln 

Fahrzeuge 

Trolleybusse in Mailand – völlig emissionsfrei 

durch die Stadt 

Journal 

TRAXX-AC-Güterzuglokomotiven mit 

Last-Mile-Dieselmotor 

Neue Trolleybusse für Schaffhausen 

Schutz gegen Schäden durch Lichtbögen an 

Oberleitungstrennstellen 

Schutzeinrichtung für 1-AC- und 2-AC-Oberleitungsanlagen 

/ Protection device 1 AC and 

2 AC contact line systems 

Bahnen, Energie und Umwelt, Personen, 

Produkte und Lösungen, Medien, Normen, 

Kommentare, Berichtigung, Historie, Termine 

Erste Fachzeitschrift für Elektrotechnik 

im öffentlichen Verkehr

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Vor mehr als 100 Jahren legten weitsichtige Techniker wie 

Gustav Wittfeld den Grundstein für den Aufbau eines elektrischen 

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Der erste Band beschreibt die Pionierarbeit der frühen 

Jahre – von der Finanzierung bis zur Inbetriebnahme erster 

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hin zur Phase des Wiederaufbaus und der Demontage nach 

dem zweiten Weltkrieg. 

Dieses Werk veranschaulicht ein Stück Zeitgeschichte und 

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Inhalt 

eb – Elektrische Bahnen 6/2011 

Elektrotechnik im Verkehrswesen 

Hauptbeiträge Seite Journal Seite 


M. Lehmann 

High-voltage DC power supply − Part 1: 

Basics and system design 171 

Bahnenergieversorgung mit hohen Gleichspannungen 

– Teil 1: Grundlegende 

Zusammenhänge und Anlagenauslegung 

Alimentation en énergie de traction à courant 

continu haute tension – Partie 1: Fondamentaux 

et conception du système 


R. Granzer 

DB Energie bezieht Bahnenergie aus 

dem GuD-Kraftwerk Bremen 176 

DB Energy purchase traction energy from the 

gas and steam power plant in Bremen 

La DB Energie se fournit en énergie de traction 

auprès de la centrale gaz et charbon de Brême 

P. Maibach, N. Umbricht, H. Wrede 


in Datteln 182 

World‘s largest traction power converter station 

in Datteln 

Installation équipée du plus puissant convertisseur 

de traction au monde à Datteln 

Journal extra 


Last-Mile-Dieselmotor 200 

Neue Trolleybusse für Schaffhausen 202 

Schutz gegen Schäden durch Lichtbögen 

an Oberleitungstrennstellen 204 

Schutzeinrichtung für 1-AC- und 2-AC- 

Oberleitungsanlagen / Protection device 

1 AC and 2 AC contact line systems 206 

Bahnen · Railways · Chemins de fer 210 

Energie und Umwelt · Energy and environment · 

Ènergie et environnement 214 

Personen · Persons · Personnes 215 

Produkte und Lösungen · Products and solutions · 

Produits et solutions 215 

Medien · Media · Media 216 

Normen · Standards · Normes 217 

Kommentare · Comments · Commentaires 217 

Berichtigung · Correction · Retification 217 

Historie · History · Histoire 218 

Termine · Dates · Dates U 3 

Fahrzeuge 

M. Schmitz, M. Böhm 

Trolleybusse in Mailand – völlig 

emissionsfrei durch die Stadt 191 

Trolley buses in Milan – zero emission rides 

through the city 

Trolleybus de Milan – zero emission à travers la ville 

eb 109 (2011) Heft 6 

169

Impressum 

eb – Elektrische Bahnen 

Gegründet 1903 von Prof. Wilhelm Kübler, Königlich Sächsische Technische Hochschule 

zu Dresden. 

Herausgeber: 

Dr. Klaus Baur, Vorsitzender der Geschäftsführung, Bombardier Transportation GmbH, Berlin 

Dr. Ansgar Brockmeyer, Leiter Business Segment Public Transit, Siemens Mobility, Erlangen 

Dipl.-Ing. Thomas Groh, Geschäftsführer, DB Energie GmbH, Frankfurt am Main (federführend) 

Dr.-Ing. Friedrich Kießling, Baiersdorf 

Prof. Dr.-Ing. Peter Mnich, Fachgebiet Betriebssysteme elektrischer Bahnen, Technische 

Universität Berlin 

Dr.-Ing. Steffen Röhlig, ELBAS Elektrische Bahnsysteme Ingenieur-Gesellschaft mbH, 

Dresden 

Prof. Dr.-Ing. Andreas Steimel, Lehrstuhl für elektrische Energietechnik und Leistungselektronik, 

Ruhr-Universität, Bochum 

Beirat: 

Dipl.-Ing. Christian Courtois, Leiter des Geschäftsgebietes Traktionsenergie-Versorgungssysteme 

in der Direction de l‘ingéniere der SNCF 

Dr.-Ing. Thomas Dreßler, Experte für Energie, Schieneninfrastruktur-Dienstleistungsgesellschaft 

mbH, Abteilung Benannte Stelle, Wien 

Dr.-Ing. Gert Fregien, Leiter Fahrzeugtechnik, DB Fernverkehr, Frankfurt am Main 

Dr. Andreas Fuchs, Leiter Vorentwicklung Traktion, Siemens Mobility, Erlangen 

Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtschaftsing. Wolfgang Harprecht, Senior Consultant, Marburg an der Lahn 

Dipl.-Ing. Alfred Hechenberger, Standortverantwortlicher München und Leiter 

Öffentlich keitsarbeit, DB Systemtechnik, München 

Dr. Dieter Klumpp, Geschäftsführer Alstom LHB GmbH, Salzgitter 

Dipl.-Ing. Manfred Lörtscher, Geschäftsführer, LOITS GmbH, Wettswil am Albis 

Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann, Geschäftsführer VDV-Förderkreis e.V., Köln 

Dipl.-Ing. (FH) Peter Schließmann, Leiter Consulting Services Ausrüstungstechnik, DB International, 

Frankfurt am Main 

Dipl.-Ing. Udo Stahlberg, Fachbereichsleiter Nahverkehrs-Schienenfahrzeuge, elektrische 

Energieanlagen und Standseilbahnen, Verband Deutscher Verkehrsunternehmen 

(VDV), Köln 

Dipl.-Ing. (FH) Mike Walter, Leiter Kompetenzcenter Elektrotechnik, Balfour Beatty Rail 

GmbH, Offenbach am Main 

Dipl.-Wirtschaftsing. Michael Witt, Lahmeyer International GmbH, Bad Vilbel 

Redaktion: 

Eberhard Buhl, M.A. (verantwortlich), Fon: +49 711 33-7977, Fax: -3022, 

E-Mail: redaktion@eb-elektrische-bahnen.de, Postanschrift siehe Verlag. 

Dipl.-Ing. Dirk Behrends, Eisenbahn-Bundesamt, Bonn 

Dipl.-Ing. Martin Binswanger, Mering 

Dipl.-Ing. Erich Braun, Schwalbach 

Dipl.-Ing. (FH) Bodo Ehret, DB AG, Vorstandsressort Technik, Frankfurt am Main 

Dipl.-Ing. Roland Granzer, Dresden 

Dipl.-Ing. Walter Gunselmann, Siemens Mobility, Erlangen 

Dr.-Ing. Friedrich Kießling, Baiersdorf 

Dipl.-Ing. Wolfgang Kropp, Balfour Beatty Rail GmbH, Offenbach am Main 

Verlag: 

Oldenbourg Industrieverlag GmbH, Rosenheimer Straße 145, 

81671 München, Deutschland, Fon: +49 89 45051-0, Fax: -207 

Internet: http://www.oldenbourg.de 

Geschäftsführer: 

Carsten Augsburger, Jürgen Franke, Hans-Joachim Jauch 

Mediaberatung: 

Inge Matos Feliz, Fon: +49 89 45051-228, Fax: -207, 

E-Mail: matos.feliz@oiv.de, Anschrift siehe Verlag. 

Zurzeit gilt Anzeigenpreisliste Nr. 57. 

Redaktionsbüro: 

Ursula Grosch, Fon: +49 89 3105499 

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„eb – Elektrische Bahnen“ erscheint 10 x jährlich (davon 2 Doppelhefte). 

Jahresinhaltsverzeichnis im Dezemberheft 

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Einzelausgabe als ePaper 33,00 € 

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Die Preise enthalten bei Lieferung in EU-Staaten die Mehrwertsteuer, für das übrige 

Ausland sind sie Nettopreise. 

Studentenpreis: 50 % Ermäßigung gegen Nachweis. 

Bestellungen über jede Buchhandlung oder direkt an den Verlag. 

Abonnements-Kündigungen 8 Wochen zum Ende des Kalenderjahres. 

Jahresinhaltsverzeichnis im Dezemberheft. – Mikrofilmausgaben ab 44. Jahrgang, 1973, 

sind durch University Mikrofilms Ltd., St. John‘s Road Tylers Green High Wycombe, Buckinghamshire, 

England, HP 108 HR, zu beziehen. 

Diese Zeitschrift und alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen sind urheberrechtlich 

geschützt. Mit Ausnahme der gesetzlich zugelassenen Fälle ist eine Verwertung 

ohne Einwilligung des Verlages strafbar. 

ISSN 00 13-5437 

Gedruckt auf chlor- und säurefreiem Papier 

109 (2011) Heft 6 eb


High-voltage DC power supply – 

Part 1: Basics and system design 

Michael Lehmann, Erlangen 

Electric public mass transit systems and mainline railways can be operated more energy efficiently 

by using higher DC voltages. The positive effects of raised voltages regarding feeding 

lengths and transmission losses can be described in formulae taking into account the number 

of trains supplied. All recent studies show beneficial effects regarding energy consumption and 

reduction of traffic-borne emissions not only under simple conditions but in realistic operational 

scenarios.The corresponding system design needs to mitigate dependencies between contact 

line voltage drops, transmission losses and substation spacing. The technical and economic feasibility 

needs to consider as well the limits of the available components and technologies. 

Bahnenergieversorgung mit hohen Gleichspannungen – Teil 1: Grundlegende Zusammenhänge 

und Anlagenauslegung 

Elektrische Bahnen des Nah- und Fernverkehrs können mit höherer Gleichspannung energieeffizienter 

betrieben werden. Die positiven Auswirkungen erhöhter Spannungen hinsichtlich 

Speiselängen und Verluste können formelmäßig beschrieben werden, wobei auch die Anzahl 

der gespeisten Züge eingeht. Neuere Studien zeigen die günstigen Auswirkungen hinsichtlich 

Energieverbrauch und Minderung der Emissionen nicht nur bei einfachen Vorgaben sondern 

auch bei realistischen Szenarien. Die Systemauslegung für höhere Spannungsebenen muss die 

Abhängigkeiten zwischen Spannungsfällen, Verlusten und Unterwerksabständen sowie die 

technisch-wirtschaftliche Machbarkeit beachten, insbesondere wenn die verfügbaren Technologien 

und Komponenten an ihre Grenzen stoßen. 

Alimentation en énergie de traction à courant continu haute tension – Partie 1: Fondamentaux 

et conception du système 

Les systèmes de transport en commun électriques de proximités comme de grande lignes peuvent 

être exploités avec une efficacité énergétique accrue en utilisant des tensions à courant 

continu plus élevées. Les effets positifs de tensions plus élevées concernant les longueurs des 

secteurs alimentés et les pertes en ligne peuvent être décrites au moyen de formules prenant en 

compte le nombre de trains alimentés. Toutes les récentes études montrent les effets bénéfiques 

au regard de la consommation de l’énergie et la réduction des émissions pas seulement dans 

de simples conditions mais également dans des scenarii d’exploitation réalistes. Le système de 

conception correspondant nécessite de distinguer entre les chutes de tension en ligne, les pertes 

en ligne et l’espacement entre sous stations. La faisabilité technique et économique nécessite de 

considérer également les limites des composants disponibles et des technologies. 

1 Introduction 

Different paths led to the traction power supply systems 

that are used today on more than 260 000 km of electrified 

railways and in more than 140 metro and 90 light-rail 

systems worldwide [1; 2]. The nominal voltages were often 

chosen according to the traction equipment available at 

the time when the first stage of a traction system started. 

Moreover, the voltage levels had to allow for the necessary 

integration of mass transit systems into densely populated 

urban areas. Due to the obvious, positive effects of higher 

system voltages a number of studies and research projects 

were carried out in the last decades, with emphasis mainly 

laid on mainline applications [3; 4; 5; 6]. 


The investigation into high-voltage DC traction application 

is driven by two central aspects: 

• On the one hand many railway operators still use DC 

power supply and will keep on using that type of supply 

as the investment for conversion to AC systems is 

very often inacceptable and would not pay off. 

• On the other hand the exceedingly growing mobility 

demands of urban and sub-urban inhabitants call for 

expanding mass transit systems, which need to be more 

energy efficient to cope with limited energy sources and 

restrictions concerning the emission of greenhouse gases. 

Consequently methods and technologies to benefit 

from the positive effects of raised nominal DC voltages at 

171


reasonable investment are highly valuable for mass transit 

and interurban systems. 

This report aims to provide a systematic approach to 

evaluate the effects of high nominal voltages on mass 

transit systems and mainline railways. The focus is laid 

on the technical basics and dependencies that need to be 

observed in the system design process. 

2 General effects of high voltages on 

DC traction power supply 

• higher DC voltage on existing mainline railways, as it 

has been discussed for Italian and Russian state railways 

[8; 9] 

• application of higher DC nominal voltages for new railway 

lines [3], including high-speed lines 

The positive effects expected from a higher nominal 

voltage need to be as carefully studied as the technical 

changes and provisions for the raise of system voltage. 

The last item needs more attention when the chosen voltage 

exceeds the standardised maximum of 3 kV nominal 

voltage for DC railways as substantial adaptions and further 

developments may be necessary. 

2.1 Benefits of application 

A closer look on the benefits of higher DC voltages in 

traction applications reveals two main lines of argument. 

The first one concerns the investment: 

• higher voltages lead to lower traction currents when 

presuming same traction power 

• lower traction currents lead to lower voltage drops 

along the contact lines 

• lower voltage drops allow for longer feeding distances 

and hence fewer substations 

• lower traction currents also allow for reduced crosssections 

of the feeding conductors limited only by the 

mechanically needed minimum to bear the necessary 

tensile forces 

The other line of arguments lays emphasis on the operational 

costs and benefits: 

• higher voltages lead to lower traction currents and 

lower voltage drops 

• lower traction currents lead to lower transmission 

losses of the contact line 

• lower transmission losses mean increasing efficiency 

and reduced energy consumption 

• reduced energy consumption saves costs and helps to 

reduce CO 2 

emissions 

Nevertheless, these mechanisms cannot be studied independently, 

as all effects will occur under certain general 

project conditions and in specific timetable and operational 

circumstances. 

2.2 Fields of application 

The application of higher DC voltages is not limited to 

new projects and lines and can, therefore, be categorised 

as follows: 

• preparations to increase the nominal DC voltage in 

existing public mass transit systems like tramways, e. g. 

voltage shift of 600 V DC to 750 V DC in Dresden, Leipzig, 

Bochum, Mainz or Frankfurt/Main [7] 

• increasing use of higher system voltages in new metro 

and light-rail projects that conventionally used DC 750, 

e. g. Metro Santo Domingo with DC 1500 V [7] 

3 Electrotechnical basics and mutual 

dependencies 

According to [10] the maximum voltage drop ΔU max 

caused 

by a locomotive with the traction current I trc 

depends on 

the feeding length L and the specific resistance R’ of the 

contact line: 

The transmission losses ΔP are based on the average 

v oltage drop [10]: 

These formulae can be set up for different nominal 

sys tem voltages, e. g. U sys1 

for system 1 and U sys2 

for the 

second system. To compare power supply systems with different 

nominal voltages the factor c U 

can be defined [11]: 

Assuming same traction power of the electric locomotive, 

the tra ction currents are: 

To consider the effects on feeding length and of different 

numb ers of trains in the feeding sections or of different contact 

line systems the factors c L 

for lengths, c n 

for number of 

trains and c R 

for contact line resistances can be defined [11]: 

(1) 

(2) 

(3) 

(4) 

(5) 

172 109 (2011) Heft 6 eb


The corresponding formulae to calculate voltag e drops 

and transmission losses for different feeding arrangements, 

e. g. one-side or two-side feeding, and for more 

than one train in section are described in [10]. With the assumption 

of the same feeding arrangement and the same 

number of tracks two power supplies with different nominal 

voltages can be compared regarding voltage drops 

and transmission losses with the factors shown in Table 1. 

As shown in Table 1 the transmission losses ΔP 2 

of a 

system with raised nominal voltage compared with the 

transmission losses ΔP 1 

of the reference system depend 

on the feeding lengths and the number of trains fed. To 

illustrate this dependency it is assumed, that several trains 

operate approximately equally spaced on the line. Hence 

the factor c L 

between the feeding lengths of both supplies 

is identical to the factor c n 

between the number of trains 

fed in both supplies and can be defined as factor a: 

Table 2 shows the effect of increased feeding lengths 

and number of trains fed on the transmission losses of a 

system with doubled nominal voltage (c U 

= 2): 

• When the feeding lengths are equal, the transmission 

losses at increased nominal voltage drop to 25 %. 

• If the feeding lengths doubled, the transmission losses 

would double as well. 

• Equal transmission losses appear, 

when the number of trains and 

the feeding length increase by the 

factor 1,6. 

For other relations between the 

nominal voltages the achievable 

increase of feeding lengths and 

number of trains fed is given in Table 

3. These values are applicable 

under the assumption of same transmission 

losses in both systems. 

4 Comprehensive system 

design and energetic 

assessment 

(6) 

like the propagation of raised nominal voltages need 

to be studied and presented starting in the early design 

phases. In general, the following phases and design steps 

can be distinguished: 

• provisional design and general system layout for acquisition 

and customer consultancy 

• detailed design for bid preparation and negotiation 

• final design for project realisation 

• as-built documentation and late design changes, e. g. 

during procurement or in warranty phases 

Obviously, an easy to scale and detail simulation model 

with a professional simulation suite for all design steps is 

advantageous compared with custom-made programs for 

each single step. 

Sitras ® Sidytrac developed by Siemens Industry Sector 

in the Engineering and Development department of the 

Mobility Division [7; 12] is such a well-proven and accepted 

tool with a long reference list including nearly all types 

of electric traction systems in all design phases and various 

optimisation tasks. An overview on the programme’s 

structure is given in Figure 1. 

As shown in Figure 1 the input data comprises alignment 

data, station positions, vehicle and timetable data 

and, of course, data of the electric network, e. g. conductor 

materials, positions and dimensions as well as all units 

for energy conversion, storage and distribution. Starting 

with reasonable assumptions for missing details these 

data can be detailed, checked and amended in iterative 

Table 1: Comparison factors for power supply with different nominal voltages. 

Trains in section 

n = 1 

n = variable 

Considered effect 

Factor for feeding length 

c L 

Effect on transmission 

losses 

Factor for feeding length 

c L 

Effect on transmission 

losses 

No change of contact 

line 

R’ = const 

R’ specific resistance; ΔP transmission losses; n number of trains 

Change of contact 

line 

R 1 

’ ≠ R 2 

’ 

4.1 Phase-oriented design 

process 

The design process for complex systems 

such as electric traction power 

systems for railways and urban 

transit is usually carried out in a 

step-by-step manner with increasing 

precision and effort. Therefore, 

significant development approaches 

Table 2 : Transmission losses at doubled system voltage depending from factor a. 

a 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,59 1,7 1,8 1,9 2,0 

0,25 0,33 0,43 0,55 0,69 0,84 1,00 1,23 1,46 1,71 2,00 

Table 3: Increase of feeding length and number of trains fed by factor a depending on 

voltage increase c U 

and at constant losses. 

c U 

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 

a 1,0 1,31 1,59 1,84 2,08 2,31 2,52 


173


circuits with the customer and stored for later design 

phases. The data structure allows for the definition of 

several input data sets necessary for variant comparisons 

and optimisation due to varying customer needs such as: 

• normal and extra-ordinary operational modes including 

sub-station failures or train delays 

• different feeding arrangements and power supply options 

• different nominal voltages 

Figure 1: Programme structure of Sitras ® Sidytrac for the simulation of electrical traction 

power systems. 

Despite the graphical representation 

of the input data the output 

data can be split in two groups 

– direct and indirect simulation results. 

The direct results comprise 

numerous electric values: voltage, 

current, power, energy consumption 

for all electric equipment, conductors 

and power conversion units. 

They form the basis of feasibility 

studies in early and detailed component 

definitions in later design phases. 

The indirect simulation results 

serve as input data for specific consecutive 

studies, e. g. for earthing 

and bonding, investigations in power 

quality or relay co-ordination. 

The fully or partly automated presentation 

of output data in graphs, 

tables and summarising charts like 

the total energy balance showing 

the whole simulation time is an important 

feature for the access to 

simulation results and for the definition 

of further optimisation steps. 

Table 4: Main conclusions of research projects regarding the effect of raised supply voltages. 

Author, title, reference Scope of research Main conclusions 

Schneider, E.; Elschner, K.; Spielmann, 

A.: How to increase Energy Efficiency 

of DC-Traction Power Supplies? [13] 

Altmann, M.; Elschner, K.: Energy efficiency 

of traction power supply within 

the EU project Railenergy [9] 

Lehmann, M.: Grundlagen und Anforderungen 

an die Teilsysteme elektrischer 

Bahnen bei Nennspannungen 

über 3 kV DC und 25 kV AC [11] 

– define a baseline simulation scenario 

for a 20 km metro line with schedule 

operation 

– determine the influence of feeding 

and line data, vehicle characteristics, 

no-load voltage, inverters and wayside 

energy storage units 

– assessment of energy and CO 2 

reductions 

– complex, interdisciplinary research project 

to reduce specific energy consumption 

of electric railways by 6 % until 

2020 while overall transport volume 

doubles 

– identification and assessment of operational, 

infrastructural and rolling stock 

measures 

– AC and DC mainline railways 

– technical basics and interdependencies 

– component design for high-voltage DC 

or AC electric railways including substations, 

contact lines and rolling stock 

– simulation of high-speed scenario 

(500 km, 10 stations) 

– for a given schedule doubling the system voltage 

from 750 kWh/km to 1 500 kWh/km reduces energy 

consumption by up to 12 % 

– besides operational changes (higher time reserves, 

cruising) raised system voltages belong to the 

most effective infrastructure measures to improve 

system characteristics 

– for a given scenario the introduction of 4 or 6 kV 

DC system voltage and regenerative braking 

results in specific energy consumption of 105 kWh/ 

tkm compared to 3 kV DC baseline scenario at 

150 kWh/km 

– in AC systems doubled system voltages or highvoltage 

autotransformer systems allow to reduce 

number of substations by 50 % while keeping 

sufficiently good energetic characteristics 

– high-speed DC railways may be only operated 

at significantly raised voltages and therefore 

demand large efforts in component improvement 

and design changes 

– for the same operational task the system efficiency 

of a high-speed railway line may rise from 59 % 

(3 kV) to 63 % (24 kV) while the number of substations 

decreases from 51 (3 kV) to only 4 (24 kV) 



4.2 Energetic assessment of raised voltages 

Using the simulation suite Sitras ® Sidytrac the effect of 

raised voltages was studied in a number of research and 

customer projects. Table 4 shows the individual research 

tasks and main conclusions regarding the effects of higher 

voltages including the literature references for further 

reading. 

Table 4 shows that in all relevant fields of application 

railway systems with increased nominal voltage can help 

to significantly reduce energy consumption, CO 2 

emissions 

and investment. At the same time it can be seen, how the 

complexity of restrictions and mutual dependencies in the 

given examples demand a simulation program that can be 

adopted for these characteristics. 

5 Results 

Based on the technical dependencies, given examples and 

fields of application the findings of this first part can be 

summarised as follows: 

• The positive effects of raised system voltages regarding 

feeding lengths and transmission losses can be described 

in formulae taking into account factors to quantify 

the voltage raise and number of trains supplied. 

• A flexible to use simulation suite is necessary for comprehensive 

system studies under consideration of track, 

electric network, train and timetable characteristics. 

• All recent studies show beneficial effects regarding energy 

consumption and reduction of traffic-borne emissions 

not only under simple conditions but in realistic 

operational scenarios. 

The necessary changes in the main components for 

fixed installations and rolling stock highly depend on the 

voltage step envisaged. Whereas some equipment may 

be used or adapted to 4 kV nominal voltage a further 

increase will lead to significant changes in many components. 

The general system layout and the necessary 

changes will be presented in the second part of this paper 

to be published in one of the forthcoming issues. 

References + Links 

[1] Breitling, W.: Entwicklung der elektrischen Zugförderung weltweit. 

In: Elektrische Bahnen 101 (2003), Vol. 6, pp. 249–254. 

[2] Taplin, M.: A world of trams and urban transit - A complete 

listing of Ligh t Rail, Light Railway, Tramway & Metro systems 

throughout the World. Online under: http://www.lrta.org/ 

world/worldind.html#index 

[3] Mayer, L.: Valutazione della fattibilità di un sistema di trazione 

elettrica a 12 kV corrente continua. In: Ingegneria ferroviaria 

- rivista dei trasporti 43 (1988), Vol. 5, pp. 271–275. 

[4] Kurbasow, S.: Optimales System der Elektrotraktion. In: Elektrische 

Bahnen 98 (2000), Vol. 10, pp. 390–393. 

[5] Kurbasow, S.: Elektrische Traktion – Hundert Jahre auf dem 

Weg zur Vollkommenheit. In: Elektrische Bahnen 103 (2005), 

Vol. 11, pp. 499–504. 

[6] Wang, C.: Stromrichter-System für Traktion mit hoher Gleichspannung 

an der Fahrleitung. Technische Hochschule Darmstadt, 

Fachbereich 17 – Elektrische Energietechnik, Darmstadt, 

1995, Dissertation. 

[7] Siemens AG (Herausgeber): System design with Sitras Sidytrac, 

Simulation of AC and DC traction power supply. Reference 

List. Siemens AG, Industry Sector, CT ED TP, Erlangen, 2010. 

[8] Kornienko, V., et al.: Elektrifikatsija Shelesnich Dorog, Mirovnie 

Tendentsii i Perspektivi - Analititscheskii Obsor. Transport 

Ukraini, 2004. 

[9] Altmann, M.; Elschner, K.: Energy efficiency in traction power 

supply for main lines – European Project Rail Energy. In: 

Elektrische Bahnen 107 (2009), Vol. 4-5, pp. 184–191. 

[10] Biesenack, H., et al.: Energieversorgung elektrischer Bahnen. 

B. G. Teubner Verlag, Wiesbaden, 2006. 

[11] Lehmann, M.: Grundlagen und Anforderungen an die Teilsysteme 

elektrischer Bahnen bei Nennspannungen über 

25 kV AC und 3 kV DC. Technische Universität Dresden, Fakultät 

Verkehrswissenschaften „Friedrich List“, Dissertation, 

2010. (Zugl.: Shaker Verlag, Aachen, 2010). 

[12] Altmann, M., et al.: System Design for the High-Speed Line 

HSL-Zuid with Sitras Sidytrac. Submittal for: IEE – Development 

into 21st Century Conference 2005. 

[13] Schneider, E.; Elschner, K.; Spielmann, A.: How to increase 

Energy Efficiency of DC Traction Power Supplies. Submittal 

for WUTC Conference, Singapore, 2010. 

Dr.-Ing. (PhD) Michael Lehmann, (30), studied 

Traffic and Transportation Engineering at Dresden 

University of Technology specialising in 

Planning and Operation of Electric Railways and 

Transit Systems. From 2006 to 2009 he was a 

Siemens AG doctorate stipendiate at Dresden 

University of Technology, Chair for Electric Railways, 

investigating high voltage railways. Since 

2009 he has been with Siemens AG, Industry 

Sector, Mobility, Complete Transportation as 

specialist for AC and DC electrification and research 

projects. 

Address: Siemens AG, I MO CT ED TP, Mozartstr. 

33b, 91052, Erlangen, Germany; 

phone: +49 9131 723617, fax: +49 9131 828 23617; 

e-mail: lehmann.michael@siemens.com 


175


DB Energie bezieht Bahnenergie aus 

dem GuD-Kraftwerk Bremen 

Roland Granzer, Dresden 

Deutsche Bahn und Stadtwerke Bremen (swb) arbeiten seit rund 50 Jahren in der Bahnenergieversorgung 

zusammen. Im Wärmekraftwerk Bremen waren bis zu drei 16,7-Hz-Turbogeneratoren 

zur Bahnenergieerzeugung in Betrieb. Gegenwärtig speisen ein 110-MW-Einphasengenerator und 

ein statischer 100-MW-Frequenzumrichter in das Bahnenergienetz ein. Für die künftige Erzeugung 

von Elektroenergie bauen die swb in Bremen ein Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerk, das 2013 in 

Betrieb genommen werden soll. Nach der zwischen swb und der DB Energie getroffenen Vereinbarung 

wird dann ausschließlich über Umrichter in das Bahnenergienetz eingespeist werden. 

DB Energy purchase traction energy from the gas and steam power plant in Bremen. 

German Railways and Municipal Power Supply Company Bremen (swb) have cooperated in the 

traction power supply for fifty years. In the thermal power plant Bremen, three 16,7 Hz turbinegenerators 

were employed for production of traction power at the same time. At the moment, 

one 110 MW single phase generator and a 100 MW static frequency converter supply energy to 

railway traction network. Now, municipal power supply company Bremen (swb) are installing a 

gas and steam power plant for the production of electric energy, which will be commissioned 

in 2013. According to the agreement between swb and DB Energy traction energy will then be 

supplied to the DB network exclusively via static converters. 

La DB Energie se fournit en énergie de traction auprès de la centrale gaz et charbon de Brême 

La Deutsche Bahn Chemins de fer allemands et la Stadtwerke Bremen (swb) compagnie municipale 

d’alimentation en énergie de Brême ont coopérée dans la fourniture d’énergie de traction 

depuis une cinquantaine d’années environ. Dans la centrale thermique de Brême, jusque trois 

générateurs turbine à 16,7 Hz étaient utilisés simultanément pour la production de puissance 

de traction. Aujourd’hui, un générateur monophasé 110 MW et un convertisseur statique de fréquence 

de 100 MW fournissent l’énergie au réseau de traction. Pour la production future d’énergie 

électrique, la compagnie municipale d’alimentation en énergie de Brême (swb) installe une 

centrale gaz vapeur, qui sera mise en service en 2013. En application de l’accord entre swb et DB 

Energie, l’énergie de traction sera alors fournie au réseau de la DB par les convertisseurs statiques. 

1 Zusammenarbeit swb aus Bremen 

und Deutsche Bundesbahn mit langer 

Tradition 

Die Deutsche Bahn (DB) als Nachfolger der Deutschen 

Bundesbahn, die swb (ehemals Stadtwerke Bremen ) und 

ArcelorMittal Bremen als Nachfolger der Klöckner-Hütte 

Bremen arbeiten seit fast 50 Jahren bei der Erzeugung 

und Nutzung elektrischer Energie zusammen [1]. Zwischen 

ArcelorMittal und swb besteht seit dieser Zeit ein 

Abkommen zur Lieferung elektrischer Energie der swb 

an die Hütte und zur Verwertung der anfallenden Abfallenergien, 

insbesondere des Gichtgases aus den Hochöfen, 

durch swb. Die Streckenelektrifizierung der DB 

schritt im Wesentlichen von Süden nach Norden fort und 

erreichte um 1960 den norddeutschen Raum [2]. Die DB 

war interessiert, die 2-AC-110-kV-16,7-Hz-Bahnenergie 

für die neu elektrifizierten Strecken in Norddeutschland 

aus einem Wärmekraftwerk, das als Grundlastkraftwerk 

betrieben wird, zu beziehen. Eine alternative 

Möglichkeit dazu hätte darin bestanden, die benötigte 

Bahnenergie über gleitende Netzkupplungsumformer 

aus 3-AC-50-Hz-Hochspannungsnetzen bereitzustellen. 

1962 schlossen die beteiligten Partner die Verträge über 

die Errichtung und den Betrieb eines Kraftwerkes (Kw) 

zur Erzeugung von Bahnenergie mit zwei Blöcken mit 

100-MW-Gesamtleistung in Bremen-Mittelsbüren ab. Im 

Vorlauf zur Elektrifizierung des westlichen Teils der 

Nord-Süd-Strecke Bremerhaven – Bremen, Inbetriebnahme 

Sommer 1966, und Bremen – Hannover – Frankfurt, 

Inbetriebnahme bereits Dezember 1964, ging nach kurzer 

Bauzeit schon im Oktober 1964 ein 50-MW-Block 

einer Bahnmaschine im Kw Bremen-Mittelsbüren in Betrieb. 

Der zweite 50-MW-Block folgte dann im Oktober 

1965. Der Eigenbedarf für die beiden Blöcke wurde von 

einem vorhandenen externen 3-AC-30-kV-50-Hz-Netz 

bereitgestellt. 



Bild 1: Maschinenhalle Kw Bremen, 50-MW-Turbogeneratoren 

Block 1 und 2 (Foto: Archiv swb). 

linker Maschinensatz Block 1; von links nach rechts: Einphasengenerator, 

Getriebe, Kondensationsturbine 

2 Ausführung der Blöcke 1 und 2 des 

Kraftwerkes 

Das Kraftwerk sollte mit dem bei der Roheisenherstellung 

entstehenden Gichtgas betrieben werden, das aus rund 

23 % CO, 2 % H 2 

, 52 % N 2 

und 22 % CO 2 

besteht. Der untere 

Heizwert von Gichtgas liegt weit unter dem von Erdgas 

und beträgt rund 900 kcal/m³. Aufgrund des niedrigen 

Energieinhaltes ist es zweckmäßig, Gichtgas in unmittelbarer 

Nähe seiner Erzeugung weiter zu verwenden. Das 

Kw Bremen-Mittelsbüren wurde deshalb auf dem Gelände 

des Stahlwerkes errichtet. Die Größe des Geländes 

für das Kraftwerk wurde so gewählt, dass neben den zunächst 

vereinbarten zwei Blöcken für die Bahnenergieerzeugung 

noch weitere Blöcke zur Erzeugung elektrischer 

Energie sowohl mit 2 AC 16,7 Hz als 

auch mit 3 AC 50 Hz ergänzt werden 

konnten. Die Verfügbarkeit des 

Gichtgases ist von der Menge des 

produzierten Roheisens abhängig. 

Damit die Bahnenergie unabhängig 

von dem in größeren Zeitabschnitten 

schwankenden Angebot des 

Gichtgases erzeugt werden konnte, 

wurde eine Zusatzfeuerung mit 

schwerem Heizöl errichtet. Der untere 

Heizwert von schwerem Heizöl 

beträgt 9 600 kcal/kg. Die Anteile 

von Gichtgas und Heizöl können 

kontinuierlich jeweils zwischen 0 

und 100 % eingestellt werden. Nach 

den vertraglichen Regelungen wurde 

das Kraftwerk von swb errichtet 

und betrieben. Wesentliche Hauptausrüstungen 

des Kraftwerkes wie 

Tabelle 1: Ausgewählte Daten der Blöcke 1 bis 3 des Kw Bremen. 

Block 1 Block 2 Block 3 

Inbetriebnahme 10/1064 09/1965 01/1974 

Außerbetriebnahme 2004 2005 

Dampfleistung 170 t/h 340 t/h 

Dampfdruck 185 bar 205 bar 

Dampftemperatur 535 °C 535 °C 

n Kessel 

92 % 

P Turbine 

50 MW 110 MW 

3 000 min 

n Turbine 

3 000 min -1 

-1 1 000 min -1 

P Getriebe 

85 000 PS 

h Getriebe bei Volllast 

98 % 

P elektrisch 

50 MW 110 MW 

S Generator 

62,5 MVA 138 MVA 

U Generator 

10,75 kV 10,75 kV 

n Generator 

1 000 min -1 1 000 min -1 

Kühlmittel Generator 

Luft Wasserstoff 

Turbinen, Getriebe, Generatoren und Blocktransformatoren 

wurden jedoch von der DB beschafft und finanziert. 

Das Gichtgas wurde von der Hütte über die DB 

an das Kraftwerk geliefert. Die 50-MW-Blöcke 1 und 

2 (Bild 1) für die Bahnenergieerzeugung wurden baugleich 

ausgeführt (Tabelle 1). Der Dampf wurde in einem 

Zwangsdurchlaufkessel erzeugt. Die Nenndrehzahl der 

Kondensationsturbine betrug 3 000 min -1 . Da die Synchrondrehzahl 

n S 

des zweipoligen 16,7-Hz-Einphasengenerators 

nach der Beziehung 

1 000 min-1 betrug, war zwischen Turbine und Generator 

ein einstufiges, schrägverzahntes Leistungsgetriebe erforderlich. 

Um die Wirkung etwa auftretender Kurzschluss- 

Bild 2: Kw Bremen, Teilansicht 110-MW-Turbogenerator Block 3. (Foto: swb) 

von links nach rechts: Teil des Einphasengenerators, Getriebe, Niederdruck-Turbine, Mitteldruckturbine. 


177


Bild 3: Prinzipschaltbild der vollstatischen 100-MW-Frequenzkupplung Kw Bremen (Grafik: ABB). 

A 3-AC-110-kV-50-Hz-Netz der swb 7 33 1 / 3 

-Hz-Filter 

B 2-AC-110-kV-16,7Hz-Bahnnetz 8 Hochpassfilter 

1 Thyristorstromrichter 9 stromrichternahe Zwischenkreiskondensatoren 

2 Gleichspannungszwischenkreis 10 Spannungsbegrenzer 

3 GTO-Stromrichter 11 Zwischenkreisschienen 

4 Filter- und Kompensationsanlage 12 Summiertransformator 2 AC 110 kV 16,7 Hz 

5 Summenlöschkreis 13 Summiertransformator 3 AC 110 kV 50 Hz 

6 Glättungsdrossel 

momente des Generators auf das Getriebe zu vermindern, 

waren sowohl das Ritzel als auch das Großrad auf Torsionswellen 

aufgeschrumpft. Der Generator war als luftgekühlte 

Synchronmaschine ausgeführt. 

Zur dynamischen Entkopplung von Generator und 

Fundament stand der Generatorständer auf vier Füßen, 

die aus Blattfedern bestanden, auf dem Fundament. 

Damit konnte das mit doppelter Netzfrequenz 33 1 / 3 

Hz 

pulsierende Moment des Generators nicht auf das Fundament 

übertragen werden. 

3 Erweiterung des Wärmkraftwerkes 

1974 um Block 3 

Die Roheisenproduktion der Hütte wurde durch den 

Neubau weiterer Hochöfen in den folgenden Jahren 

erhöht. Damit steigerte sich auch die Produktion des zu 

verwertenden Gichtgases. Das Kw Bremen wurde erweitert. 

Im Januar 1974 konnte der Block 3 (Bild 2) mit einem 

110-MW-Turbogenerator für Bahnstrom in Betrieb 

Tabelle 2: ausgewählte Daten des 100-MW-Frequenzumrichters 

Bremen. 

Nenndauerleistung P 16,7 Hz 

100 MVA, cos = 1,0 

U 50 Hz 

112 kV ± 5 % 

f 50Hz 

50 Hz ± 0,5 % 

U n16,7 Hz 

121 

U B16,7 Hz 

97–123 

f 16,7Hz 

16,7 Hz ± 2 % 

n bei 90 MW, cos = 1,0 95,6 % 

genommen werden. Damit standen 

für die Einspeisung in das Bahnenergienetz 

210 MW installierte Leistung 

zur Verfügung. Der Generator des 

Blockes 3 wurde mit Wasserstoff 

gekühlt. Die äußeren Generatormaße 

sind wegen dieser Kühltechnik 

etwa gleich denen der luftgekühlten 

50-MW-Generatoren der Blöcke 

1 und 2. Den Dampf erzeugte 

ein Zwangsdurchlaufkessel. Die dreigehäusige 

Turbine wird im Gleitdruckverfahren 

betrieben. Zwischen 

der Hoch- mit 3 000 min -1 und der 

Mitteldruck-Turbine mit 1 000 min -1 

ist ein einstufiges Stirnradgetriebe 

eingebaut. Der zweipolige Einphasengenerator 

ist durch eine Torsionswelle 

mit der Niederdruck-Turbine 

verbunden. Der Standort Mittelsbühren 

entwickelte sich durch den 

Bau einer ölgefeuerten Schnellstart- 

Gasturbine mit 87 MW Leistung und 

im Jahr 1974 und durch den Bau 

von Block 4 mit einem 240-MW- 

Turbogenerator für die Erzeugung elektrischer Energie 

3 AC 50 Hz weiter [3; 4]. 

4 Ergänzung Statischer 

Frequenzumrichter 1996 

Die Hütte erzeugt kontinuierlich Roheisen und damit auch 

Gichtgas über größere Zeiträume in gleicher Menge. Der 

Bahnenergiebedarf unterliegt, bezogen auf definierte Zeiträume, 

statistisch beschreibbaren Schwankungen. Die Belastung 

an den Wochenenden ist dabei niedriger als an 

Arbeitstagen. Die Frequenz-Leistungsbetriebsweise der Turbogeneratoren 

und der elastischen Netzkupplungs-Umformer 

im Bahnenergienetz muss dem jeweils erforderlichen 

Leistungsbedarf angepasst werden. Auch im Kw Bremen 

konnten die drei vorhandenen Blöcke zur Bahnenergieerzeugung 

mit 210 MW Gesamtleistung an den Wochenenden 

nur mit verminderter Leistung betrieben werden. Das 

anfallende Gichtgas, das nicht zur Bahnenergieerzeugung 

genutzt werden konnte, musste abgefackelt werden. 

Im September 1996 wurde im Kw Bremen ein statischer 

100-MW-Frequenzumrichter 3 AC 110 kV 50 Hz/ 

2 AC 110 V 16,7 Hz in Betrieb genommen [5; 6]. Der 

Umrichter kann elektrische Energie in beide Richtungen 

übertragen. Das zur Verfügung stehende Gichtgas 

wird in den Bahn-Turbogeneratoren kontinuierlich 

und vollständig zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt. 

Der Teil der elektrischen Energie, der aufgrund 

des niedrigen Bahnenergiebedarfs nicht in das Bahnenergienetz 

eingespeist werden kann, wird dann über 

den Frequenzumrichter in das Bremer 3-AC-50-Hz-Netz 

eingespeist. Der Strom aus Gichtgas verdrängt somit 

Kohlestrom aus anderen Wärmekraftwerken der swb, 



die unter anderem an Wochenenden zurückgefahren 

werden können. Andererseits kann über den Frequenzumrichter 

aus dem 50-Hz-Netz in das Bahnenergienetz 

eingespeist werden, wenn zum Beispiel das Aufkommen 

von Gichtgas reduziert ist. Die Inbetriebnahme der 

Netzkupplung für die Energieübertragung vom 16,7-Hz- 

DB-Netz in das 50-Hz-swb-Netz und umgekehrt erhöhte 

somit die Versorgungszuverlässigkeit in beiden Netzen. 

Über die Netzkupplung können die Bahnenergieblöcke 

des Kw Bremen in die 3-AC-50-Hz-Erzeugung der swb 

einbezogen werden, umgekehrt kann das Bahnenergienetz 

aus dem 3-AC-50-Hz-Netz kostengünstig versorgt 

werden, wenn weniger oder kein Gichtgas verfügbar ist 

oder aus anderen Gründen nicht die volle Kraftwerksleistung 

zur Verfügung steht. Damit ist sichergestellt, dass 

die Betriebsweise des Kraftwerkes der jeweiligen Versorgungs-, 

Brennstoff- und Kostensituation angepasst 

werden kann. Die Lieferverpflichtungen gegenüber der 

DB hielten die swb jederzeit ein. 

Der 100-MW-Frequenzumrichter war 1996 die größte 

Leistungseinheit für eine elastische Netzkupplung mittels 

statischer Umrichter in Europa. Die technische Realisierung 

des Umrichters wurde durch den erreichten hohen Entwicklungsstand 

der GTO-Technologie möglich. Das Prinzipschaltbild 

ist in Bild 3 dargestellt, die Hauptdaten des Umrichters 

sind in Tabelle 2 aufgeführt. In Bild 4 ist der bauliche Teil der 

Umrichteranlage zu erkennen. 

Der 50-MW-Blöcke 1 und 2 wurden 2004 beziehungsweise 

2005 außer Betrieb genommen. Sie sind inzwischen 

zurückgebaut. Mit dem Block 3 und dem statischen 

Umrichter stehen gegenwärtig im Kw Bremen 210 MW 

Leistung für die Bahnenergieversorgung zur Verfügung. 

Jährlich werden derzeit rund 900 GWh Elektroenergie an 

die DB geliefert. 

Bild 4: Kw Bremen, Bauteil der Frequenzumrichteranlage (Foto: swb). 

Vorn von links nach rechts: Kompensationsdrosselspulen, Wasser- 

Luft-Wärmetauscher; Einphasentransformatoren. 

Im Hintergrund: Schaltanlage 3 AC 110 kV 50 Hz des Kraftwerkes 

Tabelle 3: Gesellschafter Gemeinschaftskraftwerk 

Bremen (GKB). 

swb 57,4 % 

Mainova 25,1 % 

TOBI 15,5 % 

DB EN 2,0 % 

liegt vor. Generalunternehmer 

für den Bau der Anlage 

ist ein Konsortium aus GE 

Wind Energy und GE ENER- 

GY Products France. Beide 

Firmen sind Tochtergesellschaften 

der General Electric. 

Zu dem Konsortium 

gehört auch Cobra Instalaciones 

y Servicios, eine Tochtergesellschaft des spanischen 

Infrastrukturunternehmens ACS. 

Die geplante GuD-Anlage (Bild 5) wird über 58 %Wirkungsgrad 

erreichen. Das Bahnenergie GuD-Kw Kirch- 

5 GuD-Gemein schaftskraftwerk 

Bremen (GKB) 

In Bremen bauen swb gemeinsam mit 

den Partnern DB Energie, Mainova 

Frankfurt und der TOBI Gaskraftwerksbeteiligungsgesellschaft 

gegenwärtig 

das Gemeinschaftskraftwerk 

Bremen (GKB), ein effizientes und 

flexibles Gas- und Dampfturbinen- 

Kraftwerk [7]. Die mit umweltfreundlichem 

Erdgas gefeuerte Anlage wird 

445 MW elektrische Leistung bereitstellen 

können. Das Investitionsbudget 

beträgt rund 450 Mio. EUR. Nach 

30 Monaten geplanter Bauzeit soll 

das Kraftwerk Ende 2013 den Betrieb 

aufnehmen. Die gemeinsame Gesellschaft 

Gemeinschaftskraftwerk Bremen 

wird das Kraftwerk realisieren. 

Die Zustimmung des Bundeskartellamts 

zur Gründung der Gesellschaft 

Bild 5: Funktionsschema des Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerkes Bremen (Grafik: swb). 


179


um den Leistungsbezug aus dem GuD-Kraftwerk in die 

Leistungsbilanz des Bahnenergienetzes zu integrieren [9]. 

Das GuD-Kraftwerk wird in Bremen auf dem Gelände 

der vorhandenen swb-Kraftwerke errichtet (Bild 6). Es sind 

durch die bereits vorhandenen Versorgungsleitungen für 

Erdgas und die Hochspannungsschaltanlagen und -leitungen 

günstige Voraussetzungen für den Bau und den Betrieb 

des Kraftwerkes gegeben. Die Genehmigung für die Errichtung 

des Kraftwerkes nach Bundesimmissionsschutz-Gesetz 

wurde bereits 2010 erteilt. Im Zuge der Öffentlichkeitsbeteiligung 

bei dem Genehmigungsverfahren für das GuD- 

Kraftwerk gab es keine Einwendungen aus der Bevölkerung. 

Nach der Inbetriebnahme des GuD-Kraftwerkes wird 

der 110-MW-Block 3, der 2-AC-16,7-Hz-Bahnenergie erzeugt, 

stillgesetzt werden. Die Bahnenergie wird dann 

im Kw Bremen ausschließlich durch die neue GuD-Anlage 

über die zwei in 2013 vorhandenen Frequenzumrichter 

erzeugt. Mit dieser technischen Lösung werden jährlich 

150 000 t CO 2 

weniger für die Bahnenergieerzeugung in 

Wärmekraftwerken ausgestoßen. 

Im Februar 2011 schlossen swb und DB Energie einen 

langfristigen Vertrag über die Lieferung von 16,7-Hz-Bahnenergie 

aus dem GKB. Der Vertrag beginnt mit der kommerziellen 

Inbetriebnahme der GuD-Anlage in 2013. 

Bild 6: Kraftwerk Bremen, Erweiterung GuD-Kraftwerk 

(Fotomontage: swb). 

möser, das 160 MW installierte Leistung besitzt und 1994 

in Betrieb genommen wurde, wird mit 50 % mittlerem 

Wirkungsgrad betrieben werden. Moderne Steinkohle- 

Kraftwerke erreichen rund 45 % Wirkungsgrad. 

Der Turbogenerator im GuD-Kraftwerk Bremen wird 

als Einwellen-Anlage errichtet. Der Leistungsanteil der 

Gasturbine beträgt 280 MW und der der Dampfturbine 

165 MW. In dem GuD-Kraftwerk wird nur 3-AC-50-Hz- 

Energie produziert. Für die Bahnenergieversorgung der 

DB werden165 MW Leis tungsanteil vorgehalten. Die Bahnenergie 

2 AC 16,7 Hz wird dann über den bereits vorhandenen 

100-MW-Frequenzumrichter erzeugt. Ein weiterer 

statischer Frequenz umrichter wird im Rahmen des GKB- 

Projektes bis 2013 errichtet werden. Nach [8] beträgt der 

mittlere Wirkungsgrad von statischen Frequenzumrichtern, 

die in der Bahnenergieversorgung der DB eingesetzt 

werden, 96 bis 98 %. Der mittlere Gesamtwirkungsgrad der 

GuD-Anlage einschließlich der Umrichteranlage Bremen 

wird somit rund 55 % betragen. Durch die den Turbogeneratoren 

nachgeschalteten statischen Frequenzumrichter 

wirken Belastungsänderungen im Bahnenergienetz nicht 

unmittelbar auf die primäre Frequenz-Leistungs-Regelung 

des Turbinensatzes des GuD-Kraftwerkes. Es müssen deshalb 

sekundäre Regeleinrichtungen vorgesehen werden, 

Literatur + Links 

[1] Ludewig, H.: Das neue Kraftwerk Mittelsbüren. In: Werkzeitschrift 

swb 1963. 

[2] Schaefer, H. H.: Die Elektrifizierung der Deutschen Bundesbahn 

an der Unterweser. In: ETZ B 18 (1966), H. 18/19, S. 704-710. 

[3] N.N.: Umbau Block 4 Kraftwerk Mittelsbühren. In: Newsletter 

der swb Synor vom 06.09.2002. 

[4] swb: 25 Jahre Bahnstrom aus Bremen. In: Werkzeitschrift 

swb Oktober 1989. 

[5] Vogel, U.-B.; Boeck, R.; Zanini, P.; Werninger, J.; Jergas, 

E.: Vollstatischer 100-MW-Frequenzumrichter für die Bahnstromverorgung 

der Deutschen Bahn in Bremen. In: Elektrische 

Bahnen 95 (1997), H. 1-2, S. 21-26 

[6] Boeck, R.; Gaupp, O. J.; Dähler, P.; Bärlocher, E.; Werninger, J.; 

Zanini, P.: Vollstatische 100-MW-Frequenzkupplung Bremen. 

In: ABB Technik 1996, H. 9-10, S. 4-17. 

[7] www.gk-bremen.de 

[8] Raithmayr, W.: Leistungselektronik im Bahnstromnetz der DB 

Energie – Erfahrungen und Zukunft. Vortrag acrps März 2009. 

[9] Sternberg, E.; Walther, T.: Netzleittechnik in der 16,7-Hz- 

Bahnenergieversorgung – Trends und Perspektiven. In: Elektrische 

Bahnen 109 (2011), H. 4-5, S. 180-183. 

Dipl.-Ing. Roland Granzer (69), Studium an der 

Hochschule für Verkehrswesen Friedrich List Dresden, 

Tätigkeiten im Elektrotechnischen Dienst 

bei der DR, der DB und der DB AG, Institut für 

Bahntechnik, Niederlassung Dresden. 

Adresse: Institut für Bahntechnik, Niederlassung 

Dresden, Wiener Str. 114-116, 01219 Dresden, 

Deutschland; 

Fon: +49 351 8775961; 

E-Mail: rg@bahntechnik.de 




in Datteln 

Philippe Maibach, Niklaus Umbricht, Turgi; Holger Wrede, Gelsenkirchen 

In Datteln entsteht auf dem Gelände des E.ON-Kohlekraftwerks die weltweit größte Bahnstromumrichteranlage, 

welche nach Inbetriebnahme bis zu 413 MW erzeugte 50-Hz-Drehstromleistung 

umwandelt und in das 16,7-Hz-110-kV-Hochspannungsnetz der DB Energie einspeist. Die 

Bahnstromumrichteranlage besteht aus vier gleichen Umrichterblöcken und basiert auf bewährter 

IGCT-Technologie von ABB. 

World’s largest traction power converter station in Datteln 

The world’s biggest traction power converter is under construction on the compound of the 

E.ON coal-fired power plant in Datteln; once put into service, it will convert up to 413 MW of 

50 Hz three-phase power and feed it into the 16.7 Hz, 110 kV high-voltage grid of Deutsche 

Bahn. The traction power converter station comprises four identical converter blocks which are 

based on the tried and tested IGCT technology of ABB. 

Installation équipée du plus puissant convertisseur de traction au monde à Datteln 

Le convertisseur de traction le plus puissant au monde est en construction sur le site de la 

centrale au charbon E.ON à Datteln. Une fois mis en service, la conversion jusque 413 MW de 

triphasé 50Hz en 16,7 Hz sur le réseau 110 kV HT de la Deutsche Bahn sera effective. La station 

de conversion de puissance comprend quatre blocs convertisseurs identiques basés sur la technologie 

essayée et testée des IGCT de ABB. 

1 Einführung 

Das von E.ON betriebene Steinkohlekraftwerk Datteln, 

am Dortmund-Ems-Kanal in Nordrhein-Westfalen gelegen, 

stellt seit Mitte der 60er Jahre einen Schwerpunkt für 

die 16,7-Hz-Bahnenergieversorgung der Deutschen Bahn 

(DB) dar. Mit den insgesamt fünf Bahnstrom-Turbosätzen, 

nämlich zwei Einheiten mit je 55 MW/62,5 MVA (Baujahr 

1964/65), einer Einphasenmaschine 113 MW/138 MVA 

(1969) und zwei weiteren Einheiten mit je 40 MW/50 MVA 

(1992/93), also einer Gesamtleistung von 303 MW/363 MVA, 

sind dort etwa 10 % der im DB-Netz installierten Erzeugerleistung 

konzentriert [1]. Da sich Dampfturbinen nur in 

geringem Maß an plötzliche Laständerungen anpassen können, 

werden sie nach Möglichkeit über längere Zeitspannen 

weitgehend unabhängig von Frequenzschwankungen mit 

konstanter Leistung als Grundlasterzeuger betrieben. Diese 

Maschinen haben jetzt das Ende ihrer wirtschaftlichen und 

technischen Lebensdauer erreicht und müssen ersetzt werden. 

Da rotierende Maschinen dieser Größenordnung für 

16,7 Hz als Primärerzeuger und als Umformer nicht mehr 

gebaut werden, kommen für die Bahnenergieerzeugung 

nur noch Umrichter zum Einsatz. Dieser Trend zeigt sich 

deutlich beim Vergleich, wie sich die installierte Erzeugerleistung 

im deutschen 16,7-Hz-Bahnstromnetz aufteilt: 

Waren im Jahr 2000 noch 95,5 % der gesamten Erzeugerleistung 

von 3 200 MW als rotierende Einheiten 

installiert (Primärmaschinen: 57,5 %, Umformer 38 %), 

ging dieser Anteil 2009 bei 2 800 MW Gesamtleistung auf 

79 % (55/24 %) zurück [2]. Dementsprechend stieg der 

Anteil der installierten Umrichterleistung im DB-Netz von 

4,5 % auf 21 %. Auch der Anteil der erzeugten 16,7-Hz- 

Bahnenergie veränderte sich im gleichen Zeitraum von 

etwa 97/3 % (rotierend/statisch) auf 82/18 %, bezogen auf 

die jeweils erzeugte Gesamtenergie von 11,3/10,6 TWh. 

Auf dieser Linie liegt damit auch die von E.ON mit der 

DB getroffene Entscheidung, in Datteln ein modernes 

Umrichterwerk (Urw) zu errichten. Es wird von dem am 

gleichen Ort neu gebauten Steinkohle-Kraftwerk mit 

Drehstrom 50 Hz versorgt und speist in das zweipolig isolierte 

110-kV-16,7-Hz-Einphasennetz der DB ein. 

In nächster Zeit wird auch der 110-MW-Bahnstrom-Turbosatz 

im nahe gelegenen Kohlekraftwerk Lünen außer 

Betrieb genommen und muss ebenfalls ersetzt werden. 

Damit ergibt sich die Gesamtleistung von 413 MW für die 

2007 von E.ON bei ABB in Auftrag gegebene derzeit weltweit 

größte Umrichteranlage, die auf dem Kraftwerksgelände 

in Datteln errichtet wird. ABB ist für das gesamte 

Engineering des schlüsselfertig zu erstellenden Projekts 

verantwortlich. Damit umfasst der Auftragsumfang auch 

die Auslegung des Umrichtersystem s, die Spezifikation 

aller Komponenten und die Entwicklung der Software für 

Steuerung, Regelung und Schutz sowie Montage, Installation 

und Inbetriebnahme. 

Der große Energiebedarf für die Versorgung der zahlreichen 

Nah-, Regional-, Fern- und Transitverbindungen im 



Ballungsraum Ruhrgebiet erfordert eine hohe Verfügbarkeit 

der Gesamtanlage Urw Datteln, in der nach Fertigstellung 

etwa 25 % der benötigten Spitzenleistung des DB-Netzes installiert 

sein werden. Durch den Einsatz bewährter Elemente 

wird das Ausfallrisiko minimiert und durch die zweckmäßige 

Anlagenerstellung eine (n-1)-Redundanz erreicht. 

2 Neues Kraftwerk Datteln 

Auf der anderen Seite des Dortmund-Ems-Kanals, gegenüber 

dem bisherigen Kraftwerk, errichtet E.ON den derzeit weltweit 

größten Steinkohlemonoblock in Europa (Tabelle 1), 

E.ON-intern mit „Datteln IV“ bezeichnet. Der durch die 

600°-Kraftwerkstechnologie erreichte Nettowirkungsgrad 

>45 % setzt neue Maßstäbe im Hinblick auf Energieeffizienz 

und unterstreicht die Verantwortung des Errichters für den 

Klimaschutz. Wegen der geplanten Fernwärmeauskopplung 

mit bis zu 380 MW Wärmeleistung erhöht sich der Gesamtwirkungsgrad 

des Kraftwerks auf über 50 %. 

Von den 1 100 MW Generatorleistung steht mit 413 MW 

ein gutes Drittel für die 16,7-Hz-Bahnenergieerzeugung 

zur Verfügung. Da, wie in Abschnitt 4 gezeigt, die Bahnstromumrichter 

nicht unmittelbar an die Generatorspannung 

27 kV angeschlossen werden, wird die gesamte 

elektrische Energie über zwei parallel geschaltete Maschinentransformatoren 

der Doppelsammelschiene in der neu 

gebauten 400-kV-Drehstromschaltanlage zugeführt. Diese 

befindet sich auf dem gleichen Gelände direkt neben dem 

Urw und dient zur Einspeisung in die vier Bahnstromumrichterblöcke 

und über eine Doppelfreileitung zum Anschluss 

an den Amprion-Netzknoten Dortmund-Mengede. 

3 Umrichter-Technologien 

3.1 Rückblick: Direktumrichter 


Tabelle 1: Technische Daten des Kohlekraftwerks. 

Generator 

Nenn wirkleistung (brutto/netto) 

1 100/1 050 MW 

Nennscheinleistung 

1 333 MVA 

Leistungsfaktor (übererregt) 0,825 

Nennspannung 

27 kV 

Nennfrequenz 

50 HZ 

Nennstrom 

28,5 kA 

Drehzahl 3 000 min -1 

Abmessungen 

Rotorlänge 

Rotordurchmesser 

Masse 

Blocktransformator 

Anzahl 

Nennübersetzung 

Nennleistung 

Schaltgruppe 

Nennstrom Oberspannung/ 

Unterspannung 

Die statische Umrichtertechnik hat bei ABB und den Gründerfirmen 

ASEA und BBC eine lange Tradition. So wurde 

bereits 1937 in Pforzheim von BBC-Mannheim ein Versuchs-Umrichter 

für die Umwandlung von 3 AC 50 Hz in 

1 AC 16 2 / 3 

Hz mit einer Leistung von etwa 2,5 MW gebaut, 

der über eine zweipolige Freileitung zum Kraftwerk Stuttgart-Münster 

ins 15-kV-Fahrleitungsnetz einspeiste. Mit 

einem Mehranoden-Quecksilberdampfgefäß wurden dabei 

durch zweckmäßiges Ansteuern der Anoden aus den 

Leiterspannungen des Drehstroms solche Teile herausgeschnitten 

und aneinandergereiht, dass als Mittelwert eine 

sinusähnliche Einphasenspannung 16 2 / 3 

Hz entsteht. 

ASEA hat dann in den 70er Jahren diese Umrichter 

modernisiert, anstelle der Entladungsgefäße wurden steuerbare 

Halbleiter eingesetzt. So konnten für die 16 2 / 3 

-Hz- 

Bahnenergieversorgung in Schweden außer den seit 1926 

vorhandenen Synchron-Synchron-Umformern statische 

Umrichter in Betrieb genommen werden. Problematisch 

waren die durch die direkte Kopplung der beiden Stromarten 

mit unterschiedlichen Frequenzen entstehenden Rückwirkungen 

auf das speisende Drehstromnetz. Durch den 

Einsatz von abgestimmten Filterkreisen wurden die Oberschwingungen 

mit den größten Amplituden weitgehend 

eliminiert. Ungünstig war auch, dass keine Lastwinkeleinstellung 

möglich war, sodass die Wirk- und Blindleistungsabgabe 

nicht gezielt gesteuert werden konnte. Zwar waren 

diese Umrichter, wie die Versuchsanlage in Pforzheim, 

für eine frequenzelastische Netzkupplung geeignet, diese 

Betriebsweise wurde aber wegen der parallel arbeitenden 

frequenzstarren Umformer nicht realisiert. 

Die Bestimmungsgleichung für die Einphasenleistung 

zeigt, dass diese mit doppelter Netzfrequenz, im Bahnnetz 

also mit etwa 33,4 Hz über einem Konstantanteil pulsiert. 

Diese Leistungspulsation wirkt erheblich auf das speisende 

Drehstromnetz zurück und muss durch einen auf die Pulsationsfrequenz 

abgestimmten Resonanzkreis kompensiert 

werden. Bei seiner Auslegung sind die zulässigen Frequenzabweichungen 

im 16,7-Hz-Bahnnetz zu berücksichtigen. 

3.2 Umrichter mit Gleichspannungszwischenkreis 

18,06 m 

4,32 m 

618 t 

2 parallel 

27/415 kV +/– 11,5 kV 

700 MVA 

YNd 5 

1,0/15 kA 

Rel. Kurzschlussspannung 18,5 % 

Gesamtmasse 

496 t 

Kessel 

Dampfmenge 

2 950 t/h 

Nenndruck 

285 bar 

Nenntemperatur 600 °C 

Stückkohlebedarf 

360 t/h 

Einen großen Schritt weiter brachte die Entwicklung der 

Umrichter mit Gleichspannungszwischenkreis, mit dem das 

Speise- vom Verbrauchernetz galvanisch durch Transformatoren 

und magnetisch entkoppelt wird. Abschaltfähige 

183


Tabelle 2: Technische Daten der 15-MW- und 30-MW-Standardumrichter. 

Anlage 

15-MW- 

Standardumrichter 

30-MW- 

Standardumrichter 

(Beispiel Timelkam) 

Typ PCS 6000 Rail PCS 6000 Rail 

Aufstellung Freiluft Freiluft 

Umgebungsbedingungen –20 °C…+40 °C –30 °C…+40 °C 

Drehstromnetz 3AC 20 kV 50 Hz 3AC 110 kV 50 Hz 

Scheinleistung 17,7 MVA 30,9 MVA 

Wirkleistung 15,9 MW 30,9 MW 

cos 0,9 1 

Einphasennetz 2AC 110 kV 16,7 Hz 2AC 110 kV 16,7 Hz 

Scheinleistung 18,9 MVA 35,3 MVA 

Wirkleistung 15 MW 30 MW 

cos 16,7 Hz 0,8 0,85 

Wirkleistung bei anderer Bestückung 

22 MW 

DC-Zwischenkreise 1 1 

DC-Zwischenkreisspannung 2 x 2,5 kV 2 x 2,5 kV 

Kühlung Stromrichter Wasser-Glykol/Luft Wasser-Glykol/Luft 

Kühlung Transformator ONAN ONAN 

Aufstellung Freiluft Freiluft 

Flächenbedarf 19 m x 12 m = 228 m 2 22 m x 22 m = 484 m 2 

Container 1 2 

Halbleiterelemente, die zu Dreipunkt-Doppelphasenmodulen 

zusammengeschaltet sind, dienen zum Speisen von 

oder zum Energiebezug aus einem Gleichspannungskreis, 

der, wie beim Umformer die mechanische Welle, den Drehstromteil 

mit dem Einphasenteil energetisch verbindet. Die 

Frequenz des Verbrauchernetzes kann damit unabhängig 

von der des Speisenetzes in weiten Grenzen eingestellt 

werden. Ferner ist jederzeit das Anpassen des Lastwinkels 

an die augenblickliche Netzsituation und damit die 

Regelung der Übergabeleistung vom Speise- ins Verbrauchernetz, 

beispielsweise frequenzabhängig möglich. Auch 

die Blindleistungsabgabe wird in jedem Netz unabhängig 

voneinander nach vorgegebenen Kennlinien gesteuert. 

Die Maximalleistung der Umrichter wird sowohl von der 

Stromtragfähigkeit und der Sperrspannung der Halbleiter, 

aber auch von der gewählten Schaltungstopologie bestimmt. 

Daraus resultiert die Betriebsspannung des Gleichspannungszwischenkreises. 

Bei gegebenem zulässigem 

Strom erhöht sich durch die Verdoppelung der Zwischenkreisspannung, 

beispielsweise mittels Dreipunktschaltung, 

die mögliche Übertragungsleistung um den Faktor 2. 

Durch Optimieren des Schaltmusters bei den Stromrichtern 

lassen sich bestimmte niederfrequente Oberschwingungen 

eliminieren, sodass Netzfilter reduziert werden 

oder sogar ganz entfallen können. Dabei definieren 

die Pulszahl des Stromrichters und die Taktfrequenz der 

Halbleiter das entstehende Frequenzspektrum. Die Netzspannung 

wird von der gewählten Stromrichtertopologie/Transformatorschaltgruppe 

bestimmt. Die maximale 

Taktfrequenz wird durch die zulässige Schaltfrequenz der 

steuerbaren Halbleiter begrenzt. Je höher die Pulszahl und 

die Taktung ausgeführt werden, umso geringer wird der 

Oberwellengehalt der entstehenden Wechselspannung. 

Bei entsprechender Auslegung können damit die Anforderungen 

der Netzbetreiber hinsichtlich Netzqualität ohne 

zusätzliche Aufwendungen vollumfänglich erfüllt werden. 

Allerdings wird damit das Problem „pulsierende Einphasenleistung“ 

nicht beseitigt. Hierfür wird ein auf 33,4 Hz 

abgestimmter Schwingkreis erforderlich, der an den Gleichspannungszwischenkreis 

angeschlossen wird. Das 33,4-Hz- 

Filter dient zur Kompensation der Leistungspulsationen aus 

dem Einphasen-Bahnnetz. Trotz schwacher Dämpfung, also 

einem hohen Gütefaktor, hat dieses Filter bei entsprechender 

Auslegung dank großer Kapazitätsleistung eine relativ 

breitbandige Charakteristik um die Abstimmfrequenz. Damit 

können die spezifizierten Bahnfrequenzabweichungen 

aufgefangen werden. Außerdem sind die Filterverluste 

relativ gering, weil generell die Kondensatoren wesentlich 

kleinere Verluste aufweisen als die Drosseln. 

Die Richtigkeit der vorgenannten Überlegungen wurde 

1994 durch die Inbetriebnahme der beiden von ABB gebauten 

Bahnstromumrichter mit je 25 MVA im Urw Giubiasco 

(Tessin/Schweiz) eindrücklich bestätigt. Basierend auf diesem 

erfolgreichen Projekt, in dem als steuerbare Halbleiter 

Gate Turn-off Thyristor (GTO) verwendet wurden, führte 

deren Weiterentwicklung zu einer wesentlichen Leistungserhöhung. 

So konnte bereits 1996 in Bremen ein 100-MVA- 

Umrichter für die DB dem Betrieb übergeben werden [3]. 

3.3 Entwicklung des Standard-Umrichters 

Die guten Betriebserfahrungen mit den bis zur Jahrtausendwende 

errichteten Umrichtern führten bei der DB 

Energie zur Ausarbeitung eines Pflichtenheftes für 15-MW- 

Standardumrichter zur frequenzelastischen Netzkupplung 

von 3AC 50 Hz mit 1AC 16,7 Hz [4; 5; 6]. Diese sollten 

unabhängig von den jeweiligen Standortbedingungen 

eingesetzt werden, durch einmal definierte 

Rand- und Anschlussbedingungen 

die sonst bei jeder Anlage 

neu anfallenden Entwurfs-, Projektierungs- 

und Planungskosten wesentlich 

vermindern sowie Wartungs- und 

Reparaturarbeiten erleichtern. Sie 

sind als unbesetzte, selbstüberwachte, 

ferngesteuerte Anlagen konzipiert. 

Kennzeichnendes äußeres Merkmal 

dieser Standardumrichter ist der Verzicht 

auf Gebäude mit ihren hohen Planungs-, 

Installations- und Betriebskosten. 

Anstelle von Hochbauten kommen 

fabrikgeprüfte, bahntransportfähige 

Container zum Einsatz, in die der Stromrichter 

mit DC-Zwischenkreis, Kühlaggregate 

sowie die Leittechnik mit integriertem 

Backup-Schutz eingebaut sind. 

Diese Bauweise vereinfacht die Verkabelung/Verschienung 

und verkürzt die 

Montage- und Inbetriebsetzungsdauer. 

In den Standardumrichtern werden 

infolge der kontinuierlichen 

Weiterentwicklung der steuerbaren 



Halbleiter anstelle der bisher eingesetzten GTO die mittlerweile 

auch in der Industrietechnik bewährten Integrated 

Gate Commutated Thyristor (IGCT) eingesetzt. Diese 

zeichnen sich durch eine einfachere Ansteuerbarkeit, 

schnellere Schaltvorgänge und somit durch niedrigere 

Verluste bei gleichzeitig erhöhter Schaltfrequenz aus. 

Der Erfolg dieses Konzepts wird durch die große Anzahl 

der seither gelieferten Standardumrichter bestätigt. Alleine 

von ABB sind mittlerweile 21 Einheiten bei verschiedenen 

Bahnnetzbetreibern in Betrieb. Diese Umrichtergeneration 

setzte bezüglich Performance, Platzbedarf und kurzen 

Montage- und Inbetriebsetzungszeiten neue Maßstäbe [7]. 

3.4 Weiterentwicklung des 

Standardumrichters 

Aufbauend auf dem Erfolg der standardisierten 15-MW- 

Umrichterklasse wurde durch gezielte Weiterentwicklung 

die Nennleistung auf mehr als 30 MW erhöht [8; 9]. Hierfür 

wurde durch Parallelschaltung der Phasenbausteine die 

Stromtragfähigkeit verdoppelt (Tabelle 2). Die Kühlung 

und die Filterkreise mussten entsprechend der höheren 

Leistungen neu dimensioniert werden. Aufgrund der größeren 

Stromrichterleistung werden jetzt zwei Container je 

30-MW-Einheit benötigt. Hierbei stellt der Stromrichter- 

Bild 1: 30-MW-Stromrichter-Container. 

Container das Herzstück der Anlage dar (Bild 1). Im zweiten 

Container sind die Leittechnik und die Kühlanlage untergebracht. 

Durch diese Bauart ist ein einfacher Transport 

vom Lieferanten auf die Anlage und eine kurze Montageund 

Inbetriebsetzungszeit nach wie vor möglich. 

Seine erste Bewährungsprobe hat dieser Umrichtertyp 

im Urw Timelkam [10], dem ersten Umrichterwerk der Ös- 

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185


terreichischen Bundesbahnen (ÖBB) bestens bestanden, 

das bei Energiebezug aus dem 110-kV-50-Hz-Drehstromnetz 

ins Einphasennetz 2AC 110 kV 16,7 Hz einspeist. Diese 

Anlage in Timelkam, Bezirk Vöcklabruck/Oberösterreich, 

umfasst zwei voneinander unabhängige 30-MW-Umrichter. 

Sie verstärken die Energieversorgung der neu ausgebauten 

Westbahn Linz – Salzburg ohne zusätzliche Übertragungsverluste, 

die sonst beim Energietransport von 

den entfernt liegenden Bahnstromerzeugern entstanden 

wären. Die beiden Anlagen sind seit Mitte 2009 mit der 

garantierten hohen Verfügbarkeit in Betrieb. 

4 Grundkonzeption des Umrichterwerks 

Datteln 

4.1 Netzanschluss 

Für den Drehstromanschluss der Umrichter bestehen in 

Datteln grundsätzlich zwei Möglichkeiten: Anschluss an 

die 27-kV-Generatorspannung des Kraftwerks oder an das 

400-kV-Hochspannungsnetz. 

Die erste Variante besticht mit dem großen Vorteil: Es 

werden keine teuren 400-kV-Transformatoren benötigt. 

Allerdings liegen die Umrichter damit im Bereich des 

Blockschutzes, der den Generator und die Maschinentransformatoren 

umfasst. Eine schnelle und selektive Abschaltung 

eines schadhaften Umrichters ist dann nicht 

möglich. Dies beeinflusst die Verfügbarkeit des gesamten 

Kraftwerks. Auch müssten die Anschlussverbindungen zu 

den einzelnen Umrichtern für den Generatorkurzschlussstrom 

ausgelegt sein, dessen Scheitelwert bei etwa 400 kA 

liegt. Beide Nachteile führten zum Ausschluss dieser Variante 

und erfordern den Anschluss der Umrichter an 

das 400-kV-Netz in der unmittelbar daneben liegenden 

Tabelle 3: Technische Daten des Umrichterwerks Datteln. 

Gesamtanlage 50 Hz 16,7 Hz 

Nennspannung 3 AC 400 kV 2 AC 110 kV 

Nennleistung 413 MW 404 MW 

Aufstellung 

Freiluft 

Umgebungsbedingungen –20 °C…+40 °C 

Umrichterblöcke 4 

Flächenbedarf 4 x 1 530 m 2 = 6 120 m 2 

Umrichterblock 

Nennleistung 103 MW 101 MW 

Überlast 138 MW 134 MW 

Netztransformatoren 1 2 in Reihe 

DC-Zwischenkreise 4 

DC-Zwischenkreisspannung 

2 x 2,5 kV 

Kühlung Stromrichter 

Wasser-Glykol 

Flächenbedarf 34 m x 45 m = 1 530 m 2 

Container gesamt 6 

Stromrichter 4 

Leittechnik 1 

Kühlung 1 

Schaltanlage. Dies bietet als weiteren Vorteil die Möglichkeit, 

bei Ausfall des Kraftwerks die Drehstromenergie aus 

dem Verbundnetz zu beziehen. 

Auf der 16,7-Hz-Seite wird die Energie über vier 800 m 

lange Freileitungen zu der neuen 110-kV-Schaltanlage in 

Datteln geführt. Von dort erfolgt die Weiterverteilung zu 

den nordwestdeutschen Verbraucherschwerpunkten in 

Dortmund, Duisburg, Gerresheim und Hagen und damit 

ins 110-kV-Bahnstromnetz. 

4.2 Umrichtervarianten 

Die in den Abschnitten 3.2 bis 3.4 beschriebenen Ausführungsvarianten 

von bisher gelieferten und bewährten 

Umrichtertypen wurden auf ihren möglichen Einsatz in 

Datteln geprüft und bewertet. 

a) Naheliegend war der Gedanke, 100-MW-Umrichter 

der „Bremen“-Klasse einzusetzen. Allerdings ist dieser 

Umrichter in einem Gebäude eingebaut. Die 

Größe des benötigten Gebäudes hätte die zur Verfügung 

stehende Baufläche überstiegen. Außerdem 

ist die 1994/95 eingesetzte Technik in Bremen weiterentwickelt 

worden. Folglich wäre ein 1:1-Nachbau 

mit hohen Aufwändungen verbunden gewesen. 

Deshalb war diese Variante nicht umsetzbar. 

b) Die nächste Variante: Einsatz von 15-MW-Standardumrichtern 

und direkte Anbindung jedes Umrichters 

an das 400-kV-Netz. Dies würde eine Vielzahl von 

Abgängen in der 400-kV-Schaltanlage erfordern. 

Dies war schon aufgrund der begrenzten räumlichen 

Gegebenheiten nicht realisierbar. 

c) Geprüft wurde auch die auf b) aufbauende Variante 

mit 22-MW-Umrichtermodulen, welche durch 

Parallelschaltung von jeweils fünf Umrichtereinheiten 

zu 110-MW-Blöcken zusammengefasst werden. Die 

110-MW-Blöcke wären dann über einen gemeinsamen 

Transformator am 400-kV-Netz anzubinden. Dies 

erfordert aber eine aufwändige Mittelspannungsschaltanlage, 

da jedes Umrichtermodul einen eigenen 

Leistungsschalter und Trenner auf der Mittelspannungsebene 

benötigt. Der Platz hierfür war nicht 

vorhanden und diese Lösung somit nicht umsetzbar. 

Insbesondere auch nachdem zu diesem Zeitpunkt der 

Planungsphase die Bahnstromumrichterleistung von 

zunächst 303 MW (Ersatz von Datteln 1-3) um zusätzliche 

110 MW (zukünftige Ersatzleistung für die Bahnstromerzeugung 

im Kraftwerk Lünen) erhöht wurde. 

5 Anlagenkonzept 

5.1 Gewählte Lösung 

Die Weiterführung der erörterten Vorschläge ergab die 

jetzt für den Bau vorgesehene Variante: Die 413-MW-Gesamtleistung 

des Urw Datteln wird auf vier gleiche, voneinander 

unabhängige 103-MW-Umrichterblöcke aufgeteilt 



(Tabelle 3), von denen jeder aus vier 30-MW-Umrichtereinheiten 

(Abschnitt 3.4) aufgebaut ist und entsprechend 

Tabelle 2 belastet werden kann. Somit kann auch die vertraglich 

vereinbarte Gesamtleistung von 413 MW mit nur 

drei Blöcken übertragen werden, wenn beispielsweise ein 

Umrichterblock nicht verfügbar ist. 

Jeder Umrichterblock ist drehstromseitig an die neue 3AC- 

400-kV-Schaltanlage des Kraftwerks Datteln (Abschnitt 2) 

und auf der Einphasenseite an die neue 2AC 110-kV- 

16,7-Hz-Schaltanlage Datteln (Abschnitt 4.1) angeschlossen. 

5.2 Umrichtertechnik im Detail 

betreiber bezüglich Rückwirkungen notwendig. In Bild 3 

ist der Verlauf der 16,7-Hz-seitigen Ausgangsspannung 

bei offenem bahnseitigen Leistungsschalter dargestellt. 

Dies belegt eindrücklich den netzfreundlichen Betrieb. 

Die Konstruktion der Transformatoren stellt eine große 

Herausforderung dar: Sowohl die Anordnung der Wicklungen, 

besonders bei 400 kV, aber auch die interne Leitungsführung 

und das Herausführen der vielen Sekundärspannungen 

ist konstruktiv nicht einfach zu lösen. So werden 

bei den insgesamt acht 55-kV-16,7-Hz-Transformatoren 

jeweils 16 Durchführungen, beim Drehstromtransformator 

sogar 24 Durchführungen auf der Sekundärseite benötigt. 

Wie dargelegt, sind die Umrichterblöcke 

im Urw Datteln aus bewährten 

Bausteinen der 50/16,7-Hz-Umrichteranlagen 

aufgebaut. 

Bild 2 zeigt das Übersichtsschema 

eines 103-MW-Umrichterblocks, 

und zwar auf der Drehstromseite je 

Phase. Die vier einen Umrichterblock 

bildenden Umrichtereinheiten sind 

für den Netzanschluss sowohl drehstromseitig 

wie auch auf der Einphasenseite 

in Reihe geschaltet. 

Der 50-Hz-Transformator ist dementsprechend 

hochspannungsseitig 

in vier Reihenwicklungen unterteilt. 

Sekundärseitig ergeben sich je Spannungsstufe 

drei Phasenspannungen, 

die als offene Wicklungen, also in 

Schaltgruppe i, herausgeführt sind. 

Sie speisen jeweils zwei Doppelphasenmodule. 

Durch diese Schaltungsart 

sind 17 verschiedene Spannungszustände 

möglich. Man spricht 

deshalb von einem 17-Punkt-Umrichter. 

Durch Fünffachtaktung der 

Stromrichter resultieren Netzrückwirkungen 

erst in den Seitenbändern 

der 80. Harmonischen. 

Ähnlich werden auf der 16,7-Hz- 

Ausgangsseite 16 Teilspannungen, 

also vier je Umrichtereinheit, zu 

110 kV summiert. Mit der gewählten 

Schaltungsanordnung können 

65 Spannungszustände erzeugt werden, 

man spricht hier deshalb von 

einem 65-Punkt-Stromrichter, der 

in Dreifachtaktung betrieben wird. 

Daraus resultieren Netzrückwirkungen 

erst in den Seitenbändern der 

192. Harmonischen. 

Aufgrund dieses Multilevel- 

Designs sind weder auf der 50-Hz- 

Eingangsseite noch auch auf der 

16,7-Hz-Ausgangsseite Filter zur Erfüllung 

der Anforderungen der Netz- 

Bild 2: Übersichtsschaltschema eines Umrichterblocks. 


187


Bild 3: Umrichterspannung auf der 16,7-Hz-Seite. 

Container untergebracht. Bild 4 zeigt die geplante Disposition 

eines Umrichterblocks: 

Neben dem rechts oben dargestellten Drehstromumspanner 

sind der Steuer- und der Kühlanlagen-Container 

angeordnet, auf der anderen Transformatorseite die zugehörigen 

Wärmetauscher. Von den unterspannungsseitigen 

Transformatoranschlüssen führen teilweise abgedeckte 

Stromschienen zu den Durchführungen im Dach 

des zugeordneten Stromrichter-Containers. Darunter erkennt 

man die in Freiluftausführung gebauten Drosseln 

für den 33,4-Hz-Kompensationskreis. Die zugehörigen 

Kondensatoren befinden sich wie die anderen Bauteile 

des DC-Zwischenkreises im Stromrichtercontainer. Auch 

die beiden links unten dargestellten 16,7-Hz-Transformatoren 

werden über Aluminiumrohre mit den Stromrichtern 

verbunden. Bild 5 zeigt die Gesamtdisposition des 

Urw Datteln mit den vier Umrichterblöcken. 

5.3 Disposition der Anlage 

Die vier in den elektrischen Daten gleich dimensionierten 

Umrichterblöcke sind auch mechanisch identisch 

aufgebaut und nebeneinander in einer Reihe zu einer 

Gesamtlänge 4 x 34 m = 136 m angeordnet. Entsprechend 

dem Energiefluss sind die 50-Hz- und die 16,7-Hz-Transformatoren 

jeweils an entgegengesetzten Seiten des 45 m 

breiten Geländes aufgestellt, dazwischen befinden sich 

alle anderen Komponenten. 

Wie im Urw Timelkam (Abschnitt 3.4) ist auch in Datteln 

für jeden der vier 30-MW-Umrichtereinheiten ein 

Container für die Stromrichter und den DC-Zwischenkreis 

erforderlich. Das „Gehirn“ des Umrichterblocks – die 

Regelungs- und Schutzeinrichtungen – sowie die Eigenbedarfsverteilung 

sind in einem weiteren Container eingebaut. 

Die benötigte Kühlanlage wird in einem separaten 

Bild 4: Layout 103-MW-Umrichterblock Datteln. 

6 Steuerung, Regelung und Schutz 

Der Ei nsatzplan für das Kraftwerk Datteln IV wird vom 

Lastverteiler des Netzbetreibers Ruhr Energie AG vorgegeben 

nach den dort bekannten Leistungsanforderungen 

des Drehstromnetzes und dem jeweiligen Energiebedarf 

für das Bahnnetz, angemeldet von der Hauptschaltleitung 

der DB Energie. Die daraus abgeleiteten beiden 

Sollwerte Blockleistung und Umrichterleistung werden 

in die Hauptleittechnik (HLT) des Kraftwerks übertragen, 

um dort die Energieeinspeisung sowohl in das 50-Hz- wie 

auch in das 16,7-Hz-Netz zu regeln. 

Die Sollwertvorgabe der Wirkleistung für die Bahnenergieerzeugung 

wird dem redundant aufgebauten 

Anlagenleitrechner ALR übermittelt. Dieser steuert und 

koordiniert den Einsatz der vier Umrichterblöcke über 

die in den jeweiligen Steuer-Containern installierte Blockregelung 

(Bild 6). 

Um den Urw-Betrieb auch bei 

einem Ausfall der Fernwirkverbindungen 

vom Lastverteiler oder der 

HLT zum ALR zu ermöglichen, kann 

dieser von einem Bildschirm-Arbeitsplatz 

in der Hauptleitebene bedient 

werden. Auch jeder Umrichterblock 

enthält in der Vorort-Leitebene, also 

im jeweiligen Leittechnik-Container 

eine entsprechende Bedienungsstation. 

Die Vorort-Leitebene des 

Umrichterblocks wird vor allem für 

die Inbetriebsetzungsphase und bei 

Wartungsarbeiten gebraucht. 

Die für die Regelung erforderlichen 

momentanen Istwerte von 

Strom und Spannung werden hochspannungsseitig 

mittels Strom- und 

Spannungswandlern gemessen, im 

50-Hz-Teil direkt über Kupferkabel, 

im 16,7-Hz-Teil in digitalisierter 



Bild 5: Layout 4 x 

103-MW-Bahnstromum 

richteranlage 

Datteln. 

Form über 

etwa 800 m mittels 

Lichtwellenleiter 

(LWL) zu den Steuer- 

Containern übertragen. Auf 

der Unterspannungsseite werden 

die Strom- und Spannungswerte direkt 

im Stromrichter erfasst, digitalisiert und der 

Regeleinrichtung zugeführt. Mit den gemessenen 

Strömen wird darüber hinaus ein selektiver Stromvergleichschutz 

(Differentialschutz) realisiert. 

Die bisher im DB-Netz eingesetzten Umrichter dienten 

vornehmlich zur Spitzenlastdeckung, ihre Wirkleistung 

P der 16,7-Hz-Seite wurde dementsprechend mit 

kleiner Statik frequenzabhängig geregelt. Bereits geringe, 

durch Lastschwankungen bedingte Änderungen 

der Netzfrequenz f führen zu starker Erhöhung oder 

Absenkung der augenblicklich erzeugten Umrichterleistung. 

Damit wird f annähernd unabhängig von der 

Netzbelastung konstant gehalten. Dieses Verfahren wird 

P/f-Regelung genannt. 

Da das Urw Datteln aber als Ersatz für die früheren 

Grundlasterzeuger vorgesehen ist, wird seine Wirkleistung 

auf konstanten vorgegebenen Sollwert geregelt. 

Im Kennlinienbild (Bild 7) wird dies 

durch den parallel zur Ordinate (f-Achse) 

verlaufenden Teil der Regelkennlinie 

angezeigt. Die Netzfrequenz 

muss durch andere Energieerzeuger 

geregelt werden. 

Verlässt die Frequenz durch 

Netzstörungen oder extreme 

Belastungen jedoch den 

konstanten senkrechten Teil der 

Kennlinie, passt ihr vorgegebener jetzt 

wirksamer abgeknickter Verlauf, Statik genannt, 

die Wirkleistungsabgabe des Urw Datteln an die 

zur Stabilisierung des Bahnnetzes erforderliche Größe an. 

Die Blindleistung Q wird in jedem Netz unabhängig 

voneinander geregelt, im Drehstromnetz konstant auf 

Null, also auf cos = 1,0 gemessen an der 400-kV-Einspeisung. 

Auf der 16,7-Hz-Seite wird eine Q/U-Kennlinie zur 

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Fahrleitungen 

Für die Bereiche Stadtverkehr sowie Heavy- und Lightrail 

sind wir der kompetente, zuverlässige Gesprächspartner. 

Ein Auszug aus unseren Referenzen: 

Gotthard-Tunnel der NEAT 

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1 


21.02.2011 21.04.2010 8:19:18 9:15:09 Uhr 

189


f [%] 

+2 

Pumin 

no 

f0o 

Pu 

0 

f0u 

-2 

Po 

nu 

P16 [MW] 

Pmin 

Pmax 

Bild 6: Leitebenen der in die Kraftwerkshauptleittechnik integrierten 

Bahnstromumrichteranlage Datteln. 

Bild 7: 16,7-Hz-seitige parametrierbare f/P-Kennlinie. 

Spannungsregelung verwendet. Bei dieser Regelart wird 

das Netz durch Regelung der Blindleistungsabgabe abhängig 

von der gemessenen Spannung U gestützt. 

7 Eigenbedarfsversorgung 

Der Eigenbedarf des Kraftwerks wird redundant über zwei 

76-MVA-Dreiwicklungstransformatoren versorgt, welche 

an die 27-kV-Generatorableitung angebunden sind und jeweils 

vier parallele 10-kV-Schienen speisen. Die Hilfsbetriebe 

der vier Umrichterblöcke werden damit aus zwei redundanten 

400-V-Schaltanlagen versorgt, welche jeweils über 

einen 2-MVA-Drehstromtransformator aus dem 10-kV-Eigenbedarfsnetz 

gespeist werden. Jeder Umrichterblock 

verfügt somit über zwei redundante 400-V-Zuleitungen, 

fällt davon die vorrangige aus, wird automatisch und ohne 

Störung des Übertragungsbetriebes des Umrichterblocks 

auf das verfügbare 400-V-System umgeschaltet. 

Literatur 

[1] Be: Weltgrößte Frequenzumrichteranlage beim größten Steinkohleblock. 

– In: Elektrische Bahnen 105 (2007), H. 12, S. 676. 

[2] N.N.: Elektrischer Betrieb bei der Deutschen Bahn im Jahre 

2000. In: Elektrische Bahnen 99 (2001), H. 1-2, S. 3–34. 

[3] Vogel, U.-B.; Boeck, R.; Zanini, P.; Werninger, J.; Jergas, 

E.: Vollstatischer 100-MW-Frequenzumrichter für die Bahnstromversorgung 

der Deutschen Bahn in Bremen. In: Elektrische 

Bahnen 95 (1997), H. 1-2, S. 21–26. 

[4] Schmidt, R.: Bahnumrichterkonzept der DB Energie. In: Elektrische 

Bahnen 98 (2000), Heft 10, S. 354–357. 

[5] Baumeler, H.: 15-MW-Standardumrichter für DB Energie. In: 

Elektrische Bahnen 98 (2000), Heft 10, S. 358–363. 

[6] Dicks, H.; Janning, J.: Bahnumrichter Typ BAUM für DB Energie. 

In: Elektrische Bahnen 98 (2000) Heft 10, S. 364–373. 

[7] N.N.: Elektrischer Betrieb bei der Deutschen Bahn im Jahre 

2008. In: Elektrische Bahnen 107 (2009), H. 1-2 S. 3–47. 

[8] Linhofer, G.; Maibach, P.; Umbricht, N.: The railway connection. 

In: ABB Review 3/2008, S. 49–55. 

[9] Linhofer, G.; Maibach, P.; Umbricht, N.: Statische Umrichter, 

dynamische Leistung. In: ABB Review 2/2010, S. 42–47. 

[10] Baldauf, H.: Umrichterwerk Timelkam – Eine neue Bahnstromversorgungsanlage 

der ÖBB. In: Elektrische Bahnen 108 

(2010), H. 7, S. 304–309. 

Dipl.-El.-Ing. Philippe Maibach (41), Eidg. Tech. 

Hochschule ETH Zürich; Leiter System Engineering 

Leistungselektronische Systeme. 

Adresse: ABB Schweiz AG, Austr., 5300 Turgi, 

Schweiz; 

Fon: +41 58 589-2069, Fax: -2090; 

E-Mail: philippe.maibach@ch.abb.com 

Dipl.-Ing. Niklaus Umbricht (44), Fachhochschule 

Brugg-Windisch; Projektleiter für das Urw Datteln. 

Adresse: wie oben; 

Fon: +41 58 589-3807, Fax: - 2090; 

E-Mail: niklaus.umbricht@ch.abb.com 

Dr.-Ing. Holger Wrede (39), Techn. Universität 

Braunschweig, Ruhr Universität Bochum. Technischer 

Losverantwortlicher Bahnstromumrichter 

Datteln. 

Adresse: E.ON New Build & Technology GmbH, 

Alexander-von-Humboldt-Str. 1, 45896 Gelsenkirchen, 

Deutschland; 

Fon: +49 209 601-3444, Fax: +-5045; 

E-Mail: holger.wrede@eon.com 


Fahrzeuge 

Trolleybusse in Mailand – völlig 

emissions frei durch die Stadt 

Martin Schmitz und Martin Böhm, Düsseldorf 

Seit Juni 2009 sind in Mailand 30 neue Hybrid-Trolleybusse des Konsortiums Van Hool und Vossloh 

Kiepe im Einsatz. Im Mailänder Streckennetz durchgeführte Messfahrten belegen deutliche 

Energieeinsparungen dank des Energiespeichers aus Hochleistungskondensatoren. Das überzeugende 

Fahrzeugkonzept mit serieller Anordnung der Antriebskomponenten führte jüngst zu 

weiteren Lieferaufträgen, und zwar über 15 Trolleybusse für Mailand und ferner neun für Parma. 

Trolley buses in Milan – zero emission rides through the city 

Since June 2009, 30 new hybrid trolley buses made by the Van Hool and Vossloh Kiepe consortium 

have been in service in Milan. Test rides in the Milan city network proved that much energy 

can be saved by using the energy-storing high-performance supercapacitors. The convincing 

vehicle con-cept, featuring a serial arrangement of the driving components, has recently made 

the city order 15 more trolley buses for Milan and another nine for Parma. 

Trolleybus de Milan – zero emission à travers la ville 

Depuis juin 2009, 30 nouveaux trolleybus hybrides fabriqués par le consortium Van Hool and 

Vos-sloh Kiepe ont été mis en service. Des tournées d’essai sur le réseau de la ville de Milan ont 

montré que des économies d’énergie notables sont réalisées en utilisant des super condensateurs 

haute performance de stockage d’énergie. Le concept de véhicule convaincant, basé sur 

une mise en série de composants de traction, a conduit récemment à commander 15 unités supplémentaires 

pour Milan et neuf pour la cité de Parme. 

1 Einführung 

Als Touristenmagnet lebt Mailand unter anderem von seinen 

vielen tausend Besuchern, die Jahr um Jahr in die Metropole 

strömen. Doch wenn Gäste in die Stadt kommen, 

wollen sie sich dort für ihre Unternehmungen auch bewegen 

können, und zwar möglichst schnell und komfortabel. 

Hinzu kommen natürlich mit Berufspendlern und Anwohnern 

viele weitere Fahrgäste; für sie gilt dasselbe. Mit der 

beobachteten Zunahme der 

Fahrgastzahl wächst auch 

die Zahl der im Stadtverkehr 

benötigten Fahrzeuge. 

Zuletzt hatte Mailand 

mit erheblichen Umweltbelastungen 

zu kämpfen. 

Das Streben nach umweltfreundlichen 

und leisen 

Antrieben zur Verbesserung 

der innerstädtischen 

Wohnqualität wird immer 

deutlicher. 2015 ist Mailand 

zudem Ausrichter der Weltausstellung 

Expo. Für die 

damit verbundene Aufmerksamkeit 

der Weltöffentlichkeit 

wünscht man sich in Italien 

ein modernes Erscheinungsbild. All dies sind Gründe für 

den Mailänder Verkehrsbetreiber ATM (Azienda Trasporti 

Milanesi), in die Umstellung auf moderne Nahverkehrskonzepte 

zu investieren und alte Fahrzeuge (Tabelle 1) zu 

ersetzen. Gefragt sind Konzepte, die den Weg hin zum so 

genannten Zero-Emission-Verkehr ebnen und der Stadt eine 

Vorreiterrolle in Sachen Umweltschutz und Nachhaltigkeit 

geben. Bei den seit 2009 verfügbaren neuen Trolleybussen 

war die Entscheidung auf den Typ AG 300T (Bild 1) gefallen. 

Tabelle 1: Übersicht über die Trolleybus-Flotte von ATM in Mailand mit Vergleich des Verbrauchs 

elektrischer Energie aus der Oberleitung in besetztem und leerem Zustand der Busse 

(Quelle: ATM Mailand). 

Trolleybus-Typbezeichnung 

Fahrzeug- 

Nummern 

Bus- 

Länge 

Anzahl 

Plätze 

Masse 

unbesetzt 

Verbrauch 

unbesetzt 

Verbrauch 

vollbesetzt 

Verbrauch 

je Platz 

m Stück kg kWh/km kWh/km Wh/km 

SOCIMI 8820 901-970 12 100 11 450 1,27 2,03 20 

SOCIMI 8843 100-132 18 156 17 950 3,17 5,04 32 

BREDABUS F04 200-232 18 152 18 968 3,19 4,93 32 

CAM Busotto 300-308 18 134 19 240 3,12 4,81 36 

Irisbus Cristalis 400-409 18 132 20 400 3,98 5,73 43 

Van Hool 

AG 300T 

700-729 18 152 19 700 2,64 4,02 26 


191

Fahrzeuge 

2 Trolleybusse für Italiens Metropolen 

Elektromobilitätskonzepte auf Basis von aus der Oberleitung 

versorgten Fahrzeugen bieten eine bereits zuverlässige 

und erprobte Technologie für einen emissionsfreien 

Stadtverkehr. Hybrid-Trolleybusse fahren im 

Oberleitungsnetz abgasfrei und ermöglichen im Hybrid-Modus 

einen umsteigefrei erweiterten Einsatz auf 

darüber hinausreichenden Linien. Durch ihre geringe 

Geräuschentwicklung und den Zero-Emission-Betrieb 

überzeugen sie hinsichtlich des ökologischen Mehrwerts 

Anwohner und Fahrgäste gleichermaßen. Somit bieten 

sie eine ideale Möglichkeit, innerstädtische Mobilität 

anwohnerfreundlich, geräuscharm und umweltfreundlich 

zu gestalten. 

Untersuchungen verschiedener Verkehrsbetriebe belegen 

außerdem einen erfreulichen Nebeneffekt: Trolleybuslinien 

erleben einen enormen Zuwachs an Fahrgästen 

von bis zu 20 % im Vergleich zu Dieselbusnetzen. Das 

verhältnismäßig spektakuläre Outfit der oberleitungsversorgten 

Busse verspricht, so scheint es, einen Mehrwert: 

Die Fahrt mit dem Oberleitungsbus (O-Bus) wird als Erlebnis 

empfunden. Viele der Fahrgäste sind offenbar bereit, 

zugunsten des Trolleybusses ihr Privatauto unbenutzt 

stehen zu lassen. 

So verwundert nicht, dass neben Mailand auch mehrere 

weitere Metropolen Hybrid-Trolleybusse einsetzen. 

Das Mailänder Fahrzeug entspringt einer in Italien bereits 

bekannten Fahrzeugfamilie. Nach Genua, Lecce, Avellino, 

Bari und Rimini ist Mailand schon die sechste Stadt, die 

auf den AG 300T setzt. In Rimini werden die modernen 

Duo-Busse auf der touristisch hoch frequentierten 

Strecke nach Riccione eingesetzt, welche die beiden 

Küstenorte miteinander verbindet. Für die Hafenstadt 

Genua wurden 17 neue Trolleybusse ebenfalls dieses Typs 

beschafft. Die örtlichen Verkehrsbetriebe unterstreichen 

damit ihren Willen, innovative Verkehrskonzepte umzusetzen. 

Genua kann, eingebettet in steile Berghänge, die 

Vorteile eines Trolleybus-Systems hervorragend nutzen, 

da auch Anfahrten am Berg zügig, geräuschlos und absolut 

abgasfrei erfolgen. 

Bild 1: Hybrid-Trolleybus AG 300T auf eigener Spur im ATM-Netz in 

Mailand. 

Erst vor kurzem ergangene Lieferaufträge umfassen 

weitere 15 Busse für Mailand und neun für Parma. 

3 Hybrid-Trolleybus AG 300T 

3.1 Gesamtkonzeption 

Die Mailänder Städteplaner entschieden sich, wie auch die 

Verkehrsunternehmen der genannten anderen Städte, für 

eine moderne Trolleybus-Technik, als sie die zunächst 

30 Hybrid-Trolleybusse vom Typ AG 300T des Konsortiums 

Van Hool und Vossloh Kiepe bestellten. 

Als Niederflurfahrzeug konzipiert, bietet der 18 m lange 

Gelenk-Trolleybus (Bild 1) insgesamt Platz für rund 

150 Fahrgäste mit 30 Sitzplätzen und außerdem hinreichend 

viel Raum für Rollstühle und Kinderwagen. Das 

Niederflur-Chassis ermöglicht einen bequemen Einstieg 

an vier Zugangstüren und verfügt über eine Klapprampe 

für Rollstuhlfahrer. Das Fahrzeug ist voll klimatisiert. 

Die Antriebsausrüstung des AG 300T gliedert sich in 

den elektrischen Hauptantrieb von den Stromabnehmern 

bis zum Drehstrom-Fahrmotor, der die mittlere der drei 

Busachsen antreibt, und in den zusätzlichen Dieselmotor 

mit Generator. Besondere Bedeutung hat ferner die 

zur Aufnahme von elektrodynamisch gewonnener Bremsenergie 

bestimmte Speichereinheit aus Hochleistungskondensatoren. 

3.2 Geräteanordnung und Elektrodach- 

Konzept 

Die Großkomponenten, insbesondere der elektrische 

Fahrmotor und der Dieselmotor mit Generator, sind im 

AG 300T erwartungsgemäß im Untergestell untergebracht. 

Der Drehstromasynchron-Traktionsmotor ist über 

Gummi- und Isolationselemente elastisch am Rahmen 

des Fahrzeuges aufgehängt. Er befindet sich, wie bei Van 

Hool im Übrigen auch für die Motoren der Diesel-Omnibusse 

üblich, seitlich im Vorderwagenunterteil. 

Um bei den Fahrzeugen ein innovatives Designkonzept 

realisieren zu können, wurde fast die gesamte übrige 

Elektroausrüstung auf einem Dachgeräteträger (DGT) 

montiert und auf dem Vorderwagen im Dach versenkt 

eingebaut. Die Komponenten sind somit weniger sichtbar 

und verleihen dem Bus ein leichteres Aussehen. Außerdem 

macht dieses Elektrodach-Konzept die Niederflurausführung 

des Fahrzeuges überhaupt erst möglich. 

Der DGT ist in einem fahrzeugseitigen Dachgerätegehäuse 

montiert, das für einfache Wartungs- und Reparaturarbeiten 

von beiden Seiten des Fahrzeuges zugänglich 

ist. Auf ihm sind unter anderem die Komponenten für die 

Netzeinspeisung zusammengefasst. Hierzu gehört neben 

den Hauptschützen auch der Verpolungsschutz mit integrierter 

Rekuperationssteuerung. Der Verpolungsschutz 

schützt die 600-V-Anlage vor externen Kurzschlüssen und 

vor Polaritätswechseln, wie sie zum Beispiel beim Durch- 


Fahrzeuge 

fahren von Kreuzungen und Weichen vorkommen können. 

Mithilfe der Rekuperationssteuerung kann die beim 

Bremsen erzeugte elektrische Energie in das Netz zurückgespeist 

werden. 

Sämtliche Komponenten sind auf modular aufgebauten 

Tafeln montiert, die für Wartungs- und Reparaturarbeiten 

gut zugänglich integriert wurden. Der DGT enthält 

ferner den Antriebswechselrichter, den Hoch-/Tiefsetzsteller 

(HTS), den Bordnetzumrichter (BNU) und die Ansteuerung 

der Hilfsbetriebe. 

Der Stromabnehmer und das Energiespeichermodul 

(ESM) sind auf dem Dach des Nachläufers montiert. 

Um den Innenraum des Trolleybusses frei von Leistungsverkabelung 

zu halten, sind auch sämtliche Leistungskabel, 

nämlich die Netz- und Motorleitungen 600 V 

sowie die Drehstromleitungen 400 V, auf dem Fahrzeugdach 

verlegt und außerhalb des Fahrgastinnenraums in 

den Unterflurbereich geführt. 

3.3 Schaltungskombinationen in serieller 

Bauweise 

Wesentliches Kennzeichen des Schaltungskonzeptes des 

Mailänder Busses ist die serielle Bauweise (Bild 2). Sie 

verknüpft die für einen Hybrid-Trolleybus mit Energiespeicher 

typischen Elemente in Reihenschaltung elektrisch 

und ermöglicht die Kombination verschiedener 

Energiequellen wie Generatoraggregat, Energiespeicher 

und Speisenetz. Diese Bauweise erlaubt umfassend das 

komplexe Zusammenspiel der genannten Energiequellen 

mit dem elektrischen Antriebsmotor, wie es zum Beispiel 

für den Zero-Emission-Betrieb notwendig ist. 

Bei einer parallelen Hybrid-Bauweise dagegen liegen 

Diesel- und Elektromotor auf einer Achse. Dieses Design 

erleichtert zwar die Integration der Antriebe und senkt 

die Entwicklungskosten. Allerdings lässt es in dieser Anordnung 

kaum Möglichkeiten, das Zusammenspiel der 

Antriebskomponenten zu verändern und an den technischen 

Fortschritt anzupassen. 

Bei der seriellen Bauweise können alle Antriebskomponenten, 

wie der Generator, die Energiespeicher und 

die Motoren, da sie ausschließlich elektrisch miteinander 

verbunden sind, unabhängig voneinander frei im Fahrzeug 

positioniert werden. Wenn in Zukunft neue oder 

weiterentwickelte Komponenten verfügbar sind, können 

sie in das bestehende System integriert werden, ohne dass 

in ein neues Fahrzeug investiert werden muss. 

Der serielle Hybrid-Antrieb gewährleistet neben den 

allgemeinen Vorteilen eines elektrischen Antriebs insbesondere 

eine hohe Verfügbarkeit sowie die Skalierbarkeit 

der Energiequellen und Energiespeicher und ist 

dadurch in unterschiedlichen Fahrzeugklassen modular 

einsetzbar. 

Zukunftsweisende und individuelle Fahrzeugkonzepte 

lassen sich auf der Basis des seriellen elektrischen Antriebes 

von Vossloh Kiepe entwickeln: Brennstoffzellen-, 

Plug-in-Hybrid-, Hybrid-Trolley- oder reine Batterieantriebe 

sind darstellbar (Bild 3). 


Bild 2: Blockschaltbild für die serielle Bauweise des AG 300T, die 

größtmögliche Freiheit in der räumlichen Anordnung der einzelnen 

Energiequellen und deren Komponenten erlaubt. 

Energie-Versorgungs-Module Stromabnehmer und Dieselmotor 

mit Generator 

Energie-Speicher-Modul Kondensator-ESM mit HTS 

Traktions-Modul 

3AC-Maschine mit DPU sowie Bremswiderstand 

mit Bremssteller (BS) 

Bordnetzversorgung 

Bordnetze 3 AC und DC mit BNU 

3.4 Auslegung für die verschiedenen 

Betriebsarten 

3.4.1 Fahren und Energie-Rekuperation am 

Oberleitungsnetz 

Für ATM Mailand realisierte Vossloh Kiepe die Kombination 

von Trolley- und Hybrid-Technik. Die weitaus überwiegende 

Zeit sind die Trolleybusse naturgemäß im Oberleitungsbetrieb, 

also auf Fahrten im Bereich der Strecken 

mit Oberleitung unterwegs. Diese für Fahrten lokal völlig 

emissionsfreie Betriebsart setzt sich bei jedem Bremsvorgang 

fort. Die elektrodynamisch rückgewonnene Bremsenergie 

wird über die Stromabnehmer einerseits ins Netz 

und andererseits, sogar vorrangig, in das Bordnetz und 

mit hohem Wirkungsgrad in einen On-Board-Energiespeicher 

eingespeist. Bei der jeweils folgenden Anfahrt 

wird Energie aus dem Speicher für die Beschleunigung 

Bild 3: Exemplarische 

Darstellung der in 

serieller Bauweise 

möglichen Vielfalt 

verschiedener Bussysteme 

mit elektrischem 

Antrieb. 

193

Fahrzeuge 

mit herangezogen, was das Speisenetz unter anderem 

hinsichtlich der Spannungshaltung entlastet. 

Der elektrische Traktionsmotor ist in Verbindung mit 

der Leistungselektronik in der Lage, das Fahrzeug ausschließlich 

elektrisch zu bremsen, und macht so die Umwandlung 

der kompletten kinetischen Energie des Fahrzeugs 

in elektrisch speicherfähige Energie möglich. Bei 

der Auslegung des Traktionssystems wurde darauf geachtet, 

dass diese Energie durch Einsatz von Komponenten 

hohen Wirkungsgrads und abgestimmter Dimensionierung 

möglichst vollständig weiter verfügbar bleibt. 

Der Fahrmotor ist ein fremdbelüfteter vierpoliger 

Drehstrom-Asynchronmotor mit 240 kW Dauerleistung. 

Zwischen Motor und der als Portalachse ausgeführten 

Antriebsachse wird die Leistung mittels einer Isolationskupplung 

und einer Kardanwelle übertragen. Hiermit 

kann der Gelenk-Trolleybus eine Geschwindigkeit von bis 

zu 70 km/h erreichen. 

Als Antriebswechselrichter wird ein autark arbeitender 

Direkt-Pulsumrichter (DPU) 451 in IGBT-Technik eingesetzt. 

Der DPU erzeugt aus der Fahrleitungsspannung von 

DC 600 V ein Drehstromsystem für den Traktionsmotor 

und zeichnet sich durch seine wartungsfreundliche Modulbauweise, 

seine kleinen Abmessungen und sein geringes 

Gewicht aus. 

3.4.2 Fahren mit Energie aus dem Energiespeicher 

Bild 4: Supercap-Energiespeicher auf dem Dach des Hybrid-Trolleybusses. 

Für einen bordeigenen Energiespeicher stehen für Fahrzeuge 

generell verschiedene Technologien zur Verfügung. 

Nach dem Stand der Technik hat der AG 300T ein 

Speichermodul ESM auf Basis mehrerer Kondensatorbatterien 

erhalten, die mit Hochleistungskondensatoren, so 

genannten Supercaps, bestückt sind (Bild 4). 

Da in einem Doppelschichtkondensator für die Speicherung 

der elektrischen Energie keine chemische Umwandlung 

stattfindet, bietet dieser den notwendigen 

Systemvorteil zur kurzfristigen Aufnahme und auch Abgabe 

großer Energiemengen. Die direkte Speicherung 

ohne chemische Umwandlung erhöht daher den Wirkungsgrad 

des Systems. Die im Bremsbetrieb vom Fahrmotor 

erzeugte Energie kann so vorrangig in das ESM 

eingespeist werden. Bei Anfahrvorgängen kann es die 

gespeicherte Energie dann wieder sehr effizient zur Verfügung 

stellen. 

Das ESM ist daher so leistungsfähig, dass die gespeicherte 

Energie nicht nur für Beschleunigungsvorgänge 

beigesteuert werden kann, sondern auch für kurze oberleitungsfreie 

Fahrten des Trolleybusses ausreicht. In Betracht 

kommen, im Übrigen ebenfalls emissionsfrei, Fahrten 

zum Umfahren von Baustellen, die eine Verbindung 

der Stromabnehmer mit dem Netz verhindern. 

3.4.3 Fahren ohne Oberleitung und Energiespeicher 

Der AG 300T ist auch ohne Oberleitungskontakt als Elektrobus 

einsetzbar. Hierbei können Leistungen von 100 kW 

oder 175 kW mit einem Diesel-/Generatoraggregat allein 

oder in Kombination mit dem Energiespeicher bereit gestellt 

werden. 

Um das Fahrzeug auch unabhängig von der Fahrleitung 

und dem ESM betreiben zu können, ist im Hybrid- 

Trolleybus Mailand ein Diesel-/Generatoraggregat mit 

100 kW Leistung eingebaut. Es besteht aus einem IVECO- 

Dieselmotor und einem permanent erregten Synchrongenerator. 

Als Dieselmotor wird ein moderner 4-Zylinder-Kompakt-Dieselmotor 

mit Abgas-Turbolader und Ladeluftkühler 

eingesetzt, der die Abgasnorm Euro V erfüllt. Das 

kompakte Hilfsfahr-Aggregat ist auf einem Tragrahmen 

in Plug-in-Technik im Heck des Nachläufers des Fahrzeugs 

eingebaut und kann für Reparaturzwecke mithilfe eines 

Gabelstaplers herausgezogen werden. 

Mit diesem Aggregat kann das Fahrzeug in spannungslosen 

Abschnitten oder Lücken des Fahrleitungssystems 

den Linienbetrieb fortsetzen und längere Abschnitte mit 

Baustellen befahren; es erreicht dabei in der Ebene Geschwindigkeiten 

von bis zu 60 km/h. Auch das Anfahren 

an Steigungsstrecken kann auf Grund des hohen Drehmomentes 

des Asynchron-Traktionsmotors im Diesel-/Generatorbetrieb 

erfolgen. Zwischen den beiden Betriebsarten 

Elektro- und Dieselbetrieb kann der Fahrer mithilfe eines 

Betriebsarten-Wechselschalters am Fahrerpult wählen. 

Schaltet der Fahrer auf Dieselbetrieb, wird das Generatoraggregat 

automatisch gestartet und die Systemumschaltung 

vollzogen. Das Fahrzeug fährt im Dieselbetrieb 

ähnlich wie im Elektrobetrieb, jedoch mit entsprechend 

reduzierter Leistung. 

Ergänzt wird das Generatoraggregat im Hybrid-Trolleybus-Traktionssystem 

von Vossloh Kiepe durch das ESM als 

Energiespeicher. 

Bei oberleitungsfreien Fahrten werden die Diesel-/ 

Generatoreinheit und der Energiespeicher im Hybrid-Betrieb 

kombiniert gesteuert. Der Hybrid-Trolleybus kann 

im Oberleitungs- und im oberleitungsfreien Modus im 

innerstädtischen Betrieb wie ein vergleichbarer Dieselbus 

gefahren werden. Hierbei liefern das Diesel-/Generatoraggregat 

100 kW und der Energiespeicher bis zu 

75 kW Leistung. 


Fahrzeuge 

3.5 Besondere Leittechnikfunktionen 

Bei aktiviertem ESM wird beim Beschleunigen ein erheblicher 

Teil der benötigten Energie vom ESM bereitgestellt. 

Die Infrastruktur, Oberleitung und Unterwerke, werden 

dadurch deutlich entlastet. Dies führt zu geringerem Verschleiß, 

einer Senkung des Primärenergieverbrauchs und 

der Möglichkeit einer höheren Streckenbelegung mit weiteren 

Fahrzeugen, ohne dass es einer Modifikation der 

Unterwerke bedarf. Beim Bremsen wird ein Teil der Bremsenergie 

für die Speisung der Nebenverbraucher verwendet. 

Der größere Teil jedoch fließt in den Energiespeicher. 

Ist das ESM hingegen deaktiviert, so wird beim Beschleunigen 

die gesamte benötigte Energie dem Oberleitungsnetz 

entnommen; beim Bremsen kann die Brems energie in 

die Oberleitung zurück gespeist werden, das Bordnetz mit 

Klimaanlage, Heizung und Beleuchtung versorgen oder, 

wenn dieses kein ausreichendes Abnahmepotenzial bietet, 

im Bremswiderstand in Wärme umgewandelt werden. 

Über Anpassungen der im AG 300T verwendeten Leistungsmanagement-Software 

können darüber hinaus die 

unterschiedlichsten Kundenanforderungen umgesetzt 

werden. Dies sind unter anderem: 

• Maximierung der Energieeinsparung 

• Reduzierung von Spitzlastfällen, der Anfahrspitzen, und 

damit weitere Entlastung der Oberleitung und Unterwerke 

• Komfortsteigerung dadurch, dass Oberleitungstrenner 

mit aktivierten Nebenverbrauchern, beispielsweise der 

Klimaanlage, befahren werden können, und gleichzeitig 

Erhöhung der Lebensdauer der Verdichter 

3.6 Hilfsbetriebeausrüstung 

Die Bordnetzversorgung des Mailänder Hybrid-Trolleybusses 

übernimmt der IGBT-Bordnetzumrichter BNU 525, 

der sich auf dem DGT befindet. Er erzeugt aus der Fahrleitungsspannung 

DC 600 V beziehungsweise aus der Generatorspannung 

des Ersatzfahraggregats die Bordnetze 

DC 24 V und 3 AC 400 V und übernimmt die Ladung der 

Batterien. Der Klimakompressor der Dachklimaanlagen 

auf dem Vorderwagen und dem Nachläufer werden vom 

BNU variabel mit bis zu 400 V versorgt. Die neu entwickel- 

Bild 5: Stromabnehmerpaar 

OSA 500 unmittelbar 

hinter dem 

Energiespeicher auf 

dem Bus-Nachläufer. 

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195

Fahrzeuge 

te Traktionsausrüstung ist konsequent doppelt isoliert 

aufgebaut. Die Überwachung übernimmt ein neuer Isolationswächter. 

3.7 Strom ab nehmer system der neuesten 

Generation 

Bild 6: Bei aktiviertem ESM aufgenommene und abgegebene Leistungen 

sowie Geschwindigkeitsverlauf während eines Fahrspiels des AG 300T. 

P TRAK 

Leistung 3AC-Maschine am DPU 

P HTS 

Leistung Energiespeicher am HTS 

P OL 

Leistung über Oberleitung 

P BS 

Leistung Bremswiderstand am BS 

v Fahrgeschwindigkeit 

In die Mailänder Fahrzeuge wurde für die Verbindung 

zwischen dem 600-V-Fahrleitungsnetz und der elektrischen 

Ausrüstung des Fahrzeugs der vollautomatische 

Stromabnehmer OSA 501 (Bild 5) integriert. 

Das von Vossloh Kiepe entwickelte Stromabnehmersystem 

der neuesten Generation bietet verschiedene Funktionalitäten: 

Per Knopfdruck können die Stromabnehmer 

vom Fahrerarbeitsplatz aus pneumatisch abgesenkt, mittelzentriert 

und mechanisch auf dem Dach verriegelt werden. 

Ein vollautomatisches Anlegen der Stromabnehmer 

an die Oberleitung ist ebenfalls möglich. 

Der OSA ist für die Vorwärtsfahrt ausgelegt, begrenzt auch 

für die Rückwärtsfahrt. Das Stromabnehmerteil ist so gelagert, 

dass die Stromabnehmerstangen einen Betrieb von bis 

zu vier Metern variabel zur Fahrleitung ermöglichen, sodass 

Hindernisse auf der Fahrbahn umfahren werden können. 

4 Energieeinsparungen durch die 

AG 300T in Mailand 

4.1 Energiebedarf der Trolleybus-Typen 

der ATM-Flotte 

Bild 7: Leistungs- und Geschwindigkeitsverläufe entsprechend Bild 6, 

jedoch bei deaktiviertem ESM. 

Die Trolleybus-Flotte von ATM Mailand umfasst sechs 

verschiedene Fahrzeugtypen, die mit einigen ihrer Hauptdaten 

in Tabelle 1 aufgelistet sind. Die meisten sind Gelenkbusse 

wie der AG 300T. Ebenfalls ausgewiesen ist der 

jeweilige Energiebedarf pro km für den leeren und für den 

maximal „besetzten“ Bus, für letzteren zusätzlich auch 

pro Fahrgastplatz. Hiernach ist der Energiebedarf je Platz 

beim AG 300T dank seines Energiespeichers mindestens 

etwa 20 % kleiner als bei allen anderen Gelenkbussen. 

4.2 Messfahrten zum Nachweis der 

Energieeinsparungen durch 

Energiespeicher 

Bild 8: Energieumsatz während eines Fahrspiels des AG 300T bei 

aktiviertem ESM. 

E TRAK 

Energieumsatz 3AC-Maschine am DPU 

E HTS 

Energieumsatz Energiespeicher am HTS 

Energieumsatz über Oberleitung 

E OL 

Der Einfluss des Energiespeichers beim AG 300T auf die der 

Oberleitung entnommene Leistung und vor allem Energie 

war bereits bei Inbetriebnahme der ersten Serie von 30 Fahrzeugen 

vertraglich, technisch und wirtschaftlich von großem 

Interesse. Im Besonderen ging es um den Vergleich mit dem 

Energieverbrauch ohne verfügbaren Energiespeicher. 

Im Sommer 2009 hat daher der Hersteller gemeinsam 

mit dem Betreiber bei Messfahrten im Mailänder Streckennetz 

den Energieverbrauch des AG 300T ermittelt. 


Fahrzeuge 

Dazu wurde eines der Serienfahrzeuge zahlreichen laborähnlichen 

Messreihen über jeweils ein Fahrspiel unterzogen. 

Mit Ballast auf maximale Last entsprechend einer 

Gesamtmasse von 28,5 t beladen und mit eingeschalteter 

Klimaanlage bei hochsommerlichen Temperaturen befuhr 

es zu diesem Zweck eine vordefinierte Strecke in der Ebene. 

Über eine Wegstrecke von im Schnitt etwa 250 m ließ 

man den Trolleybus jeweils mit maximalem Fahrmoment 

auf 50 km/h beschleunigen; im Anschluss daran erfolgte die 

Verzögerung mit maximalem elektrischem Bremsmoment 

bis zum Stillstand ohne Einsatz der mechanischen Bremse. 

4.3 Messergebnisse der Vergleichstests 

Entsprechend der Aufgabenstellung, die durch Einsatz 

des Energiespeichers mögliche Einsparung von aus dem 

Netz entnommener Energie nachzuweisen, fanden die 

Messfahrten zum Vergleich mit ein- und ebenso mit ausgeschaltetem 

ESM statt. Während der Fahrten wurden die 

für die Leistungsbeiträge und den Energieumsatz im System 

maßgeblichen Größen fortlaufend erfasst, und zwar 

• am Direkt-Pulsumrichter (DPU) der Asynchronmaschine, 

• am Hoch-/Tiefsetzsteller (HTS) des Energiespeichers und 

Bild 9: Energieumsatz entsprechend Bild 8, jedoch bei deaktiviertem ESM. 

• an der Schnittstelle zur Oberleitung 

beim Fahren und Bremsen sowie beim Bremsen zusätzlich 

• am Bremssteller (BS) für die Widerstandsleistung. 

Die hieraus ermittelten Ergebnisse werden beispielhaft 

in den Bildern 6 und 7 für die Leistungsverteilung 

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197

Fahrzeuge 

Tabelle 2: Einzel- und Durchschnittswerte für Energiebedarf aus 

dem Netz ohne und mit Einsatz des Energiespeichers. 

Energiebedarf ohne ESM Energiebedarf mit ESM 

Wh/t · km % Wh/t · km % 

172 109 

155 120 

167 115 

167 124 

171 126 

Ø 166 100 119 71,7 

sowie in den Bildern 8 und 9 für den Energieumsatz 

gezeigt. Die im Wesentlichen von der Klimaanlage bestimmte 

nahezu konstante Bordnetzleistung des BNU ist 

nicht eigens dargestellt. 

In Bild 6 ist klar zu erkennen: Bezogen auf die Gesamt- 

Traktionsleistung bei der Anfahrt profitiert die Höhe der aus 

der Oberleitung entnommenen Leistung von dem aus dem 

ESM beigesteuerten Leistungsanteil. Beim Bremsen nimmt 

das ESM umgekehrt von der insgesamt rückgewonnenen 

elektrischen Bremsleistung einen Großteil auf und speichert 

ihn für den nächsten Beschleunigungsvorgang. Nur der 

überschüssige Teil wird im Bremswiderstand umgesetzt. 

Bei der Anfahrt mit deaktiviertem ESM nach Bild 7 

dagegen müssen die Traktions- und auch die nicht dargestellte 

BNU-Leistung in voller Höhe dem Oberleitungsnetz 

entnommen werden. 

Zum Energieumsatz zeigt Bild 8, dass bei aktiviertem 

ESM aus dem Netz für die Anfahrt rund ein Viertel weniger 

Energie entnommen werden muss, weil dieser Anteil beim 

vorausgegangenen Bremsvorgang in das ESM gespeichert 

worden war und je Fahrspiel für die anschließende Beschleunigungsphase 

unterstützend zur Verfügung steht. 

Bild 9 belegt im Gegensatz dazu für den Fall des ausgeschalteten 

ESM, dass wegen des Fehlens von Speicher energie die gesamte 

Traktionsenergie aus der Oberleitung entnommen wird. 

In Tabelle 2 sind zu je fünf Fahrspielen die auf Masse 

und Entfernung bezogenen Zahlenwerte für die über die 

Oberleitung zugeführte Energie aufgeführt. Sie zeigen, 

dass bei den durchgeführten Messungen bei Einsatz des 

Energiespeichers rund 28 % Energie gespart worden sind. 

5 Trolley-Busse in Mai land − für einen 

umwelt freundlichen Per sonen verkehr 

In Mailand werden die Hybrid-Trolleybusse auf langen 

Strecken auf eigener Busspur (Bild 1) eingesetzt, wo sie 

eine hohe Durchschnittsgeschwindigkeit realisieren können. 

Fahrgäste kommen so schnellstmöglich und sicher an 

ihr Ziel. Die neuen Mailänder Trolleybusse fahren unter der 

Oberleitung sowie in einem Aktionsradius von etwa 500 m 

beim Umfahren von Hindernissen oder bei Rangierfahrten 

im Depot mithilfe des ESM im Zero-Emission-Betrieb. 

Auf Grund der geringen Fertigungszahl sind Zero- 

Emission-Elektrofahrzeuge in der Regel teurer als aktuelle 

Dieselfahrzeuge. Durch die höhere Effizienz des Elektrobetriebes 

im Vergleich zu Antrieben mit Verbrennungsmotoren 

und durch den vergleichsweise günstigeren Strompreis 

haben die elektrisch betriebenen Fahrzeuge jedoch 

einen wirtschaftlichen Vorsprung. Nicht zuletzt wird durch 

die Oberleitung eine Vorreiterrolle beim Klimaschutz 

nachhaltig demonstriert. 

Das Gesamtkonzept des AG 300T bietet folgende Vorteile: 

• Gewichts- und Platzeinsparungen durch kompakte, 

räumlich zusammengefasste Aggregate unter Einsatz 

modernster Halbleiterelemente 

• geringer Verkabelungsaufwand im Fahrzeug und am 

Gelenk durch Anwendung eines hierarchisch übergeordneten 

elektrischen Datenbusses. 

• einfache Wartung und Instandsetzung wegen leichter 

Zugänglichkeit der Geräte 

• wartungsarme Drehstrom-Traktionsausrüstung 

• geringe Schadstoff-, Geruchs- und Geräuschemissionen 

Mit diesen Vorteilen tragen Hybrid-Trolleybus-Systeme 

maßgeblich zu einem umweltfreundlichen innerstädtischen 

Personennahverkehr bei, senken die Energiekosten 

und bieten zudem höchste Zuverlässigkeit. Ein gesamtes 

System lässt sich leicht an zukünftige betriebliche Anforderungen 

und unterschiedliche Fahrgastaufkommen anpassen. 

Es kann samt Bus, Oberleitung und Unterwerken 

ohne größere Beeinträchtigungen der Interessen der Fahrgäste 

und Anrainer in rund drei Jahren realisiert werden. 

Die Hybrid-Traktionssysteme von Vossloh Kiepe sind für 

eine lange Fahrzeuglebensdauer konzipiert. Neben der 

Auswahl hochwertiger Materialien und Komponenten 

aus der Bahnbranche steht der Hersteller seinen Kunden 

während der gesamten Einsatzdauer der Fahrzeuge als 

Ansprechpartner zur Verfügung. In der jeweiligen Landessprache 

werden Beratung, Projektmanagement, Systemprojektierung, 

Service, Ersatzteilversorgung, Reparaturen, 

Full-Service-Verträge oder auch nur Unterstützung 

bei Wartungsarbeiten geboten. 

Dipl.-Ing. Martin Schmitz (39), Studium Allgemeine 

Elektrotechnik, Energietechnik, an der TU in Darmstadt 

und an der École Nationale de L‘Aviation Civile 

in Toulouse; ab 1998 bei Vossloh Kiepe als Leiter 

internationaler Projekte in der Akquisition 

tätig, seit 2007 Leiter des Geschäftsfeldes Bussysteme 

und Prokurist der Vossloh Kiepe GmbH. 

Adresse: Vossloh Kiepe GmbH, Kiepe-Platz 1, 

40599 Düsseldorf, Deutschland; 

Fon: +49 211 74 97-266, Fax: -300; 

E-Mail: m.schmitz@vkd.vossloh.com 

Dipl.-Ing. Martin Böhm (42), Studium Elektrische 

Energietechnik an der FH in Köln, seit 1993 bei 

Vossloh Kiepe tätig, seit 1998 als Projektleiter der 

Hybrid-Tolleybusse Mailand. 

Adresse: wie oben; 

Fon: +49 211 74 97-518, Fax: -1518; 

E-Mail: m.boehm@vkd.vossloh.com 


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Nutzung personenbezogener Daten: Für die Auftragsabwicklung und zur Pfl ege der laufenden Kommunikation werden personenbezogene Daten erfasst, gespeichert und verarbeitet. Mit dieser Anforderung erkläre ich mich damit einverstanden, dass ich vom 

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Telefax

Journal Extra 


Last-Mile-Dieselmotor 

Im Rahmen der Messe Transport Logistic 2011 in München 

stellte Bombardier die Lokomotive TRAXX AC mit 

Last Mile und damit eine beachtenswerte Neuheit vor 

(Bild 1). Mit dieser Lokomotive wird deutlich, dass die 

moderne Hybrid- oder Zweikraft-Technologie nunmehr 

auch das Einsatzfeld des schweren Güterverkehrs in 

Kontinentaleuropa erreicht hat. Die Bezeichnung Last 

Mile steht für die Funktion, dass die Lokomotive unter 

anderem im Quell- und Zielbereich des Bahntransportes 

„bis auf den letzten Meter“ auch Abschnitte ohne 

Oberleitung, wie sie in Terminals, Häfen, Systemwechselbahnhöfen 

und als Anschlussgleise auf Werksgelände 

vielfältig vorkommen, befahren kann. Dank des 

dafür installierten Last-Mile-Dieselmotors brauchen an 

solchen Stellen keine eigens zu disponierenden Diesellokomotiven 

mehr zum Rangieren einzuspringen, um 

die Logistikkette zu schließen. 

Vor diesem Hintergrund hat die Leasing-Gesellschaft 

Railpool GmbH Ende letzten Jahres fünf dieser Lokomo- 

Bild 1: Lokomotive TRAXX F140 AC auf der Transport Logistic 2011 

(Foto: M. Binswanger). 

Bild 2: Lokomotive TRAXX F140 AC mit Logo des künftigen Betreibers 

auf dem Messestand (Foto: M. Binswanger). 

tiven, als Baureihe (BR) 187 bezeichnet, bestellt (Bild 2). 

Drei davon wird die Schweizer BLS Cargo AG einsetzen. 

Die vorgestellte Lokomotive TRAXX F140 AC mit Last 

Mile ist der jüngste Spross der weiterentwickelten TRAXX- 

Plattform. Zusätzlich zu der bekannten Traktionsausrüstung 

mit 5,6 MW für AC-Netze 15 kV und 25 kV und den 

Einrichtungen der länderspezifischen konventionellen 

Zugsicherungssysteme sowie des ETCS hatte sie das Dieselaggregat 

mit zugehöriger Geräte-Umgebung aufzunehmen. 

Dies war, obwohl allein schon der Kraftstofftank 

ein Volumen von 400 l in Anspruch nimmt, innerhalb der 

mit 18,9 m üblichen TRAXX-Fahrzeuglänge möglich. Die 

Dienstmasse stieg allerdings auf rund 87 t. 

Gegenüber der schweren Zweikraft-Lokomotive ALP- 

45DP für den nordamerikanischen Markt [1] hat die 

BR 187 einen Dieselmotor sehr bescheidener Leistung. 

Der 230-kW-Deutz-Motor, ein in großer Stückzahl hergestellter 

und nur geringfügig modifizierter Standard- 

Industriemotor, leistet am Rad zwar nur bis zu 140 kW 

und zusammen mit einem Batterie-Booster bis zu 180 kW; 

entscheidend für den bestimmungsgemäßen Einsatz sind 

jedoch die Werte der Anfahrzugkraft, und diese sind beachtlich. 

Wie Bild 3 ausweist, kann die Lokomotive im unmittelbaren 

Anfahrpunkt im Dieselbetrieb einschließlich 

Booster mit der gleich hohen Zugkraft von 300 kN aufwarten 

wie beim Betrieb im AC-Netz. Sie ist damit in der Lage, 

für das AC-Netz bemessene hohe Anhängelasten auch 

außerhalb des AC-Netzes zu befördern; der Zug muss 

hierzu weder getrennt noch mit einer Diesellokomotive 

rangiert werden. Naturgemäß fällt unter den gegebenen 

Bedingungen die Zugkraft mit zunehmender Geschwindigkeit 

sehr steil ab und erreicht bei 20 km/h nur noch ein 

Zehntel ihres Maximalwertes. Daher ist für Dieselbetrieb 

die Höchstgeschwindigkeit auf 40 km/h begrenzt. 

Die vier Fahrmotoren, Drehstrom-Asynchronmaschinen 

mit Tatzlager, sind gleichermaßen im AC- und Dieselbetrieb 

eingesetzt. 

Der als Booster genutzte Batterieblock wird während 

des elektrischen Betriebes und generell beim Bremsen 

aufgeladen. An der Anfahrzugkraft im Dieselbetrieb beteiligt 

er sich nach Bild 3 mit immerhin rund 15 %. Damit 

wird die hohe Leistungsfähigkeit der Lokomotive mit 

möglichst kleinem Dieselmotor erreicht. Durch die Nutzung 

von Energie, die bei jedem Bremsvorgang elektrodynamisch 

rückgewonnen und im Batterieblock gespeichert 

wird, werden zudem der Kraftstoffverbrauch minimiert 

und die Umweltbelastung reduziert. 

Erste Untersuchungen und Entwicklungsansätze für eine 

Ausrüstung von Lokomotiven mit ergänzendem Dieselmotor 

reichen in das Jahr 2006 zurück. Von dem bei der 


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Bild 3: Diagramm für Zugkraft/Geschwindigkeit der Lokomotive 

einerseits am AC-Netz (1) und andererseits im Dieselbetrieb mit (2) und 

ohne (3) Batterie-Booster bei 1 600 t Anhängelast (Quelle: Bombardier). 

4 Fahrwiderstand in der Ebene 

5 Fahrwiderstand bei Steigung von 12 ‰ 

TRAXX F140 AC realisierten Konzept erwarten Betreiber 

unter anderem, dass neue Bahntransportmärkte in der 

Nische des Gleisanschlussverkehrs erschlossen werden können. 

Dem trägt das Bombardier-Projekt der Lokomotive 

TRAXX F140 DC mit Last-Mile-Diesel Rechnung, bei der auf 

Basis der Traktionsausrüstung für DC-Netze wie bei BR 187 

ebenfalls ein Dieselmotor mit Batterie-Booster Betrieb auf 

nicht elektrifizierten Gleisabschnitten ermöglicht. 

Bi 

Literatur 

[1] Zur Bonsen, G.; Schneider, Th.; Zimmermann, T.; Koch, F.: 

Zweikraft-Lokomotiven für Nordamerika. In: Elektrische Bahnen 

107 (2009), H. 11, S. 471–477. 

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Journal Extra 

Neue Trolleybusse für Schaffhausen 

Die Schweizer setzen beim ÖPNV vermehrt auf elektrifizierte 

Strecken. Umweltschutz und Lebensqualität haben 

in der Schweiz einen hohen Stellenwert, Landschaft, Natur- 

und Kulturdenkmäler stehen rechtlich unter besonderer 

Obhut. In Schaffhausen überwindet der Hochrhein 

ein durch Gestein verengtes Flussbett mit dem Rheinfall, 

Europas größtem Wasserfall. Wer vom Bahnhof aus mit 

dem ÖPNV dorthin fahren möchte, nimmt die Linie 1. 

Auch sie ist eine Attraktion für sich, denn sie wird mit 

Trolleybussen bedient. 

Die Linie 1 ist die einzige elektrisch betriebene Linie 

der Stadt (Bild 1). Doch die aus dem Jahr 1991 stammenden 

Fahrzeuge der Linie müssen nun ersetzt werden. 

Sieben so genannte Swisstrolley III wurden deshalb beim 

Konsortium von Hess und Vossloh Kiepe bestellt (Bild 2). 

Die Auslieferung ist ab Juni 2011 geplant, bis 2012 soll der 

Generationswechsel abgeschlossen sein. 

Komfortable Niederflurfahrzeuge 

Der Swisstrolley III wird aus einem geschraubten Rahmen 

aus Aluminiumprofilen gefertigt. Dieses Prinzip ist Reparaturen 

zugänglich und unterstützt 

die Leichtbauweise des Fahrzeuges. 

Der 18,7 m lange Gelenk-Trolleybus 

punktet außerdem mit großzügigem 

Fahr-, Sitz- und Einstiegskomfort. 

Dank des zu 100 % niederflurigen 

Chassis wird ein stufenloser 

Eingangsbereich möglich. Der Fahrgastraum 

bietet unter anderem 

38 Sitzplätze und einen Stellplatz für 

Rollstühle. Der Fahrerarbeitsplatz ist 

klimatisiert; er lehnt sich gestalterisch 

an den vom Verband Deutscher 

Verkehrsunternehmen (VDV) standardisierten 

Fahrerplatz an. 

Fahrzeug und Innenausstattung 

stammen vom Schweizer Hersteller 

Hess. Vossloh Kiepe ist als Systemlieferant 

verantwortlich für die Projektierung, 

Lieferung und Inbetriebnahme 

der elektrischen Ausrüstung. Das 

Unternehmen liefert den kompletten 

Antriebsstrang, die Bordnetzversorgung 

für Heizung und Fahrerarbeitsplatz-Klimatisierung 

sowie das integrierte 

Fahrzeug-Datenmanagement. 

Vorteil bei Schnee und auf 

Bergstrecken − Zwei-Achs- 

Antrieb 

Bild 1: Netzplan der Verkehrsbetriebe Schaffhausen; die Linie 1 (grün) wird als einzige Linie 

elektrisch betrieben (Quelle: VBSH). 

Der Swisstrolley III weist in seiner 

Traktionsausrüstung eine wichtige 

Besonderheit auf: Je ein Drehstrom- 

Asynchron-Motor treibt die zweite 

und die dritte Achse des Fahrzeugs 

an. Dank dieser von Vossloh Kiepe 

entwickelten Antriebstechnologie 

einschließlich intelligenter Steuerung 


Journal Extra 

besticht der Trolley auch bei winterlichen und topographisch 

schwierigen Bedingungen durch Spurtreue. Der 

Antrieb über vier Räder führt ferner zu einer besseren Beschleunigung, 

was das Einfädeln in den Verkehr erleichtert. 

Die Elektromotoren werden getrennt durch zwei 

Direkt-Pulsumrichter gespeist. Hierzu ist das Fahrzeug 

mit zwei direkt an der Netzspannung betriebenen IGBT- 

Traktionsumrichtern ausgestattet. Diese leistungs- und 

gewichtsoptimierten Umrichter speisen je einen Traktionsmotor 

mit 160 kW Leistung. Die für die beiden Traktionsmotoren 

separate Regelung ermöglicht eine gezielte 

Einstellung der Traktions- und Bremsmomente der beiden 

Antriebsachsen. So kann mit Hilfe der ABS/ASR-Regelung 

der elektrische Antrieb schneller als das mechanische 

ABS reagieren und das Fahrzeug in Grenzsituationen 

stabilisieren. Da zwei Achsen angetrieben werden, kann 

die elektrische Bremse vermehrt genutzt und damit der 

Energie-Rückspeisegrad erhöht werden, was den Energieverbrauch 

des Fahrzeuges weiter senkt. 

Neben den beiden Traktionsumrichtern befindet sich 

in einem Dachcontainer ein IGBT-Bordnetzumrichter. Dieser 

versorgt aus der businternen Ebene DC 600 V das 

galvanisch von der Oberleitung getrennte 

400-V-Drehstromnetz sowie 

das 24-V-Gleichstromnetz und übernimmt 

die Ladung der Batterien. 

elektronischen Steuergeräte die komplette Diagnose des 

Antriebes, die Betriebsdatenerfassung und die Berechnung 

des Energieverbrauchs. Die bei Trolleybussen vorgeschriebene 

doppelte Isolation wird im Swisstrolley III 

konsequent umgesetzt. 

Hybrid-Antriebstechnik 

Für den abgasfreien Betrieb an der Oberleitung sind die 

Busse mit einem Stromabnehmersystem ausgerüstet, das 

die Schnellabsenkung im Gefahrenfall und eine Mittenzentrierung 

der Stangen über dem Fahrzeugdach ermöglicht. 

Gegenüber schienengebundenen Fahrzeugen kann 

der Trolleybus bis zu vier Meter seitlich versetzt zur Oberleitung 

fahren. Um aber das Fahrzeug bei Bedarf auch 

unabhängig von der Oberleitung betreiben zu können, 

wurde es mit einem modernen Dieselmotor ausgerüstet. 

Mit Hilfe des Aggregates mit 50 kW kann das Fahrzeug 

den Linienbetrieb fortsetzen und in der Ebene bis zu 

25 km/h erreichen. 

Leittechnik mit CANopen- 

Datenbus 

Für den Datenaustausch im Fahrzeug 

sind alle Hauptkomponenten an einen 

CAN-Datenbus angeschlossen 

(Bild 3). Das Diagnose-System bietet 

neben Statistiken über die Nutzungshäufigkeit 

und Nutzungsdauer der 

Komponenten frei einstellbare Werkzeuge 

zur Darstellung der geräteinternen 

Abläufe. Eine Verbindung des 

Fahrerdisplays zum Datenbus erlaubt 

die Visualisierung aktueller Informationen 

für den Fahrer. Mit Hilfe eines 

optionalen Datenübertragungssystems 

können die Fahrzeugdaten im 

Depot zentral angezeigt werden. 

Für die Steuerung und Regelung 

der Antriebsanlage werden mehrere 

modular aufgebaute Steuergeräte 

mit Mikroprozessortechnik 

eingesetzt. Hierbei übernimmt ein 

zentrales Leitgerät die Steuerung 

des Gesamtsystems, während jeder 

Antriebsumrichter durch ein separates 

Umrichtersteuermodul mit digitalem 

Signalprozessor angesteuert 

wird. Neben den Steuer- und 

Regelfunktionen übernehmen die 


Bild 2: Ein Swisstrolley III im Design der Verkehrsbetriebe Schaffhausen; über die endgültige 

Farbgebung der Fahrzeuge ist noch zu entscheiden (Foto: VBSH). 

Bild 3: Struktur der Leittechnik mit Anschluss aller Hauptkomponenten an einen CAN-Wagenbus 

für umfassenden Datenaustausch im Fahrzeug. 

203

Journal Extra 

Trolleybusse – attraktiv, flexibel und 

umweltfreundlich 

Der Trolleybus stellt eine nicht mehr wegzudenkende 

Stütze im umweltfreundlichen ÖPNV dar, nicht nur in der 

Schweiz. Seine Attraktivität für die Fahrgäste, verbunden 

mit der Flexibilität eines Straßenfahrzeuges, ist das Plus 

des Trolleybusses. Neue Technologien ermöglichen den 

geräuscharmen und emissionsfreien Einsatz unter der 

Oberleitung und einen Betrieb außerhalb von elektrifizierten 

Strecken. Immer mehr Städte setzen deshalb auf 

dieses umweltfreundliche Verkehrsmittel. 

Dipl.-Ing. Martin Schmitz, Geschäftsleiter Vossloh Kiepe 

Bussysteme, Düsseldorf 

Schutz gegen Schäden durch Lichtbögen 

an Oberleitungstrennstellen 

Wenn an elektrischen Trennstellen im Oberleitungsnetz die 

Signale zum Ausschalten der Triebfahrzeugleistung nicht 

beachtet werden, hat das lästige elektrotechnische, bahnbetriebliche 

und wirtschaftliche Folgen [1]. Besonders hart 

trifft dieses Phänomen alle 1AC-Bahnen, die abschnittsweise 

über Direktumspanner aus verschiedenen Phasen des 

Landesnetzes 3 AC 50 oder 60 Hz versorgt werden und deshalb 

nur einseitig gespeiste Oberleitungsabschnitte haben 

dürfen. Für die Triebfahrzeugführer (Tf) dort folgen solche 

Stellen je nach Geschwindigkeit fast im Minu tentakt, womit 

das Risiko von Fehlhandlungen steigt. Auch aktuelle 

Projekte bauen auf diesem System auf [2]. Einer der mit 

Umrichtern anstelle Direktumspannern erzielbaren Hauptvorteile 

ist das Durchschalten des Oberleitungsnetzes [3], 

womit dieses betriebliche Problem ganz entfällt. 

Die gleiche Situation besteht überall dort, wo beiderseits 

einer Landesgrenze verschiedene Fahrleitungsspannungen 

anstehen. Eine solche Trennstelle war 1960 am 

Ende der 5 km langen zweigleisigen DB-Strecke 3231 entstanden, 

die von Saarbrücken zur damals SNCF nach Forbach 

– Metz weiterführt. Sie war nach DB-Regel zeichnung 

aufwändig mit vier Streckentrennungen je Gleis, also zum 

Befahren mit gehobenen Stromabnehmern bei voller 

Geschwindigkeit ausgeführt (Bild 1). Der mittlere Mastabstand 

beträgt rund 50 m. Die Trasse steigt in Richtung 

Frankreich leicht an, die Streckengeschwindigkeit war 

110 km/h und es fuh ren in großem Umfang auch schwere 

Züge mit Montangütern. Die Traktion oblag der DB, die 

hier ab 1960 Zweifrequenzlokomotiven mit Gleichrichtern 

und ab 1967 solche mit Stromrichtern einsetzte. 

Anders als bei netzinternen Phasentrennstellen müssen 

an solchen Netzgrenzen meist auch die Stromabnehmer 

gesenkt und welche mit anderen Kenndaten gehoben 

werden, im vorliegenden Falle DB-seitig mit 1 950 mm und 

SNCF-seitig mit 1 450 mm Wippenbreite. Außerdem waren 

bei den DB-Lokomotiven die Vorwahl der Stromabnehmer 

und die Aktivierung der korrespondierenden Zugsicherungen 

miteinander gekoppelt. Dabei bot in den ersten 

Jahren ein Leuchtmelder insoweit technische Assistenz, 

als er eine Nichtkompatibilität von gehobenem Stromabnehmer 

und gemessener Fahrleitungsspannung lediglich 

anzeigte. Ein Bedienungsfehler hätte die Weiterfahrt mit 

falschem Stromabnehmer sowie ohne wirksame Zugsicherung 

erlaubt und damit zweifache Betriebsgefahr bedeutet. 

Spätere fahrzeug- und streckenseitige Änderungen 

interessieren hier nicht weiter. 

Bild 1: Schema alte Trennstelle Landesgrenze Deutschland – Frankreich zwischen Saarbrücken und Forbach (Basiszeichnung: Paul Gröwer, auch Bild 3). 

Signalfolge: Ankündigung Stromabnehmer nieder – Ende bisherige Spannung und späteste Ausführung Stromabnehmer nieder – Anfang 

folgende Spannung und Stromabnehmer auf erlaubt; Abstände zwischen den vier Signaltafelstandorten jeweils 250 m 


Journal Extra 

Das unkomplizierte Verfahren 

funktionierte bei einem begrenzten 

Kreis orts- und fahrzeugkundiger 

Tf mit Wissen um diese Besonderheiten 

ohne viele technische oder 

sicherheitsrelevante Störungen. Jedoch 

kam nicht gerade selten ein 

Zug unter den insgesamt 250 m langen 

spannungslosen Oberleitungen 

(Bild 1) zum Halten, meist wegen Güterzuggrenzlast 

Richtung Frankreich, 

aber auch wegen mangelnder Zuverlässigkeit 

der ersten Zweifrequenzlokomotiven 

E 320, später 182. Befreiung 

mit eigener Kraft war dann nur 

aus dem in Regelfahrtrichtung liegenden Neutralabschnitt 

möglich (Bild 1). Sonst war eine nichtelektrische Hilfslokomotive 

fällig, was sowohl für deren Sperrfahrt wie für die 

damals so genannten Falsch fahrten auf dem Nachbargleis 

trotz zweisprachig vorgedruckter schriftlicher Befehle 

höchst umständliche Prozeduren bedeutete. Peinlicher 

Extremfall war der nächtliche Halt eines voll besetzten 

Pilgersonderzuges nach Lourdes für mehrere Stunden, ein 

damals ungewöhnliches Ereignis in Westeuropa. 

Als Abhilfe wurde 1973/74 die Anlage in beiden Gleisen 

auf 12 m zwischen zwei Streckentrennern verkürzt, was 

bei vorgeschriebener Fahrt mit gesenkten Strombnehmern 

mechanisch unkritisch war. Gegen die Folgen verschleppter 

Lichtbögen, besonders durch die Stromrichterlokomotiven 

mit ihrem niedrigen Leistungsfaktor (Bild 2), schützte in 

einfachster Form ein Erdungsbügel ähnlich den damals noch 

üblichen Weichenstellkontakten bei Straßenbahnoberleitungen 

(Bilder 3 bis 5). Ein Lichtbogen würde so für das rückliegende 

Oberleitungsnetz nach 3 m einen Kurzschschluss 

verursachen, bei 100 km/h also nach schaltermäßigen 100 ms. 

Bild 3: Schema neue Trennstelle. 

Bild 2: Geschleppter Lichtbogen bei Fahrt von 15 kV 16 2 / 3 

Hz führender Oberleitung in 

Neutralabschnitt, angebremste Stromrichterlokomotive 181.2 mit mittlerer Anfahrleistung, 

Zeitabstand der Fotos etwa 0,5 s. 

Diese brutale 

Methode entbehrt 

natürlich jeg licher 

Eleganz im Vergleich 

zu den in [1] 

beschrie benen. Sie 

ist aber ebenso- 

wenig anrüchig wie alle automatischen Zugsicherungssysteme, 

die beim Nichtbeachten von Signalen in der Endstufe 

zur Schnellbremsung führen. Sie hat sogar noch einen 

großen Vorteil: Während anfänglich verschleppte und dann 

doch von selbst erlöschende Lichtbögen nur anonyme Spuren 

hinterlassen und sich zu späteren Spontanschäden kumulieren 

[1], wird ein Kurzschluss in der elek tro technischen 

Leitstelle online registriert und lokalisiert, sodass der Verursacher 

zweifelsfrei zu ermitteln ist. 

Die Sache bewährte sich von Anfang an so, dass die 

Bundesbahndirektion Saarbrücken schon 1974 beim Elektrifizieren 

der Anschlussstrecken aus dem Knoten Trier die 

Trennstellen vor Wasserbillig (Ende Strecke 3140 zur CFL) 

und in der Ausfahrt ihres Bahnhofs Perl nach Apach (Ende 

Strecke 3010 zur SNCF) in gleicher Form baute. Die Anlagen 

stehen an allen drei Stellen noch heute unverändert 

und erfüllen ihren Zweck. 

Be 

[1] Bastian, A.; Courtois, Ch.; Machet, A.: Phase separation sections 

– passing with minimum constraints. In: Elektrische Bahnen 

109 (2011), H. 4-5, S. 197–203. 

[2] Schmedes, R. W.: Traction Electrification Planning for the 

California High Speed Train Project. In: Elektrische Bahnen 109 

(2011), H. 4-5, S. 193–196. 

[3] Behmann, U.; Rieckhoff, K.: Umrichterwerke bei 50-Hz-Bahnen 

– Vorteile am Beispiel der Chinese Railways. Converter 

Stations in 50 Hz Traction – Advantages un Case of Chinese 

Railways. In: Elektrische Bahnen 109 (2011), H. 1-2, S. 63–73. 

Bild 4: Neue Trennstelle Landesgrenze Deutschland – Frankreich 

zwischen Saarbrücken und Forbach. 

Bild 5: Details Lichtbogenfangvorrichtung, Konstruktion Fahrleitungsmeisterei 

Saarbrücken 1973/1974. 


205

Journal Extra 

Schutzeinrichtung für 1-AC- und 

2-AC-Oberleitungsanlagen 

Protection device 1 AC and 2 AC 

contact line systems 

Die Oberleitungsschutzeinrichtung MiCOM P438 der Schneider 

Electric Energy GmbH ist für den schnellen und selektiven 

Kurzschluss- und Überlastschutz in 1-AC- und 2-AC-Anlagen 

mit den Netzfrequenzen 25, 50 oder 60 Hz vorgesehen. 

Die Schutzeinrichtung ist modular aufgebaut und flexibel an 

die jeweiligen Anforderungen anpassbar (Bild 1). Der Einsatz 

in großen Stückzahlen zeigt, dass viele internationale 

Bahnverwaltungen von diesem Schutzgerät überzeugt sind. 

Die im Gerät implementierten Schutzfunktionalitäten 

können an unterschiedlichste Betriebs- und Netzführungszustände 

angepasst werden. Hierzu stehen neben den Parametersätzen 

des Gerätes dynamisch verwendbare Steuer- und 

Blockadefunktionen zur Verfügung. Eine leistungsfähige, 

frei konfigurierbare Logikfunktion erlaubt Sonderapplikationen, 

die durch die Gerätesoftware nicht abgedeckt werden. 

Tabelle 1 zeigt den aktuellen Funktionsumfang des 

MiCOM P438. Aufgrund vielfältiger Anforderungen wurde 

die Distanzschutzfunktion in vielen Teilen erweitert 

und bildet nunmehr eine noch flexiblere Lösung für die 

Schnell ausschaltung von Oberleitungsabschnitten. Adaptive 

Oberwellenanpassungen und Erweiterungen der 

Sektoren für die Lastausblendung ermöglichen einen erweiterten 

und universelleren Einsatz. 

Bild 1: Schutzgerät MiCOM P438 in 40T-Gehäuse mit abgesetztem 

Bedienteil. 

Figure 1: MiCOM P438 in case 40T with detached control board. 

The contact line protection device MiCOM P438 of Schneider 

Electric Energy Ltd. is used for selective short-circuit and 

overload protection of 1 AC and 2 AC systems with nominal 

frequencies of 25, 50 or 60 Hz. This multi-functional protection 

device enables the user to cover a wide range of applications 

(Figure 1). The device is in widespread use today, 

with much positive feedback received from international 

railway operators in countries around the world. 

The comprehensive protection functionality and flexibility 

to adapt operation to specific application requirements 

has been successfully proven over many years. A 

modular hardware design allows the device to be freely 

adapted to the project requirements. For application to 

various substation and network requirements four parameter 

groups and dynamic control and blocking functions 

are available in the device. With powerful, freely configurable 

logic custom applications in addition to the built-in 

routines are accommodated. 

Table 1 shows the protection functions provided in the 

MiCOM P438. Due to varied requirements the main distance 

protection function was expanded in a number of ways. 

The distance protection now provides an even more flexible 

solution for fast clearance and adaptive harmonic thresholds 

for load blinders allow a universal usage in all applications. 

A significant new protection feature is provided as the 

second main function. This new function is intended to detect 

high resistance earth faults with minimum time delay. 

As a basis for the new functionality, an expanded harmonic 

supervision algorithm was implemented. The new main 

protection function has been successfully introduced in a 

number of AC railway systems with very positive feedback. 

The communication interface allows integration of the 

MiCOM P438 into the substation or network control system. 

This interface is provided as either a serial port for 

serial communication protocols or an Ethernet communication 

interface for IEC 61850. Serial or IP-based communications 

are required in many countries and today form the 

basis of modern substation and network control systems. 

To meet the needs of increasing market requirements for 

IEC 61850 compliant solutions, the device provides optional 

Ethernet redundancy for mission-critical applications. 

AC traction load conditions are distinctly different to industrial 

medium-voltage applications. Due to the structure 

of contact lines, the traffic situation and environment, a 

rapid and frequent variation in load and the occasional 


Journal Extra 

Tabelle 1: MiCOM P438 Funktionsübersicht. Table 1: Functionality of MiCOM P438. 

Funktion 

Function 

Distanzschutz 

Vier Zonen, Vorwärts- und Rückwärtsrichtung getrennt einstellbar 

Anfahrstufen für zweite, dritte und vierte Zone 

Einstellbare Übergreifstufe 

Einstellbare Oberwellenanpassung 

Fehlphasenkupplungsschutz 

Stabilisierter Hochimpedanzschutz (ΔI-Funktion) 

Distance protection 

Four zones with settable forward and backward parameters 

Train start detection for second, third and fourth zone 

Settable zone extension 

Settable harmonic adaption 

Wrong phase coupling protection 

Biased high-impedance protection (ΔI functionality) 

Schutz bei Zuschalten auf Kurzschluss 

Unabhängiger Überstromzeitschutz, zweistufig 

Kurzschlussrichtungserfassung, je Stufe 

Unterspannungsfreigabe, je Stufe 

Hochstromstufe 

Abhängiger Überstromzeitschutz, einstufig 

Kurzschlussrichtungserfassung 

Unterspannungsfreigabe 

Automatische Wiedereinschaltung 

Thermischer Überlastschutz 

Spannungszeitschutz 

Messkreisüberwachung Spannung 

Not-Überstromzeitschutz, zwei Stufen 

Enteisungsschutz 

Leistungsschalterversagerschutz 

Leistungsschalter-Zustandsüberwachung 

Grenzwertüberwachung 

Programmierbare Logik 

Analoge Messwertein/-ausgaben 

Switch on to fault protection 

Definite time overcurrent protection, two stages 

Short circuit detection determination, per stage 

Undervoltage clearance, per stage 

High current stage with instantaneous tripping 

Inverse time overcurrent protection, single stage 

Short circuit detection determination 

Undervoltage clearance 

Auto reclosing control 

Thermal overload protection 

Over-/Undervoltage protection 

Measuring circuit supervision voltage 

Backup definite time overcurrent protection, two stages 

Defrost protection 

Circuit failure failure protection 

Circuit breaker monitoring 

Limit value monitoring 

Programmable logic 

Analog inputs and outputs 

Eine wichtige Funktionserweiterung stellt die Erkennung 

von Fehlern mit hohen Übergangswiderständen dar. 

Hierbei wird wiederum auf eine erweiterte Überwachung 

von Oberwellen zurückgegriffen. Die neue Funktion wurde 

mittlerweile in verschiedenen Ländern erfolgreich eingeführt, 

und erste positive Erfahrungen liegen vor. Im vorliegenden 

Artikel wird auf die neue Funktion eingegangen. 

Über die Kommunikationsschnittstellen IEC 60870-5, 

Modbus und DNP kann die Schutzeinrichtung in die 

Schaltanlagenleit- oder Fernwirktechnik eingebunden 

werden. Weiterhin kann MiCOM P438 mit einer Ethernet- 

Schnittstelle zu IEC 61850 geliefert werden. Sowohl serielle 

als auch IP-basierte Kommunikation ist in vielen Ländern 

erprobt und stellt heute eine wichtige Grundlage für 

moderne Stationsleit- und Netzführungstechnik dar. Eine 

Ausführung von MiCOM P438 steht auch für redundante 

Ethernet-Anwendungen zur Verfügung. 

Die Lastsituationen in AC-Oberleitungsanlagen unterscheiden 

sich deutlich von anderen Mittelspannungsanwendungen. 

Bedingt durch die Struktur der Anlagen, 

die Zugdichte und auch die Umgebung treten Hoch- und 

Schwachlasten in kurzer Folge auf. Für den Anlagenschutz 

sind die Fehlersituationen näher zu betrachten. Kurzschlussströme 

mit 40 % bis 100 % des Kurzschlussvermögens 

der einspeisenden Schaltanlagen sind keine Seltenheit. Der 

Anlagenschutz muss diese Fehler schnell abschalten. Bei 

Fehlern mit hohem Übergangswiderstand, hervorgerufen 

overload condition must be taken into account. In addition 

to the varying load conditions, fault scenarios must 

also be accurately detected. While the magnitude of fault 

current may vary from 40 % to 100 % of the short circuit 

capacity, the frequency of fault inception coupled with the 

high tension in the contact wire makes fast fault clearance 

the ultimate requirement for the protection device. 

At times the short-circuit scenarios may not be fulfilled, 

especially in the case of high-impedance faults caused by 

wildlife, vegetation or bond-open earth faults causing 

low return current. The resultant fault current magnitudes 

can be similar to expected operating loads in such 

cases. In these circumstances, distance protection devices 

have difficulty detecting such faults. 

Tabelle 2: Durchschnittlicher Oberwellenanteil, generiert durch 

elektrische Lokomotiven. 

Table 2: Mean harmonic content, generated by engines. 

Oberwelle 

Harmonics 

3. Oberwelle 

third harmonics 

5. Oberwelle 

fifth harmonics 

Frequenz 

Frequency 

150 Hz ~ 20% 

250 Hz ~ 10 % 

Andere/other - ~ 8 % 

Durchschnittlicher Anteil 

Percetage 


207

Journal Extra 

Bild 2: Grundfunktion ΔI. 

Figure 2: Basic function criterion ΔI. 

Bild 3: Grundfunktion ΔI mit zusätzlichem Stabilisierungskriterium Δφ. 

Figure 3: Basic function ΔI with additional stabilization Δφ. 

durch Tiere oder Pflanzen oder durch ungünstige Rückstrombedingungen, 

liegen die Kurzschlussströme in der 

Höhe der normalen Lastströme. Herkömmlicher Distanzschutz 

kann solche Fehler in der Regel nicht erkennen. 

Die Fahrmotoren in Lokomotiven für den Schwerlastund 

Hochgeschwindigkeitsverkehr werden heute in der 

Regel als Drehstrommaschinen ausgeführt. Die Anpassung 

der Spannung geschieht häufig mit statischen Umrichtern. 

Jede Umrichtung generiert dabei Harmonische. 

Typische prozentuale Oberwellenanteile, ermittelt in 

50-Hz-Oberleitungsanlagen, sind in Tabelle 2 angegeben. 

Dargestellt ist ein wesentlicher Anteil an dritter und fünfter 

Harmonischer, welche durch die Umrichter der Lokomotiven 

bei AC-Betrieb generiert werden. Auch das Einschalten 

von Transformatoren in Lokomotiven oder von Autotransformatoren 

und Weichenheizungen entlang der Strecke und 

das Passieren von Systemtrennstellen generierten Harmonische. 

Lastströme in Oberleitungsanlagen sind also durch einen 

deutlich messbaren Anteil an Oberwellen gekennzeichnet. 

Kurzschlussströme sind jedoch meist sinusförmig und 

weisen einen geringen Oberwellenanteil auf. Oberwellenanteile 

können als Kriterium für die Unterscheidung zwischen 

Last- und Fehlerzuständen herangezogen werden. 

Eine schnelle Stromänderung ohne signifikanten Oberwellenanteil 

der dritten Harmonischen kennzeichnet Fehler 

mit hohem Übergangswiderstand. Diese einfache Unterscheidungsfunktion 

ist seit vielen Jahren bekannt und 

wird angewendet. 

Die folgenden Merkmale lassen einen Fehler erkennen: 

• Minimalstromfreigabe erfüllt 

• Stromsprungkriterium erkannt 

• keine Blockade durch die Einschaltstabilisierung 

• Oberwellenüberwachung der dritten Harmonischen 

nicht angesprochen 

Die Überwachung der dritten Harmonischen kann als 

Blockade- oder Stabilisierungsfunktion verwendet werden. 

Mit Auswahl der Stabilisierungsfunktion wird die 

Stromsprungüberwachung dynamisch mit einem einstellbaren 

Faktor erweitert, wenn Lastströme mit Oberwellenanteilen 

gemessen werden. 

Modern electrified locomotives for heavy load and 

high-speed passenger trains are provided with threephase 

technologies for the traction motors which make 

use of static converters for onboard drives. This energy 

conversion produces a significant proportion of harmonics, 

particularly odd numbered harmonics. Typical percentage 

levels of harmonics, evaluated in 50 Hz contact lines, 

are provided in Table 2. 

As indicated, the majority of the rolling stock loads introduce 

significant third or fifth harmonic levels into the 

AC power system, generated by the locomotive converters. 

AC traction systems experience inrush current when 

inductive loads such as autotransformers or track switch 

heating or the electrical rolling stock themselves are energized. 

These inrush currents, high in second harmonic 

components, are also present when electric locomotives 

pass through neutral sections. 

Load currents in contact lines are characterized by a 

substantial amount of measurable harmonic content. 

In contrast, short circuit fault currents are mostly sinewave 

current at fundamental frequency and contain little 

harmonic content. Harmonic levels are an important 

characteristic of the current profile that can be utilized to 

distinguish between load and fault conditions. 

Detection of high-impedance faults is based on the fact 

that fast current changes, or jumps, without a significant 

harmonic content, e. g. third harmonic, are indicative of 

fault conditions. This fact is well known and has been 

used in protection applications for many years. 

For fault detection, the following elements must be 

securely fulfilled: 

• minimum base current available 

• current jump detected 

• vo inrush blocking 

• harmonic supervision of third harmonic not started 

Supervision of the third harmonic level can be used for 

both blocking and stabilization functionality. When the 

stabilization function is activated, a multiplying factor is 

used to dynamically increase the current jump threshold if 

harmonics due to load are detected in the system. 


Journal Extra 

Die Funktion der Grundanwendung ist in Bild 2 dargestellt. 

Ein Fehler wird erkannt, wenn eine Minimalstrombedingung 

erfüllt ist und ein Stromsprung ΔI erkannt wird. 

Das gleichzeitige Ansprechen der Einschaltstabilisierung, das 

heißt die Überwachung der zweiten Harmonischen, blockiert 

die Funktion für die Dauer des Einschaltvorganges. Abhängig 

von der eingestellten Betriebsart der Oberwellenüberwachung 

wird mit Erkennen eines hohen Anteils der dritten 

Harmonischen im Vergleich zum eingestellten Schwellwert 

die Funktion wahlweise blockiert oder stabilisiert. 

Zusätzlich zur beschriebenen Grundfunktion sind im 

MiCOM P438 verschiedene Erweiterungen vorgesehen, 

die zusätzliche Zuverlässigkeit oder genauere Unterscheidung 

zwischen Last- und Fehlerbedingungen ergeben. 

Die folgenden Funktionen müssen zusätzlich für eine 

Fehlererkennung erfüllt sein: 

• Winkelsprungkriterium erkannt 

• Reaktanzbegrenzungen eingehalten 

• erweiterte Oberwellenüberwachung der fünften Harmonischen 

nicht angesprochen 

• keine Funktionsblockade durch das Einschalten des 

Leistungsschalters 

Die Anwendung des Winkelsprungkriteriums oder der 

Reaktanzbegrenzung erfordert die zusätzliche Bewertung 

der Messspannung und kann für eine bessere Stabilisierung 

genutzt werden. Eine Winkeländerung bestätigt 

die Stromänderung durch einen Fehler. Die Reaktanzbegrenzung 

kann genutzt werden, um Fehler oder Lasten 

innerhalb des eigenen Schutzbereiches zu bewerten 

und die Selektivität des Schutzes zu gewährleisten. Im 

Rahmen der Messkreisüberwachung der Spannung kann 

die Gesamtfunktion blockiert oder in der Grundfunktion 

weiterbetrieben werden. Zusätzlich kann die fünfte 

Harmonische überwacht werden. Dies ermöglicht eine erweiterte 

Stabilisierung, wenn kleinere Oberwellenanteile 

eingestellt werden müssen. 

Bild 3 zeigt die Funktion der erweiterten Anwendungen. 

Ein Fehler wird erkannt, wenn eine Minimalstrombedingung 

erfüllt ist und neben einem Stromsprung ΔI auch 

ein Winkelsprung Δφ erkannt wird. Abhängig von der eingestellten 

Betriebsart der Oberwellenüberwachung wird 

mit Erkennen eines hohen Oberwellenanteiles der dritten 

oder fünften Harmonischen die Funktion wahlweise blockiert 

oder stabilisiert. Die Funktion der Einschaltstabilisierung 

arbeitet unverändert. 

Die Fehlererkennung bei hohen Übergangswiderständen 

ist für viele Anwender wichtig für den Schutz und 

die Überwachung der AC-Oberleitungsanlagen. In der 

Vergangenheit wurden neben den bekannten Haupt- und 

Reserveschutzeinrichtungen mit Distanz- und Überstromschutz 

eigene Geräte für die Erkennung von Fehlern 

mit hohen Übergangswiderständen verwendet. Mit der 

Integration aller Funktionen und der Kombination mit 

weiteren Schutz-, Steuer- und Überwachungsfunktionen 

bietet das MiCOM P438 einen umfassenden Schutz für 

AC-Oberleitungsanlagen. 

Jens Eilart, Frankfurt am Main 

Gregory Finlayson, Macquarie Park (AUS) 


The application may be viewed graphically as shown 

in Figure 2. A fault condition is detected by a current 

jump ΔI when a minimum current level is exceeded 

at the same time. Inrush conditions, due to second 

harmonic detection, will block the complete function 

during the inrush event. Depending on the operating 

mode for the harmonic supervision, the ΔI criteria will 

be blocked or stabilized with a detected high third harmonic 

content. 

In addition to the elements described for the basic 

application, enhanced applications make use of one or 

more additional elements to provide added reliability 

and enhanced discrimination between load and fault 

conditions. 

The following additional elements must be fulfilled 

securely, if enabled: 

• current angle change detected 

• reactance supervision criteria 

• enhanced harmonic supervision of third and fifth harmonic 

not started 

• no functional blocking by the auxiliary contact of the 

circuit breaker 

The current angle change and reactance supervision 

elements make use of voltage signals to provide added 

stability and discrimination. A minimum angle change 

criterion ensures the current change is due to the onset 

of a fault, rather than load, while reactance supervision 

may be enabled to restrict the zone of operation to the 

immediate line section and avoid the need to time grade 

with downstream devices. Should failure of the voltage 

transformer circuits occur, the function can revert to the 

basic application or it may be blocked, if stability is no 

longer maintained. 

Harmonic supervision may be expanded to include the 

fifth harmonic as well. This allows further flexibility to 

provide expanded stabilization for the use of lower harmonic 

values for fault discrimination. 

The application may be viewed graphically as shown in 

Figure 3. A fault condition is detected by a ΔI value, stabilized 

by a current angle change, when a minimum current 

level is exceeded at the same time. Depending on the 

operating mode for harmonic supervision the Δφ criteria 

will be blocked or stabilized with a detected high third or 

fifth harmonic component. The inrush detection function 

works as described in the basic application. 

The implementation for high-impedance fault detection 

performs a significant additional function in the protection 

of AC railway contact lines for many rail network 

operators. In addition to the main distance and backup 

over-current protection devices, a third device for high 

impedance fault detection was used in the past in many 

countries. By integrating all three protection elements 

and combining these with additional automation, supervision 

and self-monitoring, the MiCOM P438 provides 

a comprehensive protection and control device for all 

AC railway contact line installations. 

Jens Eilart, Frankfurt am Main 

Gregory Finlayson, Macquarie Park (AUS) 

209

Journal Bahnen 

Vertrag zur Beschaffung neuer Fernverkehrszüge 

ICx unterzeichnet 

Die Deutsche Bahn (DB) und 

Siemens (SIM) haben am 

9. Mai 2011 den Auftrag zum 

Bau von bis zu 300 Fernverkehrszügen 

ICx unterzeichnet 

[1]. Das Vertragswerk ist sehr 

umfangreich. Aus dem Rahmenvertrag 

mit einer Laufzeit 

bis 2030 ruft die DB sofort 

130 Züge ab. Die Bestellung 

weiterer 90 Züge ist geplant. 

Das Auftragsvolumen für die 

gesamt 220 Züge beträgt rund 

6 Mrd. EUR. Mit der Beschaffung 

der Fernverkehrszüge ICx 

sollen neue Maßstäbe bei der 

Zuverlässigkeit des Eisenbahnbetriebes, 

in der Umweltfreundlichkeit 

von Verkehrssystemen 

und beim Reisekomfort 

für die Fahrgäste 

geschaffen werden. Grundlagen, 

diese Ziele zu erreichen, 

bilden Plattform- und Modulkonzepte 

sowohl für die einzelnen 

Fahrzeuge und deren 

Komponenten als auch für den 

gesamten Zug [2; 3]. Bewährte 

Komponenten anderer Fahrzeugserien 

werden bei der 

Konstruktion der Züge berücksichtigt. 

Die Züge besitzen 

nicht angetriebene Wagen 

und angetriebene Wagen, so 

genannte Powercars, in denen 

alle Komponenten einer Antriebseinheit 

konzentriert sind. 

Ein Powercar verfügt über 

eine Antriebsleistung von 

1,65 MW. Der ICx wird als 

siebenteiliger Triebzug mit 

drei Powercars und als zehnteiliger 

Triebzug mit fünf 

Powercars gebaut. Der siebenteilige 

Zug soll vorwiegend die 

noch verkehrenden lokomotivbespannten 

IC/EC-Züge ersetzen 

und wird eine Höchstgeschwindigkeit 

von 230 km/h 

erreichen. Der zehnteilige ICx 

wird die Triebzüge ICE 1 und 2 

ersetzen. Seine Höchstgeschwindigkeit 

wird 249 km/h 

betragen. Der Zug entspricht 

damit der TSI-Klasse 2 [4]. 

Entsprechend der unterschiedlichen 

Höchstgeschwindigkeiten 

erhalten die Radsatzgetriebe 

unterschiedliche 

Übersetzungen. Die dynamischen 

Laufeigenschaften der 

Drehgestelle sind bei allen 

Zügen gleich und entsprechen 

der Geschwindigkeit von 

249 km/h. Der Energiebedarf 

pro Fahrgast und Reiseentfernung 

soll gegenüber vergleichbaren 

Bestandszügen niedriger 

sein. Durch die aerodynamische 

Form des ICx ist der 

Fahrwiderstand gegenüber 

den bisher eingesetzten ICE- 

Zügen geringer. Die Fahrzeuge 

besitzen ein Tonnendach, 

damit eine möglichst durchgehende 

Dachkontur entsteht. 

Ein abgeflachtes Dach an den 

Endwagen dient ebenfalls der 

Verbesserung der Aerodynamik. 

An den Endwagen sind 

die Drehgestelle teilweise 

verkleidet. Bei der Kopfform 

der Züge wurden aerodynamische 

Kriterien und Anforderungen 

aus Crash-Situationen 

berücksichtigt. 

Ebenfalls im Mai 2011 haben 

SIM und Bombardier 

Transportation (BT) einen Rahmenvertrag 

über die Entwicklung 

und Lieferung wesentlicher 

Komponenten für die 

Fernverkehrszüge ICx abgeschlossen. 

SIM hat mit BT das 

flexible Fahrzeugkonzept entwickelt. 

Die Wagenkästen in 

Stahlbauweise werden in Hennigsdorf 

konstruiert und in 

Görlitz gefertigt. Die für den 

ICx vorgesehenen Laufdrehgestelle 

sollen dazu beitragen, 

Fahrzeuggewicht, Energieverbrauch 

und Lärmemission des 

Zuges zu reduzieren. Durch 

eine konsequent angewendete 

Leichtbauweise kann das Gewicht 

bei einem 200 m langen 

Zug gegenüber vergleichbaren 

Bestandszügen um rund 20 t 

reduziert werden. Die Vertragsparteien 

haben darauf 

hingewiesen, dass die ICx-Züge 

vom Rohbau bis zur Endmontage 

in Deutschland gefertigt 

werden. Bei der Ausgestaltung 

des Vertrages wurde ein 

Schwerpunkt auf die Festschreibung, 

den Nachweis und 

die Kontrolle von Qualitätsmerkmalen 

gelegt. SIM und 

die DB werden gemeinsame 

Meilensteine in den Konstruktions- 

und Fertigungsphase 

festlegen, die einstimmig abgenommen 

werden müssen. 

Vor Aufnahme der Serienfertigung 

sollen zwei ICx-Züge 

14 Monate lang im Probebetrieb, 

davon 12 Monate im 

Fahrgastbetrieb gefahren werden, 

um mögliches Verbesserungspotenzial 

frühzeitig zu 

erkennen. Ab Betriebsaufnahme 

der Züge ist über sieben 

Jahre eine Monitoringphase 

vereinbart, in der Daten aus 

dem Betrieb der Züge direkt 

an SIM übergeben werden. 

Die ersten ICx-Züge sollen 

2016 linienbezogen bei der DB 

im Personenfernverkehr zunächst 

vorrangig in Deutschland 

eingesetzt werden. Alle 

Züge werden mit elektrotechnischen 

Einrichtungen für die 

Fahrleitungsspannung 1 AC 

15 kV 16,7 Hz ausgerüstet. Sie 

können damit in Deutschland, 

Österreich und in der Schweiz 

eingesetzt werden. Die Wippenbreite 

der Stromabnehmer 

beträgt für den Betrieb der 

Züge in Deutschland und Österreich 

1 950 mm, für in der 

Schweiz verkehrende Züge 

1 450mm. Zwölf siebenteilige 

Züge erhalten zusätzlich elektrotechnische 

Ausrüstungen für 

Tabelle: Ausgewählte betriebliche und technische Daten des Fernverkehrszuges 

ICx für die DB. 

7-teiliger Triebzug 10-teiliger Triebzug 

Anzahl der Powercars 3 5 

Maximale Geschwindigkeit 230 km/h 249 km/h 

Maximale Beschleunigung 0,55 m/s² 0,53 m/s² 

Zuglänge 202 m 288 m 

Zugsicherungssysteme 

ETCS, LZB, PZB 

Wagenkastenlänge Endwagen 

28 600 mm 

Wagenkastenlänge Mittelwagen 

27 900 mm 

Breite des Wagenkastens 2 852 mm 

Radsatzlast 

18 t 

Traktionsleistung 4 950 kW 8 250 kW 

Maximale Steigung 35 ‰ 

Zulässige Umgebungstemperatur -25 °C bis +45 °C 

Bremssysteme 

Druckluftbremse 

Nutzbremse 

Magnetschienenbremse 

Spurweite 1 435 mm 

Fernverkehrstriebzug ICx (Designstudie: Siemens). 


Bahnen Journal 

die Fahrleitungsspannungen 

1 AC 25 kV 50 Hz sowie 

DC 1,5 kV und DC 3,0 kV. Sie 

können damit für den Verkehr 

in den Niederlanden zugelassen 

werden. 

Gr 

[1] N. N.: DB bestellt 300 elektrische 

Triebzüge für den Personenfernverkehr 

ICx bei Siemens. 

In: Elektrische Bahnen 

109 (2011), H. 4-5, S. 263. 

[2] Broschüre: Siemens/DB: Der ICx 

– Eine neue Ära im Intercity-Verkehr 

der Deutschen Bahn (2011). 

[3] Datenblatt: Siemens/DB: Der 

ICx – Eine neue Ära im Intercity-Verkehr 

der Deutschen 

Bahn (2011). 

[4] TSI, HS, RST; 2008/232/ EG. 

Nochmals verkürzte Prüfintervalle bei 

ICE 1 und ICE 2 

Seit Februar 2011 prüft die DB 

die Radsatzwellen der 103 

Triebzüge ICE 1 und ICE 2 

doppelt so oft mit Ultraschall 

(US) wie seit Juli 2010 schon in 

verkürzten Intervallen, und 

zwar je nach Radsatzbauart 

alle 144 000, 200 000 oder 

288 000 km. Das verknappt 

deren Betriebsreserve um vier 

Züge; bei den 130 Zügen ICE 3 

und ICE T fehlen durch die seit 

2008 stark verkürzten Untersuchungsintervalle 

sogar bis zu 

14 Züge im Regelbetrieb. Die 

Radsatzwellen der ICE 1 und 

ICE 2 hatten zwar seit deren 

Inbetriebnahmen 1991 und 

1996 keine gefährlichen Befunde 

gezeigt. Die jetzige 

Maßnahme soll aber jedes 

auch theoretische Risiko ausschließen, 

bis es eine anerkannte 

Berechnungsmethode 

für die Intervalle der US-Prüfungen 

gibt. 

Sicherheitsbescheinigung für Eisenbahnverkehrsunternehmen 

Die EU-Verordnung 1158/2010 

fordert für Eisenbahnverkehrsunternehmen 

des öffentlichen 

Verkehrs Sicherheitsbescheinigungen 

und legt die Kriterien 

für das Sicherheitsmanagementsystem 

fest, zum Beispiel 

für das Führen der Nachweise. 

In Deutschland haben über 300 

Unternehmen diese Bescheinigung 

beantragt. Das Eisenbahn- 

Bundesamt (EBA) berät sie. 

ICE-Zulassung im Kanaltunnel rückt näher 

DB Regio bestellt dieselelektrische 

TRAXX-Lokomotiven 

Bombardier Transportation 

(BT) und DB Regio haben einen 

Rahmenvertrag mit einem 

Wert von etwa 600 Mio. EUR 

über die Lieferung von 200 

Diesellokomotiven 

TRAXX F140 DE Multi-Engine 

geschlossen. Der Vertrag hat 

eine Laufzeit von neun Jahren. 

Die DB Regio hat zunächst 20 

Lokomotiven bestellt. Sie sollen 

ab 2013 ausgeliefert werden. 

Der Auftrag besitzt einen 

Wertumfang von etwa 

62 Mio. EUR. Die TRAXX-Lokomotiven 

wurden von BT neu 

Tabelle: Ausgewählte technische Daten der dieselelektrischen Lokomotive 

TRAXX F140 DE ME. 

Spurweite 

1 435 mm 

Umgrenzungsprofil UIC 505-1 

Länge über Puffer 

18 900 mm 

Maximale Breite des Lokomotivkastens 

2 977 mm 

Höhe über Schalldämpfer 

4 264 mm 

Virtueller Drehgestellmittenabstand 

10 440 mm 

Radsatzabstand im Drehgestell 

2 600 mm 

Raddurchmesser neu/abgenutzt 

1 250 mm/1 170 mm 

Dienstgewicht mit 1/3 Betriebsstoffe 

83 t 

Radsatzfolge 

Bo’Bo‘ 

Dieselmotore 

4 x Caterpillar C18 

Leistung der Dieselmotoren 

2 256 kW 

Stromrichter 

IGBT/Mitrac TC 3320 DE 

Anzahl der Fahrmotoren 4 

Antriebssystem 

Tatzlager 

Maximale Anfahrzugkraft 

300 kN 

Maximale elektrische Bremskraft 

150 kN 

Dynamische Bremse 

1 600 kW 

Höchstgeschwindigkeit 

140 km/h 

Zugsammelschiene 

Optional 

Automatische Feuerlöschanlage 

Optional 

Fahrgastinformationssystem 

Optional 

Die European Railway Agency 

hat im März 2011 im Wesentlichen 

die Änderungen der 

Sicherheitsvorschriften im 

Kanaltunnel akzeptiert, welche 

die Intergovernmental 

Commission (ICG) im März 

2010 vorgeschlagen hatte. 

Danach gibt es keine Einwände 

mehr gegen den Einsatz 

der ICE-Züge mit verteilten 

Antrieben und gegen das 

Fahren kurzer und gekuppelter 

Züge. Bisher galten die 

Eurostar-Züge mit Triebköpfen 

und 400 m lange lokomotivbespannte 

Wagenzüge mit 

Durchgang als Standard [1]. 

Ein Evakuierungstest im 55 km 

langen Kanaltunnel mit zwei 

gekuppelten ICE-Zügen im 

Oktober 2010 war erfolgreich 

gewesen. Weitere umfangreiche 

Zulassungsschritte wie 

Nachweise der sicherheitskonformen 

Eigenschaften von 

200 m langen Zügen in Einzelund 

in Doppeltraktion sind in 

Arbeit. Darüber hinaus entsteht 

derzeit eine Sicherheitsstudie 

bei einem schweizerischen 

Ingenieurbüro, das auch 

schon die Sicherheit im 57 km 

langen Gotthard-Basistunnel 

bewertet hat. Die DB hofft auf 

grundsätzliche Freigabe für 

ihre ICE-Züge durch die IGC 

noch im Sommer 2011 und 

strebt dann Hochgeschwindigkeits-Direktverbindungen 

zwischen Festlandstädten und 

London ab 2013 an. 

[1] Treacy, R.: Lokomotive „Le 

Shuttle“ für den Eurotunnel. In: 

Elektrische Bahnen 92 (1994), 

H. 5, S. 131–141. 

Dieselelektrische Lokomotive der TRAXX F140 DE ME (Foto: Bombardier). 


211


konzipiert. Sie besitzen vier 

Dieselmotore, die die EU-Abgasnormen 

der Stufe IIIB erfüllen. 

Die Lokomotiven können 

entsprechend der Betriebssituation 

mit einem bis vier Dieselmotoren 

betrieben werden. 

Diese Betriebsweise reduziert 

den Kraftstoffverbrauch und 

damit die Menge der Abgase. 

Es wird weniger CO 2 

erzeugt. 

Foto: Ralf Roman Rossberg. 

Die Entwicklung der Lokomotiven 

erfolgt in einer Arbeitsteilung 

zwischen den Werken 

Kassel und Zürich. Die Wagenkästen 

werden in Wroclaw, die 

Drehgestelle in Siegen hergestellt. 

Die Antriebs- und Steuerungssysteme 

liefert Mannheim 

und Hennigsdorf zu. Die 

Endmontage der Lokomotiven 

erfolgt in Kassel. 

E 464-Lokomotiven für Trenitalia 

Die italienische Staatsbahn 

Trenitalia hat im April 2011 

bei Bombardier (BT) weitere 

50 Elektrolokomotiven E 464 

bestellt. Die Order basiert auf 

einer Option aus einem Vertrag 

von 2009 über die Lieferung 

von 100 Lokomotiven 

dieses Typs [1]. Der neue 

Auftrag hat einen Wert von 

ca. 128 Mio. EUR. Insgesamt 

hat Trenitalia bereits 688 

Lokomotiven E 464 bestellt. 

Davon sind bereits 570 Lokomotiven 

im Betriebseinsatz. 

Die Auslieferung der Lokomotiven 

soll 2012 und 2013 erfolgen. 

[1] N. N.: Lokomotiven E 464 für 

den Regionalverkehr der Trenitalia. 


107 (2009), H. 12, S. 554. 

SBB-Testzug mit Wankkompensation 

Um die wichtigen Strecken 

St. Gallen – Winterthur und 

Bern – Lausanne in weniger als 

einer Stunde zu durchfahren 

und damit für den Stundentakt 

Vollknoten zu schaffen, müssen 

die Fahrzeiten dort kürzer 

werden. Die SBB hat deshalb 

als Erprobungsträger für bogenschnelleres 

Fahren einen 

Doppelstockwagen Typ Intercity 

2000 mit Prototyp-Drehgestellen 

mit der von Bombardier 

neu entwickelten Wankkompensation 

(Wako, eingetragener 

Markenname von Bombardier) 

ausrüsten lassen. Diese 

Technik gleicht bei 10 bis 15 % 

höherer Geschwindigkeit in 

Gleisbögen die höhere Seitenbeschleunigung 

in den Fahrgasträumen 

voll aus. Dabei 

führt der über dem Schwerpunkt 

liegende virtuelle Drehpunkt 

zu so ge ringem Ausschlag 

im oberen Bereich, dass 

auch Doppelstockwagen die 

Fahrzeugumgrenzungslinie 

einhalten. Von Januar bis Anfang 

Mai 2011 hat der Versuchszug 

auf SBB-Hauptstrecken 

über 10 000 km 

störungsfrei zurückgelegt. In 

dieser Zeit bewerteten 450 

Versuchspersonen den Fahrkomfort 

im oberen wie im 

Brenner-Basistunnel 

Am 18. April 2011 hat die 

österreichische Bundesregierung 

mit den ÖBB einen Finanzierungsvertrag 

zum Bau 

des Brenner-Basistunnels (BBT) 

geschlossen und den endgültigen 

Bauauftrag erteilt. Der 

Tunnel gilt als Kernstück der 

TEN-Magistrale 1 Berlin – 

München – Verona – Rom – 

Palermo. Die EU trägt bisher 

50 % der Planungskosten und 

27 % der Investitonen bis 

2013, danach muss neu verhandelt 

werden. Von der EU 

nicht finanzierte Anteile übernehmen 

Österreich und Italien 

hälftig, obwohl der österreichische 

Abschnitt etwas länger 

ist. Die seit 2004 bestehende 

Planungs- und Baugesellschaft 

Brenner-Basistunnel Societas 

Europaea (BBT SE) verlegt 

ihren Sitz von Innsbruck nach 

Bozen. Sie gehört jetzt zu 

Liberalisierungsindex Bahn 2011 

Der Liberalisierungsindex 

(LIB-Index) kennzeichnet den 

Stand der relativen Marktöffnung 

der Schienenverkehrsmärkte 

der Europäischen 

Union sowie Norwegens und 

der Schweiz. Er ergibt sich, 

indem eine Studie die gesetzlichen 

und faktischen Marktzugangsbarrieren 

aus der 

Sicht eines Eisenbahnverkehrsunternehmens 

(EVU) 

untersucht, das in den Markt 

eintreten möchte. Die verschiedenen 

Kriterien werden 

im Ergebnis für jedes Land in 

einem Indexwert gebündelt, 

unteren Deck durchweg positiv; 

die in den Neigezügen ICN oft 

beklagte Übelkeit bleibt aus. 

Das jetzige Versuchsprogramm 

läuft noch bis August 

2011. Ab Ende 2012 sollen 

zwei der im Vorjahr bestellten 

neuen Fernverkehrs-Doppelstockzüge 

mit Wako eine rund 

einjährige Typenprüfung beginnen 

und ab Ende 2013 zwei 

Jahre lang im fahrplanmäßigen 

Einsatz ihre Betriebstauglichkeit 

beweisen, allerdings 

noch ohne höhere Bogengeschwindigkeit. 

Ein Entscheid 

über Wako soll voraussichtlich 

Mitte 2016 fallen. Ob alle 59 

im vorigen Jahr bestellten 

Züge für knapp 100 Mio. CHF 

damit ausgerüstet werden, 

hängt auch davon ab, ob eine 

Gesamtfinanzierung gelingt. 

Zwar lassen sich die Infrastrukturmaßnahmen 

für die kürzeren 

Fahrzeiten mit Wako-Zügen 

etwa halbieren, sie werden 

aber immer noch 

1,2 Mrd. CHF erfordern. 

rrr 

50 % den ÖBB, zu 42 % der FS 

und im Übrigen den Provinzen 

Bozen, Trient und Verona. 

Der Haupttunnel wird zwischen 

den Portalen Innsbruck 

und Franzensfeste (Fortezza) 

rund 55 km lang, mit der 1994 

eröffneten Umfahrung Innsbruck 

sind es knapp 64 km. Ein 

rund 200 m langes zweigleisiges 

Stück des BBT war schon 

damals mitgebaut worden 

und erfordert nach heutigen 

europäischen Richtlinien noch 

einen parallelen Rettungsstollen. 

Der Vortrieb der beiden 

eingleisigen Röhren soll 2016 

von der Mitte aus beginnen, 

wofür südlich von Steinach am 

Brenner kürzlich bei Wolf der 

Zugangsstollen in Angriff genommen 

wurde. Das gesamte 

Tunnelsystem soll 2025 fertig 

sein und 8 Mrd. EUR kosten. 

rrr 

nach dem sich dessen Zuordnung 

in eine Gruppe ergibt. 

Die Studien werden von IBM 

Global Business Services zusammen 

mit der Humboldt- 

Universität Berlin durchgeführt. 

Nach 2002, 2004 und 

2007 liegt nun seit Januar 

2011 die vierte Studie vor. Zur 

Gruppe Fortgeschrittene 

Marktöffnung gehören in 

LIB-Indexfolge Schweden, 

Großbritannien, Deutschland, 

Dänemark, Niederlande und 

Österreich, die Gruppe Marktöffnung 

im Zeitplan umfasst 

15 Länder und die Gruppe 


Bahnen Journal 

Verzögerte Marktöffnung 

wiederum sechs Länder mit 

Schlusslicht Irland. Frankreich 

rangiert nur knapp über der 

letzten Gruppe. Insgesamt 

hat sich das Bild verbessert, 

jedoch beträgt die Spanne 

der Indexwerte zwischen 

bestem und schlechtesten 

Land noch fast 2 : 1. 

Güterwagengeschäft im Umbruch 

Der Weltmarkt für Güterwagen 

ist stark in Bewegung – 

so die Analyse der SCI Verkehr 

in der Studie Güterwagen – 

weltweite Marktentwicklungen 

vom Mai 2011. Das 

aktuelle weltweite Marktvolumen 

für Güterwagen liegt 

bei rund 8,7 Mrd. EUR p.a. im 

Neugeschäft und bei rund 

8,3 Mrd. EUR p.a. im After-Sales-Bereich. 

Damit liegt das 

Neugeschäft nach dem Einbruch 

2009 wieder bei gut 

zwei Dritteln des Spitzenjahres 

2008. Im Prognosezeitraum bis 

2015 wird der Neumarkt ein 

jährliches Wachstum von über 

10 % erreichen und den Wert 

von 2008 zum Ende der Periode 

deutlich übertreffen. Der 

After-Sales-Markt weist mit 

fast 5 % ebenfalls ein hohes 

jährliches Wachstum auf, 

getragen vor allem von den 

kontinuierlichen Flottenerweiterungen 

in Asien. 

Haupttreiber des Wachstums 

ist der GUS-Markt, dessen 

Umsatz erstmals sowohl 

den asiatischen Markt als auch 

den bisherigen Spitzenreiter 

Nordamerika übertrifft. Damit 

verschieben sich die regionalen 

Gewichte im weltweiten 

Güterwagenmarkt dramatisch. 

Erst nach 2015 wird der nordamerikanische 

Markt den ersten 

Platz zurückerobern. Auch 

in Europa zeichnen sich auf 

der Herstellerseite deutliche 

Veränderungen ab. Vor dem 

Analyse und Prognose des weltweiten Marktvolumens 

für Neufahrzeuge (Quelle: SCI Verkehr). 

rot Russland magenta Deutschland 

blau USA braun Brasilien 

gelb China grau Sonstige 

grün Indien 

Hintergrund einer Nachfragebelebung 

hat die Insolvenz 

des europäischen Marktführers 

International Railway Systems 

SA (IRS), Luxemburg, zu 

großer Verunsicherung geführt. 

Die verbliebenen Anbieter 

kämpfen um Marktanteile 

und bemühen sich auch mit 

Blick auf den bevorstehenden 

Markteintritt des chinesischpolnischen 

Joint Ventures 

CNR Cargo um eine gute Ausgangsposition. 

Alle Marktregionen wurden 

durch die Krise in Mitleidenschaft 

gezogen, die tatsächlichen 

Auswirkungen auf 

die Marktentwicklung sind in 

den einzelnen Regionen sehr 

unterschiedlich. Der europäische 

Güterwagenmarkt reagierte 

aufgrund bestehender 

Lieferverträge relativ langsam 

auf den Rückgang der Transportnachfrage, 

die beginnende 

Erholung ist deshalb weniger 

prägnant als in anderen 

Regionen. Mittelfristig wird 

die Nachfrage nach Güterwagen 

in Europa jedoch signifikant 

ansteigen. Die Hersteller 

müssen sich für den kommenden 

Aufschwung jetzt in Position 

bringen. Der bisherige europäische 

Marktführer IRS hatte 

im Zeitraum 2006 bis 2010 

einen Marktanteil von knapp 

20 %, fast doppelt soviel wie 

der größte Wettbewerber Tatravagonka. 

IRS geriet 2010 im 

Zuge der Krise durch Stornierungen 

wichtiger 

Aufträge bei bereits 

zuvor bestehenden 

Überkapazitäten in 

wirtschaftliche 

Schieflage. Nordamerika 

kämpft 

nach dem dramatischen 

Markteinbruch 

2009 noch 

mit den Folgen der 

Transportmarktkrise, 

die Erholung gewinnt 

jedoch mo- 

mentan deutlich an Fahrt. In 

Asien sorgen die Wachstumsnationen 

China und Indien für 

kontinuierlich steigende 

Marktvolumina, nachdem die 

Krise lediglich eine vorübergehende 

Verlangsamung der 

Entwicklung bewirkt hat. Die 

erstaunlichste Entwicklung 

zeigt jedoch der russische Güterwagenmarkt, 

der nach einem 

besonders scharfen Rückgang 

Anfang 2009 praktisch 

noch im gleichen Jahr auf den 

vorherigen steilen Wachstumskurs 

zurückkehrte. Der GUS- 

Markt erlebt damit eine nachhaltige 

Renaissance. 

Neue Stadtbahnzüge S70 für Houston 

Die Betreibergesellschaft 

Houston Metro, Texas, will den 

Fahrzeugpark für die Stadtbahn 

erweitern und hat Siemens 

(SIM) im April 2011 mit 

der Lieferung von 19 Stadtbahnzügen 

S70 im Wert von 

83 Mio. USD beauftragt. Houston 

Metro besitzt bereits 18 

dieser Stadtbahnfahrzeuge, 

die von der Plattform Avanto 

abgeleitet sind und zum Beispiel 

mit einer leistungsstarken 

Klimaanlage und einem hydraulisch 

verstellbaren Einstiegsbereich 

an die Einsatzbedingungen 

in Houston 

angepasst wurden. S70-Stadtbahnzüge 

sind sechsachsige 

Zweirichtungsfahrzeuge mit 

Drehstromantrieb und modernem 

Fahrgastinformationssystem, 

die im kalifornischen 

Werk Sacramento gefertigt 

und ab Oktober 2012 ausgeliefert 

werden sollen. 

Das Stadtbahnsystem Houston 

mit 12 km Streckenlänge 

und 16 Stationen ist seit Januar 

2004 in Betrieb. Täglich werden 

rund 35 000 Fahrgäste befördert. 

Im Rahmen eines Turn- 

Tabelle: Ausgewählte technische Daten der Stadtbahnfahrzeuge 

S70 Houston. 

Spurweite 

1 435 mm 

Länge über Kupplung 

29 370 mm 

Breite des Wagenkastens 

2 650 mm 

Höhe, Stromabnehmer gesenkt 

3 870 mm 

Fahrzeugmasse leer 

44 679 kg 

Fahrleitungsspannung 

DC 750 V 

Motorleistung 

4 x 130 kW 

Maximale Betriebs geschwindigkeit 

66 mph/106 km/h 

maximale Beschleunigung 

1,34 m/s² 

maximale Verzögerung 

2,20 m/s² 

maximale Steigung 7 % 

Fahrgastkapazität 241 

davon Sitzplätze 72 

davon Rollstuhlplätze 4 

Stadtbahnzug S70 Houston. (Foto: Siemens). 


213


key-Projektes hat SIM die Infrastruktur 

des Stadtbahnsystems 

verantwortlich errichtet. Dazu 

gehörten auch die Anlagen der 

Bahnenergieversorgung, die 

Oberleitungsanlagen und die 

Einrichtungen der Signal- und 

Kommunikationstechnik. 

Weiter Holzsitze bei der Zürcher Straßenbahn 

In Umfragen einer Zürcher 

Zeitung und der Verkehrsbetriebe, 

an denen sich rund 

7 000 und 2 600 Personen 

beteiligten, votierten 87 % 

und 81 % der Befragten für 

Holzsitze in einer kommenden 

Trambahnserie, und 

zwar vor allem aus hygienischen 

Gründen. Der Betreiber 

wird entsprechend ausschreiben. 

Gotthard-Basistunnel ganz durchschlagen 

Rund fünf Monate nach der 

Oströhre ist seit 23. März 2011 

gegen Mittag auch die Weströhre 

des Gotthard-Basistunnels 

ganz durchschlagen. Nun 

folgt überall der Einbau der 

Bahntechnik, auch in den 

beiden offenen Streckenabschnitten 

zum Anschluss an 

die Stammstrecke. Im Teilabschnitt 

Bodio Weströhre sind 

seit Ende März feste Fahrbahn 

und Kabel fertig verlegt. Für 

das mit allen Stollen und 

Schächten 152 km lange Tunnelsystem 

wurden 28 Mio. t 

Gestein ausgebrochen, davon 

über die Hälfte mit Tunnelbohrmaschinen. 

Der betriebsbereite 

Tunnel soll im 

Mai 2016 der SBB übergeben 

werden. Im Ceneri-Basistunnel 

ist rund ein Drittel des Tunnelsystems 

ausgebrochen. 

Energie und Umwelt 

Prüfanlage für 90-m-Rotorblätter 

Nach der 2009 eröffneten 

Prüfhalle für bis zu 70 m lange 

Rotorblätter von Windkraftanlagen 

nimmt das 

Fraunhofer-Institut für Windenergie 

und Energiesystemtechnik 

IWES in Bremerhaven 

im Frühsommer eine weitere, 

fast 30 m hohe Prüfhalle für 

Blätter bis 90 m Länge in 

Betrieb. Herzstück ist ein 

knapp 1 000 t schwerer, hydraulisch 

zu kippender Stahlbetonblock. 

Dieser kann den 

am Flasch verschraubten 

Prüfling an der Blattspitze bis 

25 m durchbiegen, wobei auf 

dem Hallenboden montierte 

Hydraulikzylinder die Kräfte 

kontrollieren. Rund vier Monate 

dauert eine Prüfung mit 

allen Extrembelastungs- und 

Langzeittests, welche die 

20-jährige Betriebsdauer 

simulieren. Laut Betreiber der 

Anlage gibt es in keinem 

anderen rotierenden technischen 

System so viele Lastwechsel 

mit derart hohen 

Materialbelastungen. 

die drei vorhandenen Kernkraftwerke 

überprüft. Auch 

sind die Rahmenbewilligungsverfahren 

für zwei Nachfolgewerke 

angehalten [1], bis die 

dafür zu Grunde zu legenden 

Sicherheitsstandards überprüft 

und angepasst worden sind. 

Quelle: Bulletin SEV/VSE 

101 (2011), Nr. 4, S. 25. 

[1] N. N.: Wasserkraft und Kernkraft 

in den Alpenländern. 

In: Elektrische Bahnen 107 

(2009), H. 3, S.160. 

Vergrößerung Nant de Drance genehmigt 

Das Eidgenössische Departement 

für Umwelt, Verkehr, 

Energie und Kommunikation 

(Uvek) hat im April 2011 bewilligt, 

das Pumpspeicherwerk 

Nant de Drance mit sechs statt 

vier 150-MW-Maschi nengruppen 

zu bauen. Zugleich 

genehmigte es, die 45 m hohe 

Staumauer des Oberbeckens 

Vieux-Emosson um 21,5 m zu 

erhöhen und damit die bisher 

14 Mio. m 3 Stauraum zu verdoppeln 

(Bild 3 in [1]). Drei Gemeinden 

hatten ihre Einwendungen 

zurückgezogen, wofür 

die Bauherrin Nant de Drance 

SA sich zu weiteren Umweltkompensationsmaßnahmen 

für 

rund 10 Mio. CHF verpflichtete. 

An der Gesellschaft haben 

Alpiq 54 %, SBB 36 % und 

Kanton Wallis 10 % Anteile. Die 

Leistungssteigerung ist vornehmlich 

für die SBB bestimmt, 

deren dichtere Taktfahrpläne 

und modernere Züge bis 2030 

rund 40 % mehr Traktionsleistung 

erfordern. An der schrittweisen 

Inbetriebnahme ab 

2016 soll sich nichts ändern, die 

Verteuerung von bisher 

990 Mio. CHF soll erst nach 

formellem Unternehmensbeschluss 

genannt werden. 

[1] Pfander, J.-P.: SBB-Bahnenergieversorgung 

und Pumpspeicherwerk 

Nant de Drance. 

In: Elektrische Bahnen 106 

(2008), H. 11, S. 508–513; 107 

(2009), H. 1-2, S. 104. 

Foto: Fraunhofer-Gesellschaft. 

Kernkraftwerke in der Schweiz 

Nach den Ereignissen im japanischen 

Kernkraftwerk Fukushima 

werden in der Schweiz 

Bahnstromnetz für Windenergietransport? 

In den vergangenen Wochen 

kursierten Medienmeldungen 

über Vorschläge, das knapp 

8 000 km lange 110-kV-Bahnstromleitungsnetz 

der DB 

Energie in die Erweiterungsplanungen 

für die öffentlichen 

Übertragungsnetze in 

Deutschland einzubeziehen. 

Dazu stellte der Präsident der 

Bundesnetzagentur, Matthias 

Kurth, in der – inhaltlich sehr 

sachlichen – Sendung Forum 

Wirtschaft des TV-Senders 

Phönix am 22. Mai 2011 klar, 

die dazu angelaufenen Unter- 


Energie und Umwelt Journal 

suchungen zielten nicht auf 

eine technische Mitbenutzung 

der Bahnstromleitungen. Vielmehr 

werde geprüft, ob und 

Fotovoltaik in der Schweiz 

Die Prättigauer Gemeinde 

St. Antönien (1 459 m ü.M., 

360 Bewohner) will bis 2013 

für 20 Mio. CHF die erste 

schweizerische Fotovoltaikanlage 

an Lawinenverbauungen 

bauen, die sich 12 km über 

dem Dorf erstrecken. Beteiligt 

an dem Projekt sind die Bündner 

Repower und die BKW- 

inwieweit die Trassen dieser 

Leitungen geeignet sind, zusätzliche 

Hochspannungsleitungen 

aufzunehmen. 

Tochter Sol-E Suisse. Mit vorerst 

0,3 Mio. CHF soll ab 

Sommer 2012 an einer Testinstallation 

geklärt werden, wie 

sich die Module bei eisiger 

Kälte und Verwehungen 

verhalten. Eine kleine Testanlage 

auf dem Jungfraujoch 

hat bestätigt, dass durch 

Kälte und Sonnenreflexion 

des Schnees gerade im Winter 

deutlich höhere Erträge entstehen 

als sonst, während der 

Schnee auf den Panels rasch 

schmilzt oder abrutscht. Anlagen 

in alpiner Höhe haben 

dadurch nur etwa 10 % weniger 

Jahresertrag als vergleichbare 

in Mittelmeerländern. 

Raumplanerisch sind die Auswirkungen 

auf Grundwasser 

und Vegetation oder die 

Blend wirkung der Panels auf 

Wildtiere abzuklären. 

Die Planer rechnen mit 

≈360 MWh/a pro 1 km Lawinenverbau 

und schätzen, dass 

zwischen 5 und 25 % der total 

600 km vorhandener Längen 

genutzt werden können. Das 

realisierbare Gesamtpotenzial 

der Fotovoltaik in der Schweiz 

wird für 2050 auf 8 bis 

12 TWh/a geschätzt, was 14 

bis 21 % des heutigen Strombedarfs 

oder ein Drittel bis 

die Hälfte der heutigen Menge 

aus Kernkraft bedeutet. 

Für den oberen Wert würden 

rund 100 km 2 Paneelfläche benötigt. 

Quelle: NZZ vom 2. April 2011. 

Personen 

Neue Arbeitsdirektorin bei Bombardier Transportation Deutschland 

Der Aufsichtsrat Bombardier 

Transportation (BT) hat Dr. Susanne 

Kortendick zum Mitglied 

der Geschäftsführung 

von BT Deutschland ernannt. 

Sie übernimmt innerhalb der 

Geschäftsführung die Position 

der Arbeitsdirektorin und 

bleibt weiterhin Personalleiterin 

der Division Locomotives 

and Equipment. Kortendick 

verfügt über rund 25 Jahre 

Berufspraxis in Leitungsfunktionen 

der beruflichen Aus- und 

Weiterbildung, der Führungskräfteentwicklung 

und des 

Personalmanagement, war 

unter anderem für die Deutsche 

Bahn tätig und ist seit 

2007 bei BT beschäftigt. 

Der bisherige Arbeitsdirektor 

Stefan Schönholz verlässt 

das Unternehmen, um sich 

selbstständig zu machen. 

Schönholz war seit 1990 für BT 

und Vorgängerunternehmen in 

leitenden Funktionen im Personalwesen 

tätig, zuletzt als Arbeitsdirektor 

und Mitglied der 

Geschäftsführung, seit 2006 

zusätzlich als Personalleiter der 

Division Passengers. 

Produkte und Lösungen 

Sensornetzwerk für Freileitungen 

Das Übertragungsvermögen 

von Freileitungen ist an kalten 

und windigen Tagen höher als 

bei Windflaute und hohen 

Temperaturen; diese Reserve 

kann 20 % und mehr betragen. 

Um sie zu nutzen, testen zwei 

deutsche Übertragungsnetzbetreiber 

derzeit ein neuartiges 

Foto: Fraunhofer-Gesellschaft. 


energieautarkes Sensornetzwerk 

zur Überwachung ihrer 

110-kV- und 380-kV-Leitungen. 

Es wird im Projekt ASTROSE 

gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten 

für Zuverlässigkeit 

und Mikrointegration IZM, 

Berlin, und für Elektronische 

Nanosysteme ENAS, Chemnitz, 

sowie weiteren Forschungsund 

Industriepartnern entwickelt. 

Dabei umschließt alle 

500 m ein zylindrischer Sensorknoten 

eGrain aus zwei aufgesteckten 

und verklemmten 

Halbschalen das Leiterseil. Die 

Energie für ihren Betrieb ziehen 

die Geräte aus dem elektrischen 

Feld. Sie messen unter 

anderem Neigungswinkel des 

Seils, womit auch gefährliche 

Leitungsdurchhänge infolge 

Eislast erfasst werden, und 

Stromstärke, Temperaturen 

sowie Windbewegungen. Die 

Messwerte werden an das 

nächste Umspannwerk gefunkt 

und dort in das zentrale Netzüberwachungs- 

und -Steuerungssystem 

eingespielt. 

Info: www.izm.fhg.de 

SMS-Messenger für drahtlose Fernwartung 

Als komfortable und leicht 

nachrüstbare Lösung im Bereich 

Fernwartung und Fernwirkung 

bietet Wireless Netcontrol 

aus Hohen Neuendorf 

bei Berlin das Meldegerät 

SMS-Messenger an. Das Gerät 

übermittelt Informationen 

einer dezentralen Anlage 

mittels einer programmierbaren 

Look-up-Tabelle als SMS 

an die Leitstelle, die vorhandene 

Anlagentechnik wird 

weiter verwendet. Der Betriebsingenieur 

empfängt die 

Nachricht entweder im SMS- 

Gateway seines PC oder direkt 

auf dem Mobiltelefon. Ebenso 

215

Journal Produkte und Lösungen 

können Meldungen durch die 

gleiche Look-up-Tabelle wieder 

in die Anlagen-Syntax 

zurückgewandelt werden. 

SMS-Meldegeräte sind intelligente 

Geräte zur Fernüberwachung 

oder Fernschaltung 

über Mobilfunk. Technische 

Anlagen und Sensoren werden 

über serielle Schnittstellen, 

potenzialfreie Kontakte 

oder analoge Ein- und Ausgänge 

angeschlossen. Im 

integrierten Steuerungspro- 

zessor werden die eintreffenden 

Werte als Melde-Ereignisse 

interpretiert und über ein 

Mobilfunk-Modem als SMS 

verschickt. 

Info: www.wireless-netcontrol.de 

Foto: Wireless Netcontrol. 

Medien 

Bücher 

Bundesministerium für Verkehr, 

Bau und Stadtentwicklung 

(Hrsg.): Verkehr in Zahlen 

2010/2011 

Hamburg: DVV Media Group, 

2011; 364 Seiten; 14 x 18 cm, 

Softcover, mit CD-ROM, € 49,80; 

ISBN 978-3-87514-438-3. 

Die neue Ausgabe des jährlichen 

Statistik-Handbuchs 

„Verkehr in Zahlen“ ist verfügbar. 

Das Standardwerk informiert 

über nahezu alle Aspekte 

des Verkehrs einschließlich 

seiner volkswirtschaftlichen 

Bedeutung und verschafft dem 

Leser als aktuelle Informationsquelle 

eine zuverlässige 

Übersicht zu allen wichtigen 

Daten und Fakten der Mobilität 

und Verkehrswirtschaft. 

Die CD enthält umfangreiches 

Datenmaterial, das sich direkt 

oder als Grafik leicht weiterverarbeiten 

lässt. 

Zeitschriften 

E-Mobilität 

Schwerpunktheft Bulletin SEV/ 

VSE 101 (2011) Nr. 2 

Inhalt: Essor de la voiture 

électrique en Suisse, Impacts, 

forces et faiblesse de 

l’èlectromobilité (Elektroautos 

sind in der Schweiz im Trend, 

Auswirkungen, Stärken und 

Schwächen der Elektromobilität) 

– Elektromobilität im Tessin, 

Bahnbrechende Projekte 

sollen Wahrnehmung verändern 

– Bewegung innerhalb 

und außerhalb der Strombranche, 

2010 wurden verschiedene 

neue E-Mobi lity-Projekte 

gestartet – Die Mobilität von 

morgen, Überblick über das 

Potenzial von Antriebssystemen 

– Agrotreibstoffe versus 

Solarstrom, Ein Vergleich der 

Ökobilanzen alternativer 

Treibstoffe – Wie man heute 

mit der Sonne in 80 Tagen um 

die Welt reist, Im „Zero Emission 

Race“ kämpft ein Schweizer 

Fahrzeug mit um den Sieg – 

Mit der Sonne die Erde umrunden, 

Technische Besonderheiten 

des Solarflugzeugs Solar 

Impuls – Le concept BoostBus, 

Des supercapacités pour des 

bus électriquenes urbains effifaces 

(Das Konzept BoostBus, 

Superkapazitäten für effiziente 

Elektro-Stadtbusse) – Berührungslose 

Batterieladesysteme 

für Elektrofahrzeuge, Stand 

der Technik sowie Anforderungen 

bezüglich der elektromagnetischen 

Verträglichkeit – 

Kernpunkte der Elektromobilität 

aus Sicht der Strombranche, 

Eine Analyse der 

Ausgangslage, Ziele und Maßnahmen. 

Erneuerbare Energien 

Schwerpunktheft Bulletin SEV/ 

VSE 101 (2011) Nr. 3 

Inhalt: Soziale Akzeptanz 

von Windenergie, Erfolgsfaktoren 

und Good-Practice-Beispiele 

aus einer Arbeitsgruppe 

der Internationalen Energieagentur 

IEA – Cellules solaires 

en silicium à haut rendement, 

L’ImT de Neuchâtel figure par- 

mi les leaders mondiaux en 

matière de recherche et de 

développement du photovoltaïque 

(Hochleistungs-Solarzellen 

aus Silizium, Das IMT 

als Spitzenreiter in Forschung 

und Entwicklung) – Veränderungen 

im europäischen Produktionspark 

und ihre Auswirkungen, 

Interpretation der 

neuesten Zahlen der European 

Wind Energy Association 

– Dünnschichtfotovoltaik auf 

der Probe, Trends bei organischen 

und anorganischen 

Halbleiter-Solarzellen – Cellules 

solaires en silicium réalisées 

en technologie „couche 

mince“, Développement de 

panneaux photovoltaïques de 

grand taille (Dünnschicht-Silizium-Solarzellen, 

Entwicklung 

von großflächigen Solarmodulen) 

– Optimierung von Regelund 

Fahrplanenergie, Analyse 

und Entscheidungsprozesse 

für Wasserkraftwerke – Übersicht 

über ein praktisch unerschöpfliches 

Wärmepotenzial, 

Technologien und Projekte 

zur Erschließung der Geothermie 

– Unterwasser-Motorpumpen 

in PM-Synchron technik, 

Vorteile von permanenterregtem 

Synchronmotoren. 


Normen Journal 

Aktuelle Normen im Überblick 

Eine aktuelle Übersicht ausgewählter 

Normen steht ab sofort 

auf der Webseite der eb 

unter „Fachliteratur“ zum 

Download bereit. Die Liste 

enthält die Nummern und 

Bezeichnungen deutscher Ausgaben 

von Normen und Normentwürfen 

(Rosadrucken) zum 

Thema „Bahnanwendungen“, 

die auf europäischen oder 

internationalen Normen und 

Normentwürfen des CENELEC/ 

TC 9X „Elektrische und Elektronische 

Ausrüstungen von Bahnen“, 

des IEC/TC 9 „Elektrische 

Ausrüstungen von Bahnen“ 

oder anderer Normungsgremien 

basieren und zusätzlich als 

VDE-Bestimmungen veröffentlicht 

wurden. Veränderungen 

seit Anfang 2011 sind besonders 

gekennzeichnet, 

Informationsstand ist der 

11. Mai 2011. Zu beziehen sind 

die in der Übersicht gelisteten 

Normen über den VDE-Verlag in 

Berlin. 

Download der Übersicht: 

www.eb-elektrische-bahnen.de 

Weitere Info: www.vde-verlag.de 

Kommentare 

zu eb – Elektrische Bahnen im Jahre 1936 – Teil 1 

In eb Heft 3/2011 sind einige 

der Angaben auf Seite 166 über 

die ersten 3-kV-Einheitslokomotiven 

der Italienischen Staatsbahnen 

in italienischer Fachliteratur 

aus den Jahren 1975 bis 

2010 anders dargestellt: 

• Die Lokomotive E 626 war 

nicht für 90 km/h Höchstgeschwindigkeit 

zugelassen, 

sondern von Anfang an für 

95 km/h. 

• Auf den Bau der zunächst 

vorgesehene E 424 wurde 

damals verzichtet; diese 

Nummer erhielt eine völlig 

anders konstruierte, in den 

Jahren 1943 bis 1951 abgelieferte 

Serie. 

• Die E 326 und E 428 waren 

zwar für 150 km/h Höchstgeschwindigkeit 

konstruiert, 

sind aber wegen schlechter 

Laufeigenschaften bei 

hohen Geschwindigkeiten 

und damit verbundener 

hoher Oberbaubeanspruchung 

nie im Regelverkehr 

damit gefahren. Das Verkehrsministerium 

hatte 1934 

die E 326 noch für 130 km/h 

zugelassen, die FS jedoch 

sogleich nur für 120 km/h, 

dann ab 1936 für 105 km/h 

und 1963 nur noch für 

90 km/h. 

• Die Radsatzlast war nicht 

einheitlich 16,0 t, sondern 

bei der E 626 real 15,0 bis 

15,5 t, und die Messung bei 

einer E 326 ergab für die 

Laufradsätze zwischen 13 

und 14 t und für die 

Treibradsätze 20,2 t. 

• Die Fahrmotoren für E 326 

und E 626 sind nur elektrotechnisch 

gleich, haben 

jedoch als Gestell- und als 

Tatzlagermotor unterschiedliche 

Gehäuse. 

• Die E 626 hatte nicht die 

Radsatzfolge Bo‘Bo‘Bo‘, 

sondern Bo‘Bo Bo‘. 

Georg Schwach, 

Villingen-Schwenningen 

Anmerkung der Redaktion: 

Die Rezensenten zur eb-Kolumne 

Historie werten die 

Originalbeiträge in den eb- 

Jahrgängen vor 100, 75, 50 

und 25 Jahren aus und kommentieren 

diese. Sie ergänzen 

oder korrigieren dabei aber 

nur ausnahmsweise, denn 

systematische Sachprüfung ist 

natürlich ausgeschlossen. 

Kommentare sind deshalb 

stets willkommen, deren Verfasser 

müssen aber ihrerseits 

sehr quellenkritisch sein. 

Berichtigung 

Bei der Bearbeitung des Aufsatzes 

der Autoren Reichmann 

und Raubold in Heft 4-5 ist der 

Redaktion ein Fehler unterlaufen: 

In den Bildunterschriften 

der Bilder 5 und 6 muss es 

richtig lauten: 

„Stromabnehmerabstand“ 

anstatt „Stützpunktabstand“. 

Die Redaktion bittet die Autoren 

und die Leser diesen Fehler 

zu entschuldigen. 

Blindleistung 

Einschlägige Sprache 

„Aufgrund des Eilbedürfnisses 

zur Sicherstellung des einschränkungsfreien 

Eisenbahnbestriebes 

bei Wetterbedingungen, 

die niedriege Reibwerte 

verursachen, wird ein 

Beschleunigtes Verhandlungsverfahren 

zur Erhöhung der 

Fahrzeugverfügbarkeit, der 

Reduzierung von Schäden und 

der Sicherstellung des Verkehrsauftrages 

eingeschlagen.“ 

(Aus Ausschreibungstext 

im EU-Amtsblatt, 

buchstabengetreu). 


217

Journal Historie 

Bei diesem Jahrgang fällt die 

mit 26 sehr geringe Zahl der 

Haupttitel auf, und zwar bei 

praktisch gleicher Seitenzahl 

wie in den fünf Jahren davor. 

Dort hatte es aber im Jahr 

durchschnittlich 33 und in den 

ersten sechs Jahren des Wiedererscheinens 

ab 1950 sogar 

im Mittel 50 Haupttitel gegeben. 

Grund dafür war, dass 

1961 elf Arbeiten, also fast die 

Hälfte, mit 11 bis 24 Seiten 

ungewöhnlich lang waren, was 

fallweise kommentiert wird. 

Der Leitbeitrag [1] meldete 

die Umstellung der Höllentalund 

Dreiseenbahn von 20 kV 

50 Hz auf 15 kV 16 2 / 3 

Hz. Unter 

den knapp 320 km neu elektrifizierter 

Strecken war der Inseleb 

– Elektrische Bahnen im Jahre 1961 – Teil 1 

Bild 1: Spannungstrennstelle Bahnhof 

Überherrn 1960 (Bild 8 in [1]). 

Abschnitte zwischen vier Streckentrennern 

neutral – bahngeerdet 

– neutral, dahinter Ankündigung 

Anfang 16 2 / 3 

Hz und Signal Hauptschalter 

ein erlaubt 

Bild 2: Auslegermontage anno 

1960, Bezirk Frankfurt (Main) 

(Bild 15 in [1]). 

betrieb im Saarland, der über 

die 128 km lange 110-kV-Bahnstromleitung 

vom Unterwerk 

(Uw) Bingen im Stich versorgt 

wurde und an zwei Stellen an 

das 25-kV-Fahrleitung snetz der 

SNCF grenzte. Anders als die 

Trennstelle auf der freien Strecke 

Saarbrücken – Forbach 

durften diejenigen im Grenzbahnhof 

Überherrn mit nur 

ausgeschaltetem Hauptschalter 

befahren werden (Bild 1), weil 

die DB-Zweifrequenzlokomotiven 

sich im ganzen Bahnhof 

mit gehobenem DB-Stromabnehmer 

bewegten. 

Im Gange waren Elektrifizierungsarbeiten 

auf der rechten 

Rheinstrecke, auf weiteren 

Strecken zwischen Köln und 

Hamm, von Hagen nach Siegen 

und von Hanau nach Bebra 

(Bild 2), vorbereitet wurden 

die Verlängerungen über Hannover 

nach Bremerhaven und 

Hamburg. Vom linksrheinischen 

Uw Bingen war eine 

15-kV-Kabelkreuzung im Rhein 

zur rechtsrheinischen Strecke 

entstanden. Mit 77 gelieferten 

Serienlokomotiven war deren 

Bestand auf 450 von 966 bestellten 

gewachsen. Bemerkenswert 

ist angesichts der 

heutigen Entwicklungen, dass 

die DB 39 neue Akkumulatortriebwagen 

(ETA) für 36 ausgemusterte 

bekommen und 

noch 27 weitere bestellt hatte. 

Dazu war eine gleisfahrbare 

Ladestation für Anschluss an 

15 kV 16 2 / 3 

Hz gekommen. 

Mit [2] wurde die Beschreibung 

des Dampfkraftwerkes 

Düsseldorf-Lausward aus 1960 

fortgesetzt und abgeschlossen. 

Schwerpunkte waren jetzt die 

Sicherheitseinrichtungen sowie 

der 16 2 / 3 

-Hz-Teil und dabei besonders 

der zweite Bahnstromgenerator 

mit von 25 auf 

34 MW gesteigerter Leistung. 

Der 20 Seiten lange Beitrag 

[3] war de facto ein komprimiertes 

Fachbuch zum Thema, 

das von den Anfängen bis zum 

aktuellen Stand alle wichtigen 

Aspekte des Aufbaus und der 

Physik der Objekte anschaulich 

darstellte und auch bewertete. 

Der thematisch passend folgende 

Bericht [6] verglich die 

Bild 3: Weichenheizleistungen (Bild 10 aus [5]). 

in Frage gekommenen Bauarten 

von „Höchstspannungskabeln“, 

erklärte die Entscheidung 

für den gewählten Typ 

und beschrieb dessen Aufbau 

und Eigenschaften sowie Verlegung, 

Montage und Prüfungen 

im Anwendungsfall. 

Mit der fortschreitenden 

Streckenelektrifizierung konnten 

auch elektrische Weichenheizungen 

wirtschaftlich aus 

dem Fahrleitungsnetz versorgt 

werden; ihr Anschluss an die 

öffentliche Versorgung war 

und ist wegen der im Jahresverlauf 

extrem geringen Nutzung 

nur in Ausnahmefällen 

vertretbar. Neben der Technik 

zeigte [5] auch Leistungsdaten 

(Bild 3), die gerade 

im vergangenen 

Winter Gesprächsstoff 

boten. 

Als epochal galt 

seinerzeit der Bericht 

[9], dessen Themen 

den Umfang 

rechtfertigten. Auslöser 

waren ein 

Wunsch des ORE, die 

Kraftmessmethoden 

verschiedener europäischer 

Bahnen direkt 

zu vergleichen, 

und die kommende 

Bo’Bo‘-Lokomotivserie 

Re 4/4 II, die trotz 

20 t Radsatzlast 

möglichst hohe Geschwindigkeit 

in den vielen 300-m-Bögen 

besonders auf der Gotthardbahn 

erlauben sollte. Die gezeigten, 

leider hier nicht gut 

reproduzierbaren Ergebnisse 

zeigten deutlich den Einfluss 

verschiedener Radsatzlagerungen 

und der Drehgestellkupplung, 

besonders aber auch der 

Gleislagequalität. 

Schweizerisch knapp und 

präzise war die Vorstellung 

neuer Fahrzeuge für die 9 km 

lange, mit 70 ‰ „steilste normalspurige 

Adhäsionsbahn Europas“ 

in Zürich [4]. Sie benutzt 

auf 1 km Länge die mit 

15 kV 16 2 / 3 

Hz betriebene Sihltalbahn 

mit (Bild 4). Die 

Bild 4: Triebwagen Be 4/4 Uetlibergbahn für 

DC 1 200 V mit außermittigem Stromabnehmer 

(Bild 7 in [4]). 


Historie Journal 

Bild 5: Niederspannungsstufensteuerung 

EEC-Lokomotive für British 

Rail (Bild 8 in [10]). 

Tabellenspalten von links: 

Fahrstufen von 0 bis 40 – Stellung 

langsame Schaltwerk-Hilfswelle 

Stufe 0 bis 31 und dann 0 bis 22 

– Stellung schnel le Hilfswelle mehrfach 

0 bis 7 oder 6; 

von rechts: Feldschwächschütze für 

Fahrstufen 0 bis 38 und für 39 und 

40 – Gruppenschalter für feste und 

für Stufenwicklungen Hauptumspanner 

sekundär 

elektrotechnischen Besonderheiten 

der Fahrleitungsanlagen 

und der Triebfahrzeuge hierfür 

sind gerade wieder aktuell. 

Im Kontrast dazu stand der 

Konferenzbericht [10], mit 24 

Seiten der umfangreichste Beitrag 

des Jahres. Die persönlichen 

Kontakte unter den 

Obermaschinen ingenieuren 

der europäischen Bahnen waren 

damals sehr eng und verpflichteten 

somit. Ferner war 

Großbritannien das zweite 

Land nach Frankreich, das sich 

1956 bei seinen weiteren Streckenelektrifizierungen 

für 

1 AC 50 Hz entschieden hatte; 

vermutlich galt also das Treffen 

als ähnlich wichtig wie 

1956 die Tagung in Lille. Der 

Bericht stellte die Konzepte 

fünf neuer Bo’Bo‘-Lokomotivbaureihen 

für 25 kV / 6,25 kV 

50 Hz vor mit ausführlicher 

Kenndatentabelle, großformatigen 

Hauptstromschaltbildern 

und Zugkraft-Geschwindigkeit-Diagrammen 

sowie natür- 

lich Texten. Zur Umwandlung 

dienten überwiegend noch 

mehranodige oder einanodige 

Hg-Gleichrichter (Bild 5). Das 

Funktionsschema eines zugehörigen 

Niederspannungs-Nockenschaltwerks 

vermittelt 

eine Ahnung vom damaligen 

Aufwand bei den elektromechanischen 

Stufensteuerungen 

(Bild 6). Nur eine der Serien 

sollte Halbleitergleichrichter 

bekommenn – wobei noch offen 

war ob Ge- oder Si-Zellen 

– und nur diese eine elektrische 

Widerstandsbremse. Hintergedanke 

der eb-Herausgeber 

mag aber auch der Unterschied 

zu aktuellen deutschen 

Lokomotiven gewesen sein, 

die schon durchweg Si-Gleichrichter 

und Widerstandsbremse 

hatten. Eine solche Beschreibung 

in den Heften 4 

und 5 wird im Teil 2 zusammen 

mit gleichartigen Beiträgen 

referiert [7]. 

Die Si-Gleichrichter drangen 

auch in den Unterwerken 

von DC-Bahnen vor (Bild 7) [8]. 

Über die neue Zugspitz- 

Seilbahn erfuhr man in [11] etwas 

zur Vorgeschichte sowie 

einige Hauptdaten (Bild 8, 

Tabelle 1). 

Das recht ausführliche Referat 

zum Geschäftsjahr 1960 

bei der DB [12] meldete wichtige 

Betriebs- und Finanzdaten, 

darunter um 13 % gegen 

Vorjahr auf 6,2 Mrd. DEM gestiegene 

Fremdverbindlichkeiten 

als Folge der riesigen, zum 

erheblichen Teil selbst zu finanzierenden 

Modernisierungsinvestitionen. 

Als Details 

las man, dass „zur Vertiefung 

der betriebswirtschaftlichen 

Arbeiten ... fünf Betriebswirtschaftler 

eingestellt und den 

Bundesbahndirektionen zugewiesen“ 

wurden, dass 17 Stellen 

im Lochkartenverfahren 

67 Anwendungsgebiete bearbeiteten 

und dass Mitte 1961 

eine elektronische Großrechenanlage 

in Betrieb gehen 

sollte. 

In den Rubiken Kurznachrichten 

und Mitteilungen standen 

viele interessante Meldungen, 

deren genaue Fundstellen 

hier ausgespart bleiben sollen. 

Im Heft 2 wurde 

auf vier Seiten über 

die 6. Tagung „Moderne 

Schienenfahrzeuge“ 

in Graz berichtet. 

Die auf der 

Höllentalbahn entbehrlich 

gewordene 

50-Hz-Lokomotive 

E 244.22 der AEG 

sollte umgebaut 

werden zur Zweifrequenzlokomotive 

für den Einsatz im 

Raum Saarbrücken. 

Die LEW „Hans 

Beimler“ in Hennigsdorf 

bauten 

zwei Co’Co‘-Versuchslokomotiven, 

kurzfristig von Hgauf 

Si-Gleich richter 

umprojektiert, für 

25 kV 50 Hz in der 

Hoffnung auf Exportgeschäfte, 

kamen 

damit aber 

später nur auf der 

Bild 6: Schema einanodiger Hg-Gleichrichter 

Rübelandbahn zum Excitron (Bild 9 in [10]). 

Erfolg. Die IEC-Publikation 

Regeln für B Vakuumverschluss H Kathode 

A Anodenanschluss G Quecksilber 

C Hauptanode J Entionisierungsgitter 

Bahnmotoren erschien 

als 4. Ausga- 

E Zündstrahl 

L Kathodenanschluss 

D Zündanode 

K Kühlschlangen 

be; Assistenz bei der F Zündmagnetspule M Zündanodenanschluss 

nationalen Anpassung 

der VDE 0535 

war 1963/64 eine der Anfängertaten 

des heutigen Berich- 

und kostete 34,00 DEM. 

Müller; es war 138 Seiten stark 

ters. Im Heft 4 warb der Verlag Zeitgeschichtlich berührt im 

Oldenbourg nun auch für das Heft 5 ein Kurzbericht über 

„vor kurzem“ erschienene broschierte 

Sonderheft Elektrische VDE-Hauses in Frankfurt 

die Einweihung des neuen 

Fahrzeugantriebe – Grundzüge 

der Theorie und Berechlee, 

zusammen mit ebenfalls 

(Main) an der Stresemannalnung 

von Prof. Dr.-Ing. Paul neuem Sitz von VDEW und 

ZVEI. Zwölf Jahre nach Grün- 

Bild 7: Umformer, Hg-Gleichrichter und Si-Gleichrichter im Unterwerk 

Hallesches Tor U-Bahn Berlin (Bild 1 in [8]). 


219

Journal Historie 

Tabelle 1: Hauptdaten Seilbahn Eibsee – 

Zugspitze [11]. 

Höhen über Meer 

Talstation 

Bergstation 

Zwischenstützen 

Zahl 

Masthöhen 

Längen 

oberste Spannweite 

gesamt 

Seildurchmesser 

Tragseile 

Zugseil 

m 

m 

m 

m 

m 

mm 

mm 

1 005 

2 943 

2 

64 und 85 

2 700 

≈ 4 500 

2 x 46 

28 

Kabinen 

Personenzahl 2 x 44 

Bild 8: Seilbahntrasse Eibsee – Zugspitze (Bild 1 in [11]). 

Leistungs fähigkeit 

Fahrge schwindigkeit 

Antriebsleistung 

m/s 

kW 

≤10 

≤565 

dung der Bundesrepublik war 

der hoch angesehene Autor 

(64) überzeugt, dass „auch die 

Spitzenverbände der Elektrotechnik 

... zurückgehen werden, 

wenn Berlin eines Tages 

wieder Zentrale des Reiches 

werden wird.“ 

Weiterer Stoff dazu waren 

Elektrifizierungen, Streckennetzpläne 

stets vom Verlag einheitlich 

gezeichnet, sowie Fahrzeugbeschaffungen 

in und für 

Brasilien, Portugal, Belgien, Indien, 

Raum London, Norwegen, 

Italien, Frankreich, Ungarn und 

Luxemburg. Besonderheit bei 

den Nahverkehrsprojekten war 

eine Tunnelstandseilbahn in 

Haifa. 

Uwe Behmann 

Hauptbeiträge Jahrgang 32 

(1961) Hefte 1 bis 6 

[1] Klüsche, Wilhelm: Der elektrische 

Zugbetrieb der Deutschen 

Bundesbahn im Jahre 1960. In: 

Elektrische Bahnen 32 (1961, 

H. 1, S. 1–12. 

[2] von Weihe, Alfred; Riedlinger, 

Rudolf; Christ, Walter: Das 

Dampfkraftwerk Düsseldorf- 

Lausward und seine Einbeziehung 

in die Energieversorgung 

der Deutschen Bundesbahn. In: 


H. 1, S. 12–23 (Fortsetzung und 

Schluss zu Heft 12/1960). 

[3] Mertlich, Karl: Neuere Entwicklungen 

auf dem Gebiet der Kabel 

und Leitungen. In: Elektrische 

Bahnen 32 (1961), H. 2, 

S. 25–34; H. 3, S. 50–59. 

[4] Egli, Fred: Der neue Pendelzug 

der Uetlibergbahn. In: Elektrische 


S. 35–38. 

[5] Matthäi, Ernst: Elektrische Weichenbeheizung. 

In: Elektrische 

Bahnen 32 (1961), H. 3, S. 45–50. 

[6] Schmidt, Bruno: Das 110-kV- 

Gasinnendruckkabel im Unterwerk 

Haltingen der Deutschen 

Bundesbahn nach zweijährigem 

Betrieb. In: Elektrische Bahnen 

32 (1961), H. 3, S. 60–64. 

[7] Marten, Fritz: Die elektrische 

Ausrüstung der Mehrsystemlokomotive 

E 320.21 der Deutschen 

Bundesbahn. In: Elektrische 


S. 69–76; H. 5, S. 110–119. 

[8] Janetschke, Erwin: Silizium- 

Gleichrichter in Schnellbahnunterwerken. 


32 (1961), H. 4, S. 77–84. 

[9] Weber, Hans Heinrich: Zur 

direkten Messung der Kräfte 

zwischen Rad und Schiene. In: 


H. 5, S. 93–110; Berichtigung 

in H. 7, S. 168. 

[10] Peters, Albert; Kiepfer, Hans- 

Helmut: Die Elektrisierungskonferenz 

der Britischen Eisenbahn. 


32 (1961), H. 6, S. 121–133; 

H. 8, S. 181–191. 

[11] N. N.: Eine neue Seilbahn 

zur Zugspitze. In: Elektrische 


S. 134–135. 

[12] N. N.: Auszug aus dem vorläufigen 

Geschäftsbericht der 

Deutschen Bundesbahn – Geschäftsjahr 

1960. In: Elektrische 


S. 135–141. 

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Termine 

Messen, Tagungen, Fachausstellungen 

Zukunftsfrage Verkehr (ÖPNV-Forum) 

Nordic Rail 

22.06.2011 PBV Planungsbüro für Verkehr 

Berlin (DE) Fon: +49 30 29668060, 

E-Mail: w.brohm@pbv-berlin.de, 

Internet: www1.messe-berlin.de 

04.–06.10.2010 Elmia 

Jönköping (SE) Fon: +46 36 152230, Fax: +46 36 164692, 

E-Mail: jorgen.nystrom@elmia.se, 

Internet: www.elmia.se/nordicrail 

DMG-Fachsymposium − 

„Lokomotiven und grüne Technologien“ 

23.08.2011 Deutsche Maschinentechnische Gesellschaft e.V. 

Chemnitz (DE) Bezirksgruppe Ost 

Fon: +49 371 50348-282, Fax: -280, 

E-Mail: sabine.felgnervoith.com, 

Internet: www.dmg-berlin.info 

6. Internationaler Eisenbahnkongress 

05.–06.10.2011 VDV Akademie 

Frankfurt/M. (DE) Fon: +49 221 57979-173, Fax: -8171, 

E-Mail: akademie@vdv.de, 

Internet: www.akademie-vdv.de/ 

DMG-Forum für Innovative Bahnsysteme 

suissetraffic 2011 

06.–09.09.2011 BEA bern expo AG 

Bern (CH) Fon: +41 31 34011-49, Fax: -44, 

E-Mail: info@beaexpo.ch, 

Internet: www.suissetraffic.ch 

13.-15.10.2011 Deutsche Maschinentechnische Gesellschaft E.V. 

Freiburg (DE) Bezirksgruppe Mitte 

Fon: + 49 6101-43956, 

E-Mail: bernd.rockenfelt@gmx.de, 

Internet: www.dmg-berlin 

40. Tagung Moderne Schienenfahrzeuge 

11.-14.09.2011 Technische Universtität Graz 

Graz (AT) Fon: +43 316 8736216, Fax: 816896, 

E-Mail: peter.veit@TUGraz.at, 

Internet: www.schienenfahrzeugtagung.at 

11. Signal+Draht-Kongress 

03.–04.11.2011 DVV Media Group GmbH 

Fulda (DE) c/o punktgenau GmbH 

Fon: +49 40 23714-470, Fax: -471, 

E-Mail: eurailpress-events@dvvmedia.com 

ÖVG-Fahrwegtagung 

STUVA-Tagung‘11 

27.–29.09.2011 Österreichische Verkehrswissenschaftliche 

Salzburg (AU) Gesellschaft (ÖVG) 

Fon: +43 1 5879727, Fax: +43 1 5853615, 

E-Mail: office@oevg.at, 

Internet: www.oevg.at 

06.–08.12.2011 Studiengesellschaft für 

Berlin (DE) unterirdische Verkehrsanlagen e.V. 

Fon: +49 221 5979-50, Fax: -550, 

E-Mail: info@stuva.de, 

Internet: www.stuva.de

Termine 

Messen, Tagungen, Fachausstellungen 

Zukunftsfrage Verkehr (ÖPNV-Forum) 

Nordic Rail 

22.06.2011 PBV Planungsbüro für Verkehr 

Berlin (DE) Fon: +49 30 29668060, 

E-Mail: w.brohm@pbv-berlin.de, 

Internet: www1.messe-berlin.de 

04.–06.10.2010 Elmia 

Jönköping (SE) Fon: +46 36 152230, Fax: +46 36 164692, 

E-Mail: jorgen.nystrom@elmia.se, 

Internet: www.elmia.se/nordicrail 

DMG-Fachsymposium − 

„Lokomotiven und grüne Technologien“ 

23.08.2011 Deutsche Maschinentechnische Gesellschaft e.V. 

Chemnitz (DE) Bezirksgruppe Ost 

Fon: +49 371 50348-282, Fax: -280, 

E-Mail: sabine.felgnervoith.com, 

Internet: www.dmg-berlin.info 

6. Internationaler Eisenbahnkongress 

05.–06.10.2011 VDV Akademie 

Frankfurt/M. (DE) Fon: +49 221 57979-173, Fax: -8171, 

E-Mail: akademie@vdv.de, 

Internet: www.akademie-vdv.de/ 

DMG-Forum für Innovative Bahnsysteme 

suissetraffic 2011 

06.–09.09.2011 BEA bern expo AG 

Bern (CH) Fon: +41 31 34011-49, Fax: -44, 

E-Mail: info@beaexpo.ch, 

Internet: www.suissetraffic.ch 

13.-15.10.2011 Deutsche Maschinentechnische Gesellschaft E.V. 

Freiburg (DE) Bezirksgruppe Mitte 

Fon: + 49 6101-43956, 

E-Mail: bernd.rockenfelt@gmx.de, 

Internet: www.dmg-berlin 

40. Tagung Moderne Schienenfahrzeuge 

11.-14.09.2011 Technische Universtität Graz 

Graz (AT) Fon: +43 316 8736216, Fax: 816896, 

E-Mail: peter.veit@TUGraz.at, 

Internet: www.schienenfahrzeugtagung.at 

11. Signal+Draht-Kongress 

03.–04.11.2011 DVV Media Group GmbH 

Fulda (DE) c/o punktgenau GmbH 

Fon: +49 40 23714-470, Fax: -471, 

E-Mail: eurailpress-events@dvvmedia.com 

ÖVG-Fahrwegtagung 

STUVA-Tagung‘11 

27.–29.09.2011 Österreichische Verkehrswissenschaftliche 

Salzburg (AU) Gesellschaft (ÖVG) 

Fon: +43 1 5879727, Fax: +43 1 5853615, 

E-Mail: office@oevg.at, 

Internet: www.oevg.at 

06.–08.12.2011 Studiengesellschaft für 

Berlin (DE) unterirdische Verkehrsanlagen e.V. 

Fon: +49 221 5979-50, Fax: -550, 

E-Mail: info@stuva.de, 

Internet: www.stuva.de

eb - Elektrische Bahnen High-voltage DC power supply (Vorschau)

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