eb - Elektrische Bahnen Hochgeschwindigkeitstriebzüge Velaro D Baureihe 407 der DB (Vorschau)
29.04.2014 • Aufrufe
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eb - Elektrische Bahnen Hochgeschwindigkeitstriebzüge Velaro D Baureihe 407 der DB (Vorschau)

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www.<strong>eb</strong>-info.eu<br />

<strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong><br />

Elektrotechnik<br />

im Verkehrswesen<br />

B 2580<br />

4/2014<br />

April<br />

Standpunkt<br />

Ralf Hickethier, SPL Powerlines Germany<br />

Fokus<br />

Praxis<br />

Hochgeschwindigkeitstri<strong>eb</strong>züge <strong>Velaro</strong> D <strong>Baureihe</strong> <strong>407</strong> <strong>der</strong> <strong>DB</strong><br />

Erfahrungen des Betreibers einer integrierten Bahn – Teil 1<br />

Thema<br />

<strong>Bahnen</strong>ergiemessung und -rückspeisung bei den <strong>DB</strong>-Verkehrsunternehmen<br />

Wechselstrom-Elektrifizierung – die Zukunft <strong>der</strong> elektrischen Traktion<br />

Revision <strong>der</strong> <strong>Bahnen</strong>ergie-Laufwasserkraftwerke an <strong>der</strong> mittleren Donau<br />

Forum<br />

Leserforum<br />

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

Frequenzkomponenten des Bahnstromlastgangs –<br />

Zusammenhänge mit dem Bahnbetri<strong>eb</strong><br />

Fahrleitungsanlagen<br />

Elektrotechnische Ausrüstung <strong>der</strong> Strecke Zhengzhou – Xi’an in China<br />

Interoperabilität in Europa – Länge <strong>der</strong> Stromabnehmerwippen<br />

Fahrdrahtschäden in Streckentrennungen – Härte und Zugfestigkeit<br />

Historie<br />

Anfänge und weitere Entwicklungen <strong>der</strong> elektrischen Traktion in Frankreich<br />

Erfahrungen des Betreibers einer integrierten Bahn – Teil 2<br />

<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> im Jahre 1939 – Teil 1<br />

Suchmeldung

Grundlagen zu <strong>Elektrische</strong>n Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen<br />

und ihrer Energieversorgung<br />

Das Buch wendet sich an Studierende <strong>der</strong> elektrischen Energietechnik, <strong>der</strong> Regelungstechnik und<br />

des Maschinenbaus. Es gibt einen Überblick über die Grundlagen <strong>der</strong> elektrischen Zugför<strong>der</strong>ung<br />

und beschreibt schwerpunktmäßig die Drehstromantri<strong>eb</strong>stechnik. Danach wird die Energieversorgung<br />

<strong>der</strong> <strong>Bahnen</strong> (16 2/3 Hz, 50 Hz, GS) unter beson<strong>der</strong>er Berücksichtigung <strong>der</strong> Leistungselektronik<br />

und <strong>der</strong> Netzrückwirkungen behandelt.<br />

Die dritte Auflage berücksichtigt maßg<strong>eb</strong>liche Entwicklungen, die ihren Weg in die Bahnpraxis<br />

gefunden haben o<strong>der</strong> bald finden werden. Dies betrifft beson<strong>der</strong>s die Technik <strong>der</strong> permanenterregten<br />

Synchronmaschinen sowie des umrichtergeführten Mittelfrequenz-Transformators zum<br />

Ersatz des beson<strong>der</strong>s bei <strong>der</strong> Bahnstromfrequenz 16 2/3 Hz sehr schweren Haupttransformators,<br />

neue Zweikraft- o<strong>der</strong> Hybrid-Fahrzeuge sowie die neue Topologie des Modularen Multilevel<br />

Converters (MMC) in <strong>der</strong> Bahnstromerzeugung 16 2/3 Hz.<br />

Andreas Steimel<br />

3. Auflage 2014, 416 Seiten, 170 x 240 mm<br />

Broschur mit interaktivem eBook (Online-Lesezugriff im MediaCenter)<br />

ISBN: 978-3-8356-7134-8<br />

Preis: € 57,–<br />

DIV Deutscher Industrieverlag GmbH, Arnulfstr. 124, 80636 München<br />

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Firma/Institution<br />

___ Ex.<br />

<strong>Elektrische</strong> Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge und ihre Energieversorgung<br />

3. Auflage – ISBN: 978-3-8356-7134-8<br />

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dass ich vom DIV Deutscher Industrieverlag o<strong>der</strong> vom Vulkan-Verlag per Post, per Telefon, per Telefax, per E-Mail, nicht über interessante, fachspezifische Medien und Informationsang<strong>eb</strong>ote informiert und beworben werde.<br />

Diese Erklärung kann ich mit Wirkung für die Zukunft je<strong>der</strong>zeit wi<strong>der</strong>rufen.

Standpunkt<br />

135 Jahre Elektrifizierung von<br />

Bahnstrecken<br />

Als Werner von Siemens 1879 auf <strong>der</strong> Berliner<br />

Gewerbeausstellung die für eine Cottbusser<br />

Grubenbahn vorgesehene <strong>Elektrische</strong> Bahn<br />

vorstellte, ahnte er nicht, welche Revolution<br />

des Eisenbahnwesens sein neuer Antri<strong>eb</strong> auslösen<br />

würde. Der Wunsch nach Elektromobilität, war bereits<br />

viel früher vorhanden. Im Jahre 1838 überquerte <strong>der</strong><br />

deutsche Ingenieur Moritz Hermann von Jacobi mit<br />

einem elektrisch angetri<strong>eb</strong>enen, aus einer Zink-Platin-<br />

Batterie gespeisten Boot die Newa in Stankt Petersburg.<br />

Erst mit Einführung ortsfester Stromerzeuger<br />

und <strong>der</strong> Speisung <strong>der</strong> Lokomotiven über Oberleitungen<br />

o<strong>der</strong> Stromschienen machten die im 19. Jahrhun<strong>der</strong>t<br />

durchgeführten Entwicklungen zum elektrischen<br />

Antri<strong>eb</strong> von Fahrzeugen anwendungstauglich.<br />

Seit diesem Zeitpunkt hat sich <strong>der</strong> Verkehr auf Schienen<br />

stark verän<strong>der</strong>t. Hochgeschwindigkeitszüge fahren<br />

mit 350 km/h Betri<strong>eb</strong>sgeschwindigkeit über die Schienenstränge,<br />

die Grenzen nach oben scheinen dabei<br />

noch nicht erreicht. Weltweit hat sich die elektrische<br />

Zugför<strong>der</strong>ung als die leistungsstärkste, schnellste und<br />

umweltfreundlichste Beför<strong>der</strong>ung von Personen und<br />

Gütern durchgesetzt. Bei <strong>der</strong> Elektrifizierung von Eisenbahnstrecken<br />

sind leistungsstarke Oberleitungen n<strong>eb</strong>en<br />

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgungsanlagen und elektrischen<br />

Antri<strong>eb</strong>en auf den Zügen die wichtigste Komponente.<br />

Nach <strong>der</strong> Verwendung von Stromschienen, die im Fahrweg<br />

integriert waren, wurde bereits 1881 auf <strong>der</strong> Pariser<br />

Elektrizitätsausstellung die erste Überkopf-Energiezuführung<br />

mit einer Schlitzrohrfahrleitung für eine Trambahn<br />

ausgestellt. Viele Ingenieure und Tüftler entwickelten<br />

in den vergangenen 135 Jahren die heutigen Oberleitungsbauarten.<br />

Dabei wurden auch neue Legierungen<br />

auf Kupferbasis vor allem für Fahrdrähte anwendungsreif<br />

entwickelt, welche den gestiegenen Anfor<strong>der</strong>ungen<br />

in Bezug auf Geschwindigkeiten, Stromtragfähigkeiten<br />

und Zugfestigkeiten entsprechen.<br />

Die Entwicklung <strong>der</strong> elektrischen Zugför<strong>der</strong>ung ist<br />

in den einzelnen Län<strong>der</strong>n unterschiedlich verlaufen und<br />

hat unterschiedliche Ausmaße erreicht. Entsprechend<br />

dem Stand <strong>der</strong> Technik am Beginn <strong>der</strong> Elektrifizierung<br />

wurden unterschiedliche Stromarten verwendet, die<br />

an den Län<strong>der</strong>grenzen noch heute spürbar sind. Der<br />

prozentuale Anteil von elektrifizierten Strecken in den<br />

Län<strong>der</strong>n mit hohem Anteil <strong>der</strong> Bahnelektrifizierung<br />

und die Entwicklung in Län<strong>der</strong>n, bei denen die Elektrifizierung<br />

bisher noch nicht so ausgeprägt war, zeigen<br />

den hohen Stellenwert umweltfreundlicher <strong>Bahnen</strong>.<br />

Der Elektrifizierungsgrad <strong>der</strong> <strong>Bahnen</strong> in Deutschland<br />

ist dabei jedoch geringer als in vielen Nachbarlän<strong>der</strong>n.<br />

Deshalb stellt sich die Frage, ob hier genug getan wird,<br />

um die wachsenden Verkehrsströme von <strong>der</strong> Straße<br />

auf attraktive, elektrisch betri<strong>eb</strong>ene <strong>Bahnen</strong> zu lenken.<br />

Da sich Menschen und Güter nicht mit einer<br />

App und einem Smartphone von A nach B beför<strong>der</strong>n<br />

o<strong>der</strong> transportieren lassen, ist es notwendig,<br />

für den Personen- und Güterverkehr<br />

mehr attraktive, leistungsstarke und umweltschonende<br />

Schienenverbindungen anzubieten<br />

als bisher. Die Nachbarstaaten Deutschlands<br />

in <strong>der</strong> Alpenregion haben diesbezüglich in <strong>der</strong><br />

Vergangenheit mehr Weitsicht bewiesen.<br />

Im nördlichen Nachbarland Dänemark erl<strong>eb</strong>t<br />

die Bahnelektrifizierung gegenwärtig einen enormen<br />

Aufschwung. Hier gab es bisher nur eine durchgehende<br />

elektrische Verbindung zwischen Padborg,<br />

Kopenhagen und Helsingør. Der Elektrifizierungsgrad<br />

war mit rund 25 % eher unbedeutend. In den kommenden<br />

zehn Jahren sollen mit einem nationalen Elektrifizierungsprogramm<br />

rund 800 km Eisenbahnstrecke<br />

neu elektrifiziert werden. Damit zieht Dänemark an<br />

Deutschland bezüglich des Elektrifizierungsgrads vorbei!<br />

Parallel dazu erl<strong>eb</strong>t gerade die Eisenbahn in <strong>der</strong>en<br />

Mutterland England eine Renaissance. Network Rail hat<br />

in den letzten Jahren auf Grund von Privatisierungen Investitionen<br />

in die Schieneninfrastruktur vernachlässigt.<br />

Mit einer nationalen Elektrifizierungsoffensive soll dieser<br />

Rückstand in den kommenden Jahren mit <strong>der</strong> Neuelektrifizierung<br />

von rund 4 500 km Eisenbahnstrecken kompensiert<br />

werden. Die beiden letzten Jahrzehnte wurden<br />

durch Ausbau- und Elektrifizierungsprogramme in China<br />

und Spanien geprägt. In diesen Län<strong>der</strong>n entstanden<br />

die weltweit leistungsstärksten Hochgeschwindigkeitsnetze.<br />

Die Elektrifizierungsvorhaben in England und<br />

Dänemark werden die in Europa tätigen Bahnelektrifizierungsfirmen<br />

vor die Herausfor<strong>der</strong>ung stellen, gut<br />

ausg<strong>eb</strong>ildete Oberleitungsmontagekräfte und die dafür<br />

notwendige Montagetechnik zur Verfügung zu haben.<br />

Diese Entwicklung zeigt die Bedeutung <strong>der</strong> Bahnelektrifizierung.<br />

Lei<strong>der</strong> wird oft <strong>der</strong> Aufwand für die<br />

Elektrifizierungsprojekte von den Verantwortlichen,<br />

die mit <strong>der</strong> praktischen Umsetzung <strong>der</strong> Schieneninfrastrukturprojekte<br />

befasst sind, unterschätzt. Zudem wird<br />

das Umfeld für die Montage von Oberleitungsanlagen<br />

zunehmend unattraktiver, sodass es schwieriger wird,<br />

junge Menschen für die Tätigkeit eines Oberleitungsmonteurs<br />

zu gewinnen. Es besteht eine große Aufgabe<br />

darin, die Bahnelektrifizierung für junge Arbeitskräfte attraktiver<br />

zu machen. Ohne leistungsfähige Oberleitungen<br />

sind Bahnsysteme <strong>der</strong> Zukunft undenkbar.<br />

Ralf Hickethier<br />

SPL Powerlines Germany GmbH<br />

Geschäftsführer, Bereichsleiter Fernverkehr<br />

112 (2014) Heft 4<br />

161

Inhalt<br />

4 / 2014<br />

<strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong><br />

Elektrotechnik<br />

im Verkehrswesen<br />

164 <br />

Fokus<br />

Praxis<br />

Hochgeschwindigkeitstri<strong>eb</strong>züge <strong>Velaro</strong> D<br />

<strong>Baureihe</strong> <strong>407</strong> <strong>der</strong> <strong>DB</strong><br />

166 <br />

Standpunkt<br />

161 Ralf Hickethier<br />

135 Jahre Elektrifizierung von Bahnstrecken<br />

168 <br />

Erfahrungen des Betreibers einer<br />

integrierten Bahn – Teil 1<br />

Thema<br />

S. Graßmann, U. Behmann<br />

<strong>Bahnen</strong>ergiemessung und -rückspeisung<br />

bei den <strong>DB</strong>-Verkehrsunternehmen<br />

172 UNTERWERK<br />

C<br />

RFF/<br />

RTE<br />

3 AC 225 kV 50 Hz<br />

€<br />

Bereits bewertet: Reduktion des Energi<strong>eb</strong>edarfs<br />

für Traktion durch Bremsenergie<br />

Reduktion <strong>der</strong> Anschlussleistung<br />

€ durch Spitzenabbau dank Speicherung<br />

1 AC 25 kV 50 Hz<br />

BAHNHOF<br />

Verteiler<br />

3 AC 230-400 V 50 Hz<br />

DEMONSTRATOR<br />

C Zähler<br />

Speicherung Energie-Management PV<br />

€<br />

C SNCF/<br />

ERDF<br />

3 AC 20 kV 50 Hz<br />

«Grid Parity» Reduktion des Energi<strong>eb</strong>edarfs<br />

des Bahnhofes o<strong>der</strong> Einnahmen aus<br />

Verkauf zum Tarif Nie<strong>der</strong>spannung<br />

Wechselstrom-Elektrifizierung – die<br />

Zukunft <strong>der</strong> elektrischen Traktion<br />

176 <br />

Revision <strong>der</strong> <strong>Bahnen</strong>ergie-Laufwasserkraftwerke<br />

an <strong>der</strong> mittleren Donau<br />

Forum<br />

Titelbild<br />

Nachtexpress-Zug, Ungarn<br />

© RolandBarat<br />

179 Leserforum

Inhalt<br />

180<br />

Hauptbeiträge<br />

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

Fahrplanmäßige Abfahrt<br />

zur Sekunde XX:XX:00<br />

reduzierte Last<br />

Abfahrbereitschaft<br />

herstellen<br />

214 <br />

Historie<br />

erhöhte Last<br />

Synchronisierung<br />

<strong>der</strong> Beschleunigungsvorgänge<br />

J. Bosch<br />

Frequenzkomponenten des Bahnstromlastgangs –<br />

Zusammenhänge mit dem Bahnbetri<strong>eb</strong><br />

Frequency components of the railway electricity load profile –<br />

linkages with the railway operation<br />

Composantes spectrales de la courbe de charge –<br />

les incidences sur le trafic ferroviaire<br />

Fahrleitungsanlagen<br />

218 <br />

Anfänge und weitere Entwicklungen <strong>der</strong><br />

elektrischen Traktion in Frankreich<br />

Erfahrungen des Betreibers einer<br />

integrierten Bahn – Teil 2<br />

188 <br />

222 <br />

198 <br />

R. Puschmann, K. Li, K. Wang<br />

Elektrotechnische Ausrüstung <strong>der</strong> Strecke<br />

Zhengzhou – Xi’an in China<br />

Electrical fixed installations of high-speed line<br />

Zhengzhou − Xi’an in China<br />

Autotransformatoren<br />

Installations fixes de traction électrique de la LGV<br />

Zhengzhou 4 – Xi’an 4 en Chine<br />

4<br />

4<br />

5<br />

5<br />

Längskupplung 2 x 27,5 kV<br />

5 5<br />

<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> im Jahre 1939 – Teil 1<br />

227 Suchmeldung<br />

Nachrichten<br />

228 <strong>Bahnen</strong><br />

233 Energie und Umwelt<br />

8<br />

5 5 5 5 5<br />

8<br />

8 8<br />

3 3<br />

3 3<br />

233 Unternehmen<br />

207 250<br />

1 2 1 2 1 2 1 2<br />

Streckenabgänge 2 x 27,5 kV<br />

F. Kurzweil, G. Hofbauer<br />

Interoperabilität in Europa –<br />

Länge <strong>der</strong> Stromabnehmerwippen<br />

450<br />

Interoperability in Europe – length of panthograph heads<br />

400<br />

Interopérabilité en Europe – longueur des archets de pantographe<br />

N/mm 2<br />

350<br />

300<br />

200<br />

150<br />

3<br />

235 Personen<br />

236 Berichtigungen<br />

240 Impressum<br />

U3 Termine<br />

R m<br />

P. Hayoz, U. Wili, R.-D. Rogler, G. Kitzrow, F. Pupke<br />

100<br />

50<br />

0<br />

9 6 8 2 1 7<br />

Fahrdrahtschäden in Streckentrennungen – Härte und<br />

Zugfestigkeit<br />

Contact wire damage at insulated overlaps – hardness and strength<br />

Dégâts à la ligne de contact dans les sectionement – dureté<br />

et résistance à la traction

Fokus Praxis<br />

Hochgeschwindigkeitstri<strong>eb</strong>züge<br />

<strong>Velaro</strong> D <strong>Baureihe</strong> <strong>407</strong> <strong>der</strong> <strong>DB</strong><br />

Die <strong>DB</strong> hat die ersten von 16 bestellten interoperablen ICE-Hochgeschwindigkeitstri<strong>eb</strong>zügen <strong>Baureihe</strong><br />

<strong>407</strong> bekommen, die von <strong>der</strong> Plattform <strong>Velaro</strong> stammen. Für unbestimmte Zeit braucht <strong>der</strong><br />

Hersteller acht Züge, um damit die Zulassung in zwei Nachbarlän<strong>der</strong>n zu betreiben.<br />

Bild 1:<br />

Tri<strong>eb</strong>zug <strong>Velaro</strong> D, <strong>DB</strong>-<strong>Baureihe</strong> <strong>407</strong>, in Frankfurt (Main) Flughafen Fernbahnhof<br />

(Fotos: Siemens).<br />

Der Hochgeschwindigkeitszug <strong>Velaro</strong> D ist nach den<br />

Generationen E für Spanien [1], RUS für Russland [2]<br />

und CN für China die vierte aus <strong>der</strong> Plattform (Bild 1<br />

und Tabelle 1). Weltweit fahren rund 350 solcher<br />

Züge, einer kostet je nach Konfiguration und Ausstattung<br />

25 bis 35 Mio. EUR.<br />

TABELLE 1<br />

Hauptdaten Tri<strong>eb</strong>zug <strong>Velaro</strong> D, <strong>DB</strong>-<strong>Baureihe</strong> <strong>407</strong>.<br />

Fahrleitungsnennspannungen 1 AC 15 kV 16 2 /3 Hz und<br />

25 kV 50 Hz, DC 3 kV und 1,5 kV<br />

Spurweite mm 1 435<br />

Länge m 200,7<br />

Leermasse<br />

Besetztmasse 1<br />

t<br />

t<br />

454<br />

495<br />

Anfahrzugkraft kN 300<br />

größte Traktionsleistung bei AC<br />

bei DC<br />

Höchstgeschwindigkeit bei AC 2<br />

bei DC<br />

kW<br />

kW<br />

km/h<br />

km/h<br />

8 000<br />

4 200<br />

320<br />

220<br />

größte elektrische Bremsleistung kW 8 200<br />

größte elektrische Bremskraft kN 300<br />

Betri<strong>eb</strong>saußentemperatur ºC –25 ... +45<br />

1<br />

Sitzplätze 100 % besetzt<br />

2<br />

in Deutschland betri<strong>eb</strong>lich 300 km/h<br />

Die <strong>DB</strong> führt den Zug als neuen ICE 3 <strong>Baureihe</strong><br />

(BR) <strong>407</strong>, <strong>der</strong> verkehrlich und betri<strong>eb</strong>lich vollkommen<br />

<strong>der</strong> ICE3-BR 406 entspricht. An<strong>der</strong>s als diese<br />

und die BR 403 hat Siemens ihn allein und nicht im<br />

Konsortium mit Bombardier entwickelt und g<strong>eb</strong>aut.<br />

Maxime war, von den <strong>Velaro</strong>-Vorgängern alles Funktionierende<br />

zu übernehmen statt es neu zu machen.<br />

Neu ist, dass <strong>der</strong> Hersteller die Zulassungsprozeduren<br />

übernommen hat. Nach eigenen Worten auf<br />

einer Präsentationsfahrt für Medien am 18. F<strong>eb</strong>ruar<br />

2014 von Frankfurt (Main) über die Schnellfahrstrecke<br />

nach Köln und zurück hat er dies „im Jahr 2008<br />

nicht im Blick gehabt“. Man habe vielmehr gelernt,<br />

die Zulassungsbehörden Eisenbahn-Bundesamt (EBA)<br />

und Eisenbahn-Cert (EBC) von Anfang an mit einbeziehen,<br />

was 2013 gemacht wurde. Die Industrie brauche<br />

künftig klare Zulassungskriterien, es dürfe nicht länger<br />

sein dass diese sich während mehrjährigen Konstruktions-<br />

und Bauzeit än<strong>der</strong>n. Tatsächlich ist beabsichtigt,<br />

per Gesetz künftig die Zulassungsanfor<strong>der</strong>ungen<br />

„einzufrieren“. Als Ausgleich für die verspätete Lieferung<br />

bekommt die <strong>DB</strong> einen 17. Zug, Gespräche über<br />

weitere Kompemsationszahlungen sind noch nicht<br />

abgeschlossen.<br />

Für das <strong>DB</strong>-Netz erteilte das EBA dem Zug im Mai<br />

2012 die Zulassung in Einfachtraktion auf ein Jahr befristet<br />

und im Dezember 2013 in Doppeltraktion unbefristet.<br />

Daraufhin konnte die <strong>DB</strong> ab 21. Dezember<br />

zwei Züge kommerziell und zwei für Schulung einsetzen;<br />

bis Ende März werden vier weitere kommen.<br />

Die übrigen neun wird <strong>der</strong> Hersteller zunächst für die<br />

Zulassungen in Frankreich und Belgien benötigen und<br />

sie erst dann <strong>der</strong> <strong>DB</strong> überg<strong>eb</strong>en; über einen Zeitpunkt<br />

dafür äußert man sich öffentlich nicht. Die Verfahren<br />

in diesen beiden Län<strong>der</strong>n haben höchste Priorität und<br />

sind Voraussetzung für späteres Fahren durch den Kanaltunnel<br />

nach England, was weiterhin ein Ziel ist. Einsatz<br />

in den Nie<strong>der</strong>landen ist <strong>der</strong>zeit kein Thema, denn<br />

dafür werden nach und nach Züge BR 406 frei.<br />

In <strong>der</strong> mechanischen und <strong>der</strong> elektrischen Konfiguration<br />

entspricht <strong>der</strong> <strong>Velaro</strong> D vollkommen dem ICE 3<br />

(Tabelle 2 und Bild 2). Bei AC-Betri<strong>eb</strong> versorgt je<strong>der</strong><br />

<strong>der</strong> beiden Haupttransformatoren zwei Stromrichter<br />

und von diesen je<strong>der</strong> zwei Fahrmotorgruppen. Bei DC-<br />

Betri<strong>eb</strong> wird ohne Eingangssteller in die Umrichterzwischenkreise<br />

gespeist. Die Asynchronfahrmotoren<br />

sind fremdbelüftet und die IGBT-Stromrichter wasser-<br />

164 112 (2014) Heft 4

Praxis Fokus<br />

TABELLE 2<br />

Konfiguration Tri<strong>eb</strong>zug <strong>Velaro</strong> D, <strong>DB</strong>-<strong>Baureihe</strong> <strong>407</strong>.<br />

Wagen 1 2 3 4 5 6 7 8<br />

Fahrzeugnummer <strong>407</strong> 1 017 117 217 317 817 717 617 517<br />

Stromabnehmer 2 DC 2 x AC 2 x AC DC<br />

Sitzplätze (Klasse) 42 (1.) 51 (1.) 18 (1.) 45 (2.) 76 (2.) 76 (2.) 72 (2.) 64 (2.)<br />

Son<strong>der</strong>räume 3 Bistro Dienst<br />

Türen je Seite 1 1 2 1 1 2 1 1<br />

Hauptbauteile unterflur Stromrichter Transformator Stromrichter Stromrichter Transformator Stromrichter<br />

Radsatzfolge Bo’Bo‘ 2‘2‘ Bo’Bo‘ 2‘2‘ 2‘2‘ Bo’Bo‘ 2‘2‘ Bo’Bo‘<br />

1<br />

Zug bei Medienpräsentationsfahrt<br />

2<br />

bei AC je einmal für Deutschland 15 kV und für Frankreich und Belgien 25 kV<br />

3<br />

Bistro 16 Plätze<br />

Bild 2:<br />

Tri<strong>eb</strong>zug <strong>Velaro</strong> D, <strong>DB</strong>-<strong>Baureihe</strong> <strong>407</strong>, in Wegberg-Wildenrath.<br />

gekühlt. Das Bordnetz ist in Stromart, Spannung und<br />

Frequenz neuartig konzipiert. Beim Befahren <strong>der</strong> zahlreichen<br />

Phasentrennstellen in 25-kV-Netzen werden<br />

die Hilfsbetri<strong>eb</strong>eumrichter über die DC-Zwischenkreise<br />

von den generatorisch arbeitenden Pulswechselrichtern<br />

aus <strong>der</strong> kinetischen Energie des Zuges gespeist.<br />

Auch die Klimageräte sind neu, haben höhere<br />

Leistung und wie<strong>der</strong> klassisches Kältemittel. Die Außentüren<br />

sind nicht mehr teils pneumatisch betätigt,<br />

son<strong>der</strong>n nur noch elektrisch. Für die lauftechnische<br />

Zulassung mussten 320 km/h +10 % = 352 km/h ohne<br />

Überschreitung <strong>der</strong> Gleiskräfte gefahren werden; tatsächlich<br />

wurden am 3. September 2013 gegen 2 Uhr<br />

nachts auf <strong>der</strong> Schnellfahrstrecke von Ingolstadt und<br />

Nürnberg 361,4 km/h erreicht.<br />

Neuheiten sind Haltegriffe an den gangseitigen<br />

Sitzlehnen (Bild 3), Gepäckablagen, ein Hublift je<br />

Zugseite und ein neuartiges, leicht handhabbares<br />

Befestigungssystem für die Inneneinrichtung. Derzeit<br />

sind in beiden Wagenklassen die Sitzreihenabstände<br />

gleichgroß wie im ICE 3 BR 406 trotz dessen<br />

nur 425 Sitzplätzen. Konkrete Zahlen sind 98 %<br />

Materialrecycling-Quote und rund 20 % verringerter<br />

Luftwi<strong>der</strong>stand durch die neue Kopfform sowie<br />

Verkleidungen im Drehgestell- und im Dachbereich,<br />

was auch den Tunneleinfahrtknall mil<strong>der</strong>t. Gegen<br />

Steinschlag auf Strecken mit Schotteroberbau sollen<br />

abnehmbare Unterbodenplatten helfen.<br />

Bild 3:<br />

Großraum 2. Klasse in <strong>Velaro</strong> D, <strong>DB</strong>-<strong>Baureihe</strong> <strong>407</strong>.<br />

[1] Budzinski, F.; Fischer, J.; Markowetz, H.: <strong>Elektrische</strong> Ausrüstung<br />

des Hochgeschwindigkeitszuges <strong>Velaro</strong> E. In:<br />

<strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 102 (2004), H. 3, S. 99–108.<br />

[2] Lipp, A.; John, D.; Mangler, R.; Nazarov, A. S.; Nazarov, O. N.;<br />

Shilkin, V. P.: Hochgeschwindigkeitszüge <strong>Velaro</strong> für Rus land.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 106 (2008), H. 89, S. 345–356.<br />

Be<br />

112 (2014) Heft 4<br />

165

Fokus Praxis<br />

Erfahrungen des Betreibers einer<br />

integrierten Bahn – Teil 1<br />

keine Netzresonanzen erlaubt<br />

nach Vortrag von Yves Marcley, Leiter<br />

Flotte International, SBB AG, Bern,<br />

auf <strong>der</strong> ETG-Fachtagung 100 Jahre<br />

Hochleistungstraktion – 100 Jahre<br />

Lötschbergbahn in Spiez im Juni 2013<br />

0<br />

Netz-Nennfrequenz Grenzfrequenz Frequenz<br />

Bild 1:<br />

Unmaßstäbliches Schema für das Resonanzproblem; Grenzfrequenz 90 ... 120 Hz bei<br />

<strong>Bahnen</strong> mit 16 2 /3 Hz Netz-Nennfrequenz, bei SBB 103 Hz (Grafiken: SBB).<br />

HINTERGRUND<br />

1<br />

2<br />

Projekt CEVA Genf-Cornavin (1) – Lancy-<br />

Pont Rouge – Carouge-Bachet – Champel-<br />

Hôpital – Genf-Eaux Vives – Chêne-Bourg<br />

– Annemasse (2) (Grafik: SBB).<br />

keine aktive Eingangsadmittanz<br />

erlaubt<br />

Das Projekt CEVA verbindet die<br />

Bahnhöfe Genf-Cornavin und<br />

Annemasse mit fünf Zwischenhalten<br />

in 17 min Fahrzeit. Die<br />

Verbindung wird 16 km lang,<br />

davon 14 km in <strong>der</strong> Schweiz.<br />

Hiervon wie<strong>der</strong>um sind 5 km bis<br />

zum südlichen Punkt des großen<br />

Rangierbahnhofs Genf-La Praille<br />

nur anzupassen (im Bild rot).<br />

Es folgen 5 km Tunnelstrecke<br />

mit einer geschlossenen Brücke<br />

über die Arve (braun). Ab Genf-Eaux Vives werden die 4 km vorhandene<br />

Strecke wegen vieler höhengleicher Bahnübergänge unterirdisch (blau).<br />

Die 2 km bestehende Strecke in Frankreich werden mo<strong>der</strong>nisiert (grün).<br />

Das Projekt wird auch die ungewöhnlich komplizierten Verhältnisse<br />

im Raum Genf mit den drei Fahrleitungsspannungen AC 15 kV 16 2 / 3 Hz,<br />

DC 1,5 kV und AC 25 kV 50 Hz bereinigen; <strong>der</strong> in [1] beschri<strong>eb</strong>ene Stand<br />

hatte sich zwischenzeitlich geän<strong>der</strong>t.<br />

Eine Bahnverbindung zwischen den beiden Städten wurde schon<br />

1912 zwischen dem Kanton Genf und den SBB vereinbart. Das jetzige<br />

Bauprojekt wurde 2008 bewilligt, jedoch verhin<strong>der</strong>ten Einsprüche<br />

und Klagen den Baubeginn bis Anfang 2012. Die Inbetri<strong>eb</strong>nahme ist für<br />

Ende 2017 vorgesehen.<br />

Von den 1,5 Mrd. CHF Investitionen trägt <strong>der</strong> Bund wegen internationalen<br />

Interesses etwas über die Hälfte, den übrigen Teil <strong>der</strong> Kanton.<br />

In 40 km Umkreis <strong>der</strong> Stadt Genf l<strong>eb</strong>en heute 0,9 Mio. Menschen,<br />

2020 werden es 1,1 Mio. sein. Durch CEVA soll ein grenzüberschreitendes<br />

S-Bahnnetz mit rund 40 Bahnhöfen auf 230 km Strecke entstehen.<br />

Be<br />

[1] NN: Der elektrische Zugbetri<strong>eb</strong> im Raum Genf. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 43<br />

(1972), H. 9, S. 202–204.<br />

Die hochdynamische Entwicklung <strong>der</strong> SBB erfor<strong>der</strong>t<br />

eine enge Zusammenarbeit bei <strong>der</strong> Dimensionierung<br />

von Hochleistungstri<strong>eb</strong>fahrzeugen<br />

und Bahnstromversorgung.<br />

Die Weiterentwicklung des Schweizer Bahnsystems<br />

wird aktuell von Kapazitätsengpässen regelrecht getri<strong>eb</strong>en.<br />

Beim Güterverkehr sind es fehlende Fahrplantrassen,<br />

beim Personenverkehr zu enge Bahnsteige<br />

n<strong>eb</strong>st Zu- und Abgängen sowie zu wenig<br />

Sitzplätze in den Zügen; einprägsame Stichworte<br />

dazu sind Personenhydraulik und Stehplatzpolitik.<br />

Das verlangte Platzang<strong>eb</strong>ot erfor<strong>der</strong>t Strategien<br />

zur Neubeschaffung von Rollmaterial und dessen<br />

Einsatz. Stichworte zum ersten Punkt sind Standardisierung<br />

und Flottenvereinheitlichung, was es übrigens<br />

ab 1935 schon einmal gab.<br />

Das Einsatzkonzept für Regionalexpress, Interregio,<br />

Intercity und Eurocity bis 2025 ist schon definiert.<br />

Dabei hat sich immer öfter gezeigt, dass die<br />

Fahrzeug- und die Infrastrukturbetreiber die Lösungen<br />

gemeinsam finden, also entlang einer integrierten<br />

Strategie arbeiten müssen. Drei Fallbeispiele<br />

zeigen, wie mit koordinierter Planung gemeinsame<br />

Erfahrungen gewonnen wurden:<br />

Der zunehmende Druck zur Verkabelung von Hochspannungs-Übertragungsleitungen<br />

birgt die Gefahr,<br />

dass die Netzresonanzfrequenz weiter sinkt (Bild 1).<br />

Die Folgen sind schon am Lötschberg-Basistunnel mit<br />

seinen 132-kV- und 15-kV-Kabeln zu spüren. Die Umrichter<br />

von Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen können diese Resonanz<br />

anregen. Das gilt beson<strong>der</strong>s beim Zusammenwirken<br />

mit Frequenzumrichtern <strong>der</strong> <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung,<br />

während diese und die <strong>der</strong> Fahrzeuge je für sich allein<br />

einwandfrei funktionieren. Das Problem wurde in<br />

vielen Messkampagnen untersucht und muss es mit<br />

Simulationen in jedem Einzelfall wie<strong>der</strong> werden.<br />

Bei dem Projekt Cornavin – Eaux-Vives – Annemasse<br />

(CEVA, siehe Hintergrund) in Genf war bei den ersten<br />

Planungen für stündlich vier Tri<strong>eb</strong>züge FLIRT und<br />

einen Intercity mit Lokomotive Re 460 das <strong>Bahnen</strong>ergienetz<br />

noch genügend leistungsfähig. Als ein neues<br />

Verkehrskonzept mit Doppelstockzügen in Doppelbis<br />

Dreifachtraktion kam, mussten Infrastruktur und<br />

Personenverkehr in iterativer Zusammenarbeit mit<br />

166 112 (2014) Heft 4

Praxis Fokus<br />

umfassenden Simulationen eine Lösung erarbeiten.<br />

Zugleich ließen sich mit dem neuen Konzept strukturelle<br />

Schwachstellen am äußersten Ende des Übertragungsnetzes<br />

beseitigen.<br />

Beim elektrischen Bremsen <strong>der</strong> Züge entsteht<br />

manchmal mehr Rekuperationsleistung als das Netz<br />

aufnehmen kann. Deshalb wird zur Stabilisierung<br />

kritischer Netzsituationen die Leistung <strong>der</strong> Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge<br />

sowohl bei Traktion wie bei Rekuperation<br />

abhängig von <strong>der</strong> tatsächlichen Netzfrequenz automatisch<br />

begrenzt (Bild 2).<br />

Das System elektrische Bahn <strong>der</strong> SBB ist im Laufe<br />

seiner Geschichte mehrmals an seine Grenzen<br />

gestoßen. Bei <strong>der</strong> strategischen Entwicklung ist die<br />

gemeinsame Dimensionierung durch Traktion und<br />

Energieversorgung die entscheidende Voraussetzung,<br />

dass Züge mit sehr hohen Leistungen im SBB-<br />

Netz zuverlässig fahren können. Dieses integrierte<br />

Vorgehen des Betreibers stellt auch sicher, dass gezielt<br />

und etappiert in die Infrastruktur investiert wird.<br />

Anmerkung: Teil 2 dieses Berichts, <strong>der</strong> die Pionierleistungen<br />

<strong>der</strong> SBB für die elektrische Traktion behandelt,<br />

steht in diesem Heft unter <strong>der</strong> Rubrik Historie.<br />

Be<br />

P<br />

120<br />

%<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

0<br />

-20<br />

-40<br />

-60<br />

-80<br />

-100<br />

-120<br />

15,8 15,9 16,0 16,1 16,2 16,3 16,4 16,5 16,6 16,7 16,8 16,9 17,0 17,1 17,2 17,3 17,4 Hz 17,6<br />

f<br />

Bild 2:<br />

Frequenzabhängig zulässige Leistungsbereiche <strong>der</strong> elektrischen Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge bei Traktion<br />

(blau) und beim Rekuperationsbremsen (rot).<br />

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Fokus Thema<br />

<strong>Bahnen</strong>ergiemessung und -rückspeisung<br />

bei den <strong>DB</strong>-Verkehrsunternehmen<br />

Energiezähler auf den Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen ermöglichen es, die Rückspeisequote genau zu ermitteln.<br />

Diese ist bei <strong>DB</strong> Regio am höchsten und hat dort auch das meiste weitere Potenzial.<br />

Energiezähler<br />

TABELLE 1<br />

Bild 1:<br />

Energiezähler TEMA auf Tri<strong>eb</strong>fahrzeug (Foto: <strong>DB</strong> Energie).<br />

Energierückspeisequoten von <strong>DB</strong>-Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen 2011, Werte in %.<br />

Basis: statistisch ausgewählte Messwerte<br />

<strong>DB</strong> Bahn Fernverkehr <strong>DB</strong> Bahn Regio <strong>DB</strong> Schenker Rail<br />

Deutschland<br />

<strong>Baureihe</strong>n Quote <strong>Baureihe</strong>n Quote <strong>Baureihe</strong>n Quote<br />

Lokomotiven<br />

101<br />

120<br />

Tri<strong>eb</strong>züge<br />

401, 402<br />

403, 406<br />

411, 415<br />

9,3<br />

6,4<br />

13,0<br />

17,4<br />

13,2<br />

Lokomotiven<br />

120, 182<br />

146<br />

Tri<strong>eb</strong>züge<br />

422, 423<br />

424, 425<br />

426, 429, 440<br />

11,6<br />

18,6<br />

40,6<br />

34,4<br />

28,9<br />

Lokomotiven<br />

145<br />

152,185,189<br />

5,0<br />

8,8<br />

Summe 12,7 14,3 8,5<br />

Ab 2001 werden die elektrischen Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge <strong>der</strong><br />

<strong>DB</strong> und <strong>der</strong> auf ihrem Netz fahrenden privaten EVU<br />

mit Energiezählern, <strong>der</strong> TEMA-Box (Traktions-Energie-<br />

Messung und Abrechnung) ausgerüstet (Bild 1), die<br />

den Bezug und die Rückspeisung <strong>der</strong> 16,7-Hz-<strong>Bahnen</strong>ergie<br />

messen und speichern sowie Lastgänge abbilden<br />

können [1]. Sie werden per Funk (GMS) ausgelesen,<br />

in <strong>der</strong> Zentrale von <strong>DB</strong> Energie verarbeitet<br />

und <strong>der</strong> Abrechnung überg<strong>eb</strong>en. Der Zeitstempel<br />

ermöglicht die Zuordnung <strong>der</strong> Werte auf die einzelnen<br />

Zugfahrten. Die weiterentwickelte TEMA-Box II<br />

kann auch 50-Hz-<strong>Bahnen</strong>ergie erfassen.<br />

An Grenzübergängen von Deutschland nach Österreich<br />

und in die Schweiz werden über ein automatisches<br />

Verfahren auf Basis von RFID-Tags (Radio<br />

Frequency Identification) Energi<strong>eb</strong>ezug o<strong>der</strong> Rückspeisung<br />

<strong>der</strong> verschiedenen Netzbetreiber geson<strong>der</strong>t<br />

erfasst. Die RFID-Tags sind kleine Datenträger<br />

an <strong>der</strong> Unterseite <strong>der</strong> Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge.<br />

Um zusätzlich auch auf Gleichstrombahnen die<br />

Energie zu messen, wurde <strong>der</strong> einphasige Zähler<br />

EM4T (Energy Meter For Traction) entwickelt, <strong>der</strong> auf<br />

allen in Europa vorkommenden Bahnnetzen von DC<br />

600 V bis 1 AC 25 kV 50 Hz eingesetzt werden kann.<br />

Die Zähler werden weiterentwickelt, um die ab 2013<br />

geltende EN 50463 Bahnanwendungen – Energiemessung<br />

auf Bahnfahrzeugen und die Anfor<strong>der</strong>ungen <strong>der</strong><br />

TSI zu erfüllen. Ein wesentlicher Unterschied ist, dass<br />

die RFID-Standorterfassung durch GPS abgelöst wird<br />

und somit die Messung bei Wechsel <strong>der</strong> Netzbetreiber<br />

an Grenzen vereinfacht werden kann. Das Zulassungsverfahren<br />

wird den europäischen Normen angepasst.<br />

Rückspeisung bei <strong>der</strong> <strong>DB</strong><br />

Die Energiedaten <strong>der</strong> einzelnen Zugfahrten lassen sich<br />

über <strong>der</strong>en Betri<strong>eb</strong>sdaten den Tri<strong>eb</strong>fahrzeugbaureihen<br />

(BR) <strong>der</strong> drei Eisenbahnverkehrsunternehmen (EVU) <strong>der</strong><br />

<strong>DB</strong> zuordnen. Auf Basis statistisch ausgewählter Messungen,<br />

also nicht mit den Gesamtwerten <strong>der</strong> BR und<br />

<strong>der</strong> Flotten sind hier in Tabelle 1 für das Jahr 2011 Rückspeisequoten<br />

von <strong>DB</strong>-Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen mit Drehstromantri<strong>eb</strong>stechnik<br />

und dazu die drei resultierenden Werte<br />

168 112 (2014) Heft 4

Thema Fokus<br />

HINTERGRUND<br />

Dass Lokomotiven und Tri<strong>eb</strong>wagen in klassischer Technik so langl<strong>eb</strong>ig, ja unverwüstlich sind, bestimmt das Tempo, in dem <strong>Bahnen</strong><br />

ihre Tri<strong>eb</strong>fahrzeugparks auf Bestandsnetzen rückspeisefähig bekommen; Län<strong>der</strong> mit neuen Hochgeschwindigkeitsnetzen<br />

o<strong>der</strong> Erstelektrifizierungen nutzen diesen Vorteil von Anfang an.<br />

Deshalb hatte die <strong>DB</strong> 2011 noch mehr Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge mit 1AC- o<strong>der</strong> Wellenstrom-Reihenschlussmotoren als solche mit 3AC-<br />

Asynchronmotoren im Bestand und durchaus auch im<br />

Einsatz. Die Spanne reichte dabei von <strong>der</strong> ersten Nachkriegs-BR<br />

E 10 (110), letztes Lieferjahr 1969, <strong>der</strong>en<br />

heute als BR 113, 114 und 115 laufen<strong>der</strong> Rheingold-<br />

Variante und ihren Güterzugschwestern BR 139 und<br />

140 über die Zweifrequenz-BR 181.2 von AEG und<br />

die Zweistrom-BR 180 von Škoda, die westdeutsche<br />

Co’Co‘-Lokomotive BR 151 und ihr ostdeutsches Pendant<br />

BR 155 bis zu den Hennigsdorfer Entwicklungen<br />

BR 112 und 143 und zur letzten, bis 1997 gelieferten<br />

Serie <strong>der</strong> S-Bahntri<strong>eb</strong>züge 420.<br />

Zumindest gefühlt, vielleicht sogar betri<strong>eb</strong>swirtschaftlich<br />

untermauert mag die weitere Nutzung<br />

dadurch begünstigt werden, dass es hier bis zu den<br />

letzten Fahrzeugen je<strong>der</strong> BR kaum Obsoleszenzprobleme<br />

hinsichtlich Leistungs- und Steuerelektronik<br />

g<strong>eb</strong>en wird [1] – und keine bei <strong>der</strong> Hardware, weil<br />

immer Ersatzteilspen<strong>der</strong> bereit stehen.<br />

Be<br />

<strong>DB</strong>-Tri<strong>eb</strong>fahrzeugzahlen am Jahresanfang 2011.<br />

1 rückspeisefähig<br />

2 nicht rückspeisefähig<br />

Einzelfahrzeuge vernachlässigt<br />

<strong>DB</strong> Bahn Fernverkehr <strong>DB</strong> Bahn Regio <strong>DB</strong> Schenker Rail<br />

Deutschland<br />

<strong>Baureihe</strong>n 1 2 <strong>Baureihe</strong>n 1 2 <strong>Baureihe</strong>n 1 2<br />

Lokomotiven<br />

101<br />

120<br />

113, 115<br />

181.2<br />

Summe<br />

Tri<strong>eb</strong>züge<br />

401, 402<br />

403, 406<br />

411, 415<br />

Summe<br />

[1] Pedall, G.: Obsoleszenz bei Schienenfahrzeugen aus Sicht <strong>der</strong> Betreiber. In. <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 112 (2014), H. 1-2, S. 30–36.<br />

145<br />

50<br />

195<br />

103<br />

63<br />

67<br />

20<br />

16<br />

36<br />

233 0<br />

Lokomotiven<br />

120, 182<br />

146<br />

110, 111, 114<br />

112, 143<br />

Summe<br />

Tri<strong>eb</strong>züge<br />

422, 423<br />

424, 425<br />

426, 429, 440<br />

420<br />

Summe<br />

33<br />

110<br />

143<br />

545<br />

289<br />

127<br />

961<br />

326<br />

576<br />

902<br />

163<br />

163<br />

Lokomotiven<br />

145<br />

152,185,189<br />

139, 140<br />

151, 155<br />

180<br />

Summe<br />

79<br />

631<br />

724<br />

92<br />

318<br />

10<br />

420<br />

dargestellt. Dabei sind BR mit nur wenig verschiedenen<br />

Quoten zusammengefasst. Die hier zugrunde liegende<br />

bezogene Energie im Jahre 2011 teilte sich im Verhältnis<br />

1 : 1,7 : 1 auf den Fern-, den Regional- und den Güterverkehr<br />

auf, und von dieser Gesamtmenge flossen<br />

11,6 % an das Oberleitungsnetz zurück.<br />

Die Rückspeisequoten <strong>der</strong> drei Gesamtflotten sind<br />

niedriger, weil auch nicht rückspeisefähige Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge<br />

verkehren (siehe Hintergrund). Sie enthalten<br />

außerdem die Werte von Tochtergesellschaften, beispielsweise<br />

damalige <strong>DB</strong> Autozug, Regionalverkehr<br />

Alb-Bodensee (RAB) und Mitteldeutsche Eisenbahn-<br />

Gesellschaft (MEB). Der <strong>DB</strong>-Gesamtwert hierfür ist<br />

10,0 %. Gegenüber dem letzten Bericht zu dem Thema<br />

(<strong>eb</strong> 8-9/2010, S. 408) ist nur die Quote bei <strong>DB</strong><br />

Regio weiter gewachsen (Tabelle 2).<br />

Bei <strong>DB</strong> Fernverkehr betrug diese Rückspeisequote<br />

10,4 %. Auf diesen Wert hatten die wenigen nicht<br />

rückspeisefähigen Lokomotiven nur sehr geringen<br />

Einfluss, sodass es hieraus wenig Potenzial gibt.<br />

Die Rückspeisequote bei <strong>DB</strong> Regio erscheint mit<br />

13,3 % sehr gering verglichen mit den Werten <strong>der</strong><br />

einzelnen BR. Ursache dafür sind die vielen nicht rückspeisefähigen<br />

Lokomotiven und Tri<strong>eb</strong>züge. Bei <strong>DB</strong> Regio<br />

besteht demzufolge hohes Potenzial, die Quote zu<br />

verbessern. Dazu wird vor allem <strong>der</strong> weitere Einsatz<br />

neuer Doppelstock-Wendezüge mit TRAXX-Lokomotiven<br />

und neuer Tri<strong>eb</strong>züge wie Talent 2 BR 442 und beitragen<br />

(Bild 2). Deshalb wird auch die <strong>DB</strong>-Gesamtquote<br />

stärker wachsen als bei den beiden letzten Schritten<br />

proportional zum Fahrzeugmix (Tabelle 2).<br />

112 (2014) Heft 4<br />

Bei <strong>DB</strong> Schenker Rail Deutschland betrug die Rückspeisequote<br />

5,0 %. Diese ist inzwischen in dem Maße<br />

gestiegen, wie weitere Lokomotiven alter Technik<br />

ausgemustert wurden und dadurch <strong>der</strong> Anteil nicht<br />

rückspeisefähiger Lokomotiven auf 28 % gesunken ist<br />

(<strong>eb</strong> 1-2/2014, S. 14–15). Als Ersatz für solche Lokomotiven<br />

werden demnächst für Schenker Rail weiterentwickelte<br />

TRAXX-Lokomotiven beschafft. Allerdings ist<br />

<strong>der</strong> absolute Effekt hier naturgemäß nur gering.<br />

Der Lokomotivpark <strong>der</strong> zahlreichen privaten und<br />

ausländischen EVU, die auf dem <strong>DB</strong>-Netz verkehren,<br />

ist hinsichtlich <strong>der</strong> Antri<strong>eb</strong>stechnik ähnlich zusammengesetzt<br />

wie bei <strong>der</strong> <strong>DB</strong> und dürfte die Rückspeisequote<br />

im gesamten Netz kaum beeinflussen.<br />

Die <strong>DB</strong> Energie vergütet rückgespeiste Energie<br />

geringer als sie für abgenommene Energie berechnet<br />

(Tabelle 3).<br />

TABELLE 2<br />

Relative Flottenananteile rückspeisefähiger Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge (1), Tri<strong>eb</strong>züge<br />

ICE 1 doppelt gezählt, und Entwicklung <strong>der</strong> Rückspeisequoten (2), beides<br />

gerundet in %, beim AC-Betri<strong>eb</strong> <strong>der</strong> <strong>DB</strong>-Verkehrsunternehmen.<br />

Fernverkehr Regio Schenker Rail<br />

Deutschland<br />

Summe<br />

1 2 1 2 1 2 1 2<br />

2007 90 11 40 5 50 5 49 8<br />

2009 92 10 45 10 58 5 53 9<br />

2011 real 93 10 49 13 63 5 60 10<br />

2011 fiktiv 100 13 100 31 100 8 100 20<br />

perspektivisch 100 14 100 33 100 9 100 21<br />

169

Fokus Thema<br />

Die durch Auswahl gewonnenen Quoten am Schluss<br />

<strong>der</strong> Tabelle 1 und <strong>der</strong> daraus resultierende <strong>DB</strong>-Wert<br />

20 % können, gleichbleibenden Einsatz vorausgesetzt,<br />

näherungsweise auch als diejenigen fiktiver<br />

vollständig rückspeisefähiger Fahrzeugflotten gesehen<br />

werden. Darüber hinaus sind begrenzte Steigerungen<br />

nur noch mit nichttechnischen Maßnahmen<br />

möglich, sodass bei heutigen Strukturen und Verhältnissen<br />

perspektivisch etwa 14 %, 33 % und 9 %<br />

mit resultierend 21 % denkbar sind.<br />

Einzelheiten<br />

Bild 2:<br />

Nahverkehrstri<strong>eb</strong>zug Talent 2 bei Krais (Mittenwaldbahn) km 113 in Neigung über 20 %<br />

(Foto: Susanne Graßmann).<br />

Bild 3:<br />

Tri<strong>eb</strong>zug ICE 3 auf Schnellfahrstrecke Köln-Rhein/Main Fahrtrichtung Süden auf Hallertalbrücke<br />

mit Neigungswechsel von –40 ‰ zu +40 ‰ (Foto: <strong>DB</strong>).<br />

TABELLE 3<br />

Preise und Vergütungen <strong>der</strong> <strong>DB</strong> Energie für 16 2 /3-Hz-<br />

<strong>Bahnen</strong>ergie in den beiden Tarifzonen in EUR/MWh.<br />

2013 2014<br />

Bezug Rückspeisung Bezug Rückspeisung<br />

125,00 85,00 122,00 92,00<br />

106,00 74,50 105,00 77,50<br />

Weitere Aussichten<br />

Die Tabelle 1 gibt noch einige interessante Einblicke.<br />

Die Rückspeisequoten gelten für den Einsatz <strong>der</strong><br />

<strong>Baureihe</strong>n (BR) bei ihrem jeweiligen Halter. Jedoch<br />

waren Lokomotiven einiger BR auch bei fremdem Verkehr<br />

erfasst worden. Zwar kam das nur in sehr geringem<br />

Umfang vor, aber bis auf einen Ausreißer sind<br />

die Vergleichswerte gut plausibel (Tabelle 4). Das<br />

erlaubt den Schluss, dass die Quoten kaum von <strong>der</strong><br />

Fahrzeugtechnik und fast nur von den gefahrenen<br />

Zuggattungen und <strong>der</strong>en Fahrplänen abhängen.<br />

Im Hochgeschwindigkeitsverkehr dürfen die guten<br />

Rückspeisequoten <strong>der</strong> ICE nicht als repräsentativ<br />

genommen werden: Auf reinen SFS mit wenigen<br />

Halten wird die meiste Energie zum Überwinden des<br />

aerodynamischen Wi<strong>der</strong>standes g<strong>eb</strong>raucht und ist<br />

damit für immer verloren; dieser Effekt beginnt ab<br />

160 km/h immer stärker zu werden. Alle ICE fahren<br />

aber nicht nur auf neu g<strong>eb</strong>auten Schnellfahrstrecken<br />

(SFS), son<strong>der</strong>n mehr noch im Altnetz, auf allenfalls<br />

für 200 km/h ertüchtigten Abschnitten, mit<br />

vielen Geschwindigkeitswechseln und mittleren Halteabständen.<br />

Der wie<strong>der</strong>um noch höhere Wert <strong>der</strong><br />

BR 403 und 406 (ICE 3) entsteht dadurch, dass vom<br />

Hangabtri<strong>eb</strong> in den 40-‰-Gefälleabschnitten <strong>der</strong><br />

SFS Köln-Rhein/Main bei 300 km/h nur etwa ein Drittel<br />

o<strong>der</strong> in den Tunneln die Hälfte vom Fahrwi<strong>der</strong>stand<br />

aufgezehrt wird, <strong>der</strong> übrige Teil aber elektrisch<br />

abgeführt werden muss (Bild 3). Weiteren Rückgewinn<br />

genießen diese Züge durch die Fö<strong>der</strong>alhalte in<br />

Montabaur und Limburg (Lahn).<br />

Im Nahverkehr bestätigt sich lehrbuchmäßig <strong>der</strong><br />

dominierende Einfluss des Halteabstandes: Der S-<br />

Bahnverkehr bietet den höchsten Rückgewinn, gefolgt<br />

von zwei gleich großen Abstufungen zu den Verkehren<br />

im Verdichtungsraum und in <strong>der</strong> Fläche (Bild 2).<br />

Auffällig ist, dass die Tri<strong>eb</strong>züge höhere Rückspeisequoten<br />

haben als lokomotivbespannte Züge im<br />

Personenverkehr. Der Grund dafür ist, dass Erstere<br />

auf den Einsatz <strong>der</strong> mechanischen Bremse fast ganz<br />

verzichten und das Rückspeisepotenzial voll nutzen<br />

können, während bei letzteren ein großer Teil <strong>der</strong><br />

Bremsenergie mit den mechanischen Bremsen <strong>der</strong><br />

Reisezugwagen nutzlos in Wärme umgesetzt wird.<br />

Das ist allerdings kein Naturgesetz: In [2] ist gezeigt,<br />

wie um wenige Prozente verlängerte planmäßige<br />

Fahrzeit die Rückspeisequote um zweistellige Prozentpunkte<br />

steigern, ja sie fast verdoppeln kann. Als Ausgangsbeispiel<br />

diente die Lokomotiv-BR 146 mit <strong>der</strong><br />

170 112 (2014) Heft 4

Thema Fokus<br />

Bild 4:<br />

Güterzug mit TRAXX-Lokomotive <strong>Baureihe</strong> 185.1 auf nördlicher<br />

Frankenwaldrampe vor Einfahrt Bahnhof Steinbach am Wald<br />

(Foto: Burkhard Wollny).<br />

angenommen Quote 18 % bei kombiniertem Bremsen,<br />

die jetzt in Tabelle 1 annähernd bestätigt wird.<br />

Im Güterverkehr h<strong>eb</strong>t sich die Lokomotiv-BR 145<br />

auffällig von den drei an<strong>der</strong>en BR ab. Ein Grund kann<br />

sein, dass sie mit 4,2 MW Stundenleistung deutlich<br />

schwächer ist als jene mit 5,6 und sogar 6,4 MW und<br />

deshalb auch ihre elektrische Bremsleistung im oberen<br />

Geschwindigkeitsbereich kleiner ist. Als Gefällestrecken<br />

mit hohem Rückspeisepotenzial gibt es im <strong>DB</strong>-Netz nur<br />

die Geislinger Steige, die beiden Frankenwaldrampen<br />

(Bild 4) sowie die Spessartrampe und somit keinen ausgeprägten<br />

Effekt hierdurch. Jedoch lässt sich das Potenzial<br />

solcher Gefällestrecken an zwei Beispielen zeigen:<br />

Die 21 km lange Strecke von Blankenburg (Harz)<br />

bis zum Anschluss Hornberg bei Elbingerode dient<br />

dem Abtransport von Kalkstein und Kalksteinprodukten.<br />

Wegen bis zu 60 ‰ starker Neigungen, überwiegend<br />

in Lastrichtung, gibt es dort seit 1965 einen<br />

Inselbetri<strong>eb</strong> mit 1 AC 25 kV 50 Hz [3]. Nach einer<br />

Grundsanierung übernahm 2009 die Havelländische<br />

Eisenbahn (HVLE) mit zwei Umrichterlokomotiven<br />

BR 185.2 die Beför<strong>der</strong>ung <strong>der</strong> 1 500-t-Züge in Sandwichtraktion<br />

(Bild 5). Laut Betreiber erg<strong>eb</strong>en Messungen<br />

etwa 25 % Rückspeisequote.<br />

TABELLE 4<br />

Rückspeisequoten elektrischer Lokomotiven in<br />

verschiedenen Verkehren, Werte in %.<br />

<strong>Baureihe</strong> Fernverkehr Regionalverkehr Güterverkehr<br />

101 9,3 18,8 6,3<br />

120 6,4 11,8 5,0<br />

145 7,8 15,6 5,0<br />

146 18,6 14,0<br />

185 26,0 8,8<br />

Bild 5:<br />

TRAXX-Lokomotiven 185.2 in Sandwichtraktion am ehemaligen<br />

Haltepunkt Braunesumpf <strong>der</strong> Rübelandbahn in –60 ‰<br />

Neigung, Fahrtrichtung von rechts nach links<br />

(Fotos: Herdis Behmann).<br />

Zur Jahrtausendwende wurde die Eisenerzbahn<br />

Lulea – Kiruna – Narvik aufwändig saniert [4]. Zu den<br />

neu beschafften Fahrzeugen gehörten 17 Doppellokomotiven,<br />

die 750 m lange und bis etwa 8 000 t<br />

schwere Erzzüge zum norwegischen Hafen Narvik<br />

transportieren. Dabei werden im Gefälle ab <strong>der</strong><br />

schwedisch-norwegischen Grenze auf 40 km Strecke<br />

522 m Höhenunterschied überwunden. Aus Bild 10a<br />

in [4] folgt dafür die Rückspeisequote 29 %.<br />

Siegfried Graßmann, Uwe Behmann<br />

Literatur<br />

[1] Treige, P.; Olde, J.: Energiemessung auf elektrischen<br />

Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen bei <strong>der</strong> Deutschen Bahn. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 98 (2000), H. 8, S. 300–305.<br />

[2] Behmann, U.: Fahrzeit und Ökologie bei lokomotivbespannten<br />

Reisezügen. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 102<br />

(2004), H. 6, S. 266–269; H. 10, S. 457.<br />

[3] Werner, R.; Lauschmann, S.; Ehms, H.: Betri<strong>eb</strong> mit 25 kV<br />

50 Hz auf den Steilstrecken <strong>der</strong> Rübelandbahn im Harz.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 107 (2009), H. 10, S. 413–425;<br />

H. 11, S. 506–507.<br />

[4] Pe<strong>der</strong>sen, T.; Sørensen, T. N.; Puschmann, R.: <strong>Elektrische</strong>r<br />

Betri<strong>eb</strong> bei <strong>der</strong> Ofot-Bahn in Norwegen. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 110 (2012), H. 8-9, S. 495–503.<br />

112 (2014) Heft 4<br />

171

Fokus Thema<br />

Wechselstrom-Elektrifizierung – die<br />

Zukunft <strong>der</strong> elektrischen Traktion<br />

nach Vortrag von Christian Courtois, Leiter Traktion Energiespeisung, SNCF Infra, auf <strong>der</strong> ETG-<br />

Fachtagung 100 Jahre Hochleistungstraktion – 100 Jahre Lötschbergbahn in Spiez im Juni 2013<br />

AC-Bahnelektrifizierung ist schon heute die Lösung für leistungsfähige Züge, ob Hochgeschwindigkeitszug<br />

o<strong>der</strong> S-Bahn. Die Zukunft braucht noch mehr Qualität <strong>der</strong> Energieversorgung, beson<strong>der</strong>s<br />

Energieeffizienz. Dafür benötigt es Forschung und Zusammenarbeit über die Grenzen.<br />

Die Erfahrungen aus 60 Jahren elektrischem Bahnbetri<strong>eb</strong><br />

mit 1 AC 25 kV 50 Hz decken heute ein weites<br />

Anwendungsfeld ab. Es reicht von einer Trambahn<br />

in Paris, S- und an<strong>der</strong>en Vorortbahnen über konventionelle<br />

Strecken mit Personen- und Güterverkehr<br />

bis zu Schnellfahrstrecken: „Von 30 bis 300 km/h<br />

mit demselben System.“ Gemeinsames Kennzeichen<br />

ist die leichte und verschleißarme Fahrleitung. Bedarfsgerechte<br />

Lösungen sind n<strong>eb</strong>en dem einfachen<br />

25-kV-Betri<strong>eb</strong> die Systeme mit Autotransformatoren<br />

o<strong>der</strong> mit Bostertransformatoren. Ersteres verbessert<br />

die Energieübertragung, beide haben geringere<br />

elektromagnetische Beeinflussungen, letzteres wurde<br />

in Frankreich nicht angewendet. Neu hinzu kommen<br />

leistungselektronische Systeme.<br />

Die Nutzung des öffentlichen Versorgungsnetzes<br />

hat den Vorteil, dass das Leistungs- und Energiereservoir<br />

groß ist. Nachteil sind die oft schwierigen<br />

Anschlussbedingungen bezüglich Schieflast, beson<strong>der</strong>s<br />

dort wo dabei nur geringe Werte zulässig sind,<br />

und auch bezüglich Störströmen sowie die zwischen<br />

den Unterwerken erfor<strong>der</strong>lichen Schutzstrecken zur<br />

Phasentrennung.<br />

Zur Wirtschaftlichkeit tragen Einfachheit und<br />

geringe Zahl an Komponenten in Unterwerken<br />

und Fahrleitungen bei, <strong>der</strong> niedrige Instandhaltungsaufwand<br />

sowie die lange Nutzungsdauer bis<br />

50 Jahre und mehr.<br />

Schließlich profitiert die Umwelt von geringer Beeinflussung,<br />

Energierückgewinn beim Bremsen und<br />

niedrigen Übertragungsverlusten in den Fahrleitungen,<br />

letztere durchschnittlich 5 % bei 1 AC 25 kV und<br />

2 % bei 2 AC 25/50 kV.<br />

Die Herausfor<strong>der</strong>ungen an Infrastrukturbetreiber<br />

sind, seine stark beanspruchte Anlagensubstanz genau<br />

zu kennen und sie danach zu betreiben, Energieund<br />

Leistungsbedarf <strong>der</strong> Züge zu beherrschen und<br />

ein interoperables Netz zu realisieren, in Frankreich<br />

also zwischen DC 1,5 kV und AC 25 kV.<br />

Ein Schwerpunkt hierbei ist die Region Île-de-<br />

France und dabei beson<strong>der</strong>s <strong>der</strong> Nordwesten, Norden<br />

und Nordosten von Paris. Die Verkehrsdichte<br />

ist auf dem Netz Réseau Express Régional (RER)<br />

extrem hoch, zum Beispiel fahren auf <strong>der</strong> Linie B<br />

werktäglich 0,9 Mio. Reisende. Die Zugzahlen sind<br />

von 2001 bis 2009 um 25 % gestiegen und man<br />

rechnet mit 60 % regionalem Verkehrszuwachs bis<br />

2030. Die Zahl <strong>der</strong> Störungen ist gering, aber jede<br />

hat große Auswirkungen. Seit 1990 gibt es Projekte<br />

mit starkem Einfluss auf die <strong>Bahnen</strong>ergieanlagen,<br />

zum Beispiel Neuelektrifizierung im Raum Paris Saint<br />

Lazare, neue TER-Doppelstockzüge und die Lignes<br />

à grande vitesse (LGV, Schnellfahrstrecken) Nord<br />

und Ost und <strong>der</strong>en Verknüpfungen auch mit <strong>der</strong><br />

LGV Südost. Dafür wurden und werden in den Unterwerken<br />

Transformatoren mit 40, 50 o<strong>der</strong> sogar<br />

60 MVA Leistung aufgestellt, und zwar wegen des<br />

aufgetrennten Fahrleitungsnetzes immer auch ein<br />

zweiter als Reserve.<br />

Weil die Substanz älter wird, hat man den Anlagenzustand<br />

in Kritikalitätsstudien erfasst und einen<br />

Aktionsplan für Erneuerungen festgelegt, <strong>der</strong> mit<br />

möglichst wenig Beeinträchtigungen umgesetzt<br />

werden soll. Ziel ist, die Unpünktlichkeit bis 2020 um<br />

zwei Drittel zu senken.<br />

Der an<strong>der</strong>e Schwerpunkt sind die LGV. Hier ist<br />

<strong>der</strong> Anteil am gesamten Personenfernverkehr <strong>der</strong><br />

SNCF von 37 % im Jahr 1994 auf 74 % im Jahr 2012<br />

gewachsen; in <strong>der</strong> Relation Paris – Lyon stieg die<br />

Zahl <strong>der</strong> Reisenden in den 30 Betri<strong>eb</strong>sjahren von<br />

TABELLE<br />

Schnellfahrstrecke Paris – Lyon, Schritte bei <strong>der</strong> <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung.<br />

Jahr Streckenteil technische Maßnahmen Zugfolge<br />

1996 zwei Abschnitte je 90 km lang Serie-Kondensatoren in Speisestromkreisen von 4 auf 3,5 min<br />

2001 etwa Strecken-km 100 zusätzliches Unterwerk Villechétive von 3,5 auf 3 min<br />

2012 Mitte <strong>der</strong> rund 400 km langen Strecke Leistung <strong>der</strong> Autotransformatoren von 10 auf 20 MVA<br />

phasenwechseln<strong>der</strong> Anschluss <strong>der</strong> Unterwerke<br />

punktuelle Erhöhung <strong>der</strong> Netzkurzschlussleistung<br />

von 4,5 auf 4 min<br />

172 112 (2014) Heft 4

Thema Fokus<br />

6 auf 38 Mio. im Jahr, und für 2025 sind 57 Mio.<br />

prognostiziert. Diese erste LGV ist durch ihre Verbindungen<br />

zu den an<strong>der</strong>en über die südliche und die<br />

östliche Umfahrung von Paris, zum Mittelmeer über<br />

die östliche Umfahrung von Lyon und seit Neuestem<br />

zur LGV Rhein Rhone zum Zentrum des LGV-<br />

Netzes geworden. Deshalb wurde die fahrplanmäßige<br />

Höchstgeschwindigkeit von 260 auf 300 km/h<br />

gesteigert. Die Tabelle zeigt, wie die <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

schrittweise den Betri<strong>eb</strong>sanfor<strong>der</strong>ungen<br />

folgte. Die Reihenkondensatoren h<strong>eb</strong>en das Spannungsniveau<br />

um 3 kV. Bemerkenswert ist die Abkehr<br />

von dem Prinzip, im Regelbetri<strong>eb</strong> alle Unterwerke<br />

an demselben Phasenpaar des Landeshochspannungsnetzes<br />

zu betreiben und nur bei Netzstörungen<br />

umzuschalten. Eine Dimensionierungsstudie<br />

untersucht, von 2015 bis 2030 auf <strong>der</strong> ganzen Strecke<br />

die Zugfolgezeit auf 3,3 min zu verkürzen.<br />

Grundsätzlich steht <strong>der</strong> Infrastrukturbetreiber vor<br />

<strong>der</strong> Aufgabe, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des<br />

Netzes zu verbessern, und zwar über den ganzen L<strong>eb</strong>enszyklus<br />

<strong>der</strong> Betri<strong>eb</strong>smittel; in dieser Hinsicht gibt<br />

es Probleme bei Transformatoren und Fahrleitungen.<br />

Dazu wird von <strong>der</strong> Industrie erwartet, dass sie nicht<br />

mehr die billigsten Produkte liefert, son<strong>der</strong>n die besten<br />

– allerdings auch nicht die teuersten.<br />

DC 1,5 kV<br />

3,2 TWh/a<br />

2 AC 25/50 kV<br />

1,8 TWh/a<br />

1 AC 25 kV<br />

2,5 TWh/a<br />

Bild 1:<br />

Traktionsenergi<strong>eb</strong>edarf SNCF (Bil<strong>der</strong> 1, 2 und 4 bis 6: SNCF).<br />

Zweispannungssystem = Schnellfahrstrecken<br />

1 AC<br />

25 kV<br />

Forschung und Entwicklung<br />

„Alles ist möglich, wenn die Forschungsaktivitäten<br />

sehr intensiv sind“. Die Anfor<strong>der</strong>ungen von morgen<br />

sind, alles möglichst preiswert:<br />

• Die benötigten Leistungen müssen bereit gestellt<br />

werden.<br />

• Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit müssen unbedingt<br />

besser werden.<br />

• Energiesparen und dabei Energieeffizienz verlangen<br />

noch viel Einsatz.<br />

• Die Entwicklungen müssen nachhaltig sein.<br />

Der elektrische Zugbetri<strong>eb</strong> <strong>der</strong> SNCF braucht<br />

7,5 TWh/a (Bild 1). Ziel ist, diesen Bedarf bis 2030<br />

um 15 % zu senken.<br />

Die Leistungselektronik kann die Spannungsqualität<br />

verbessern. So vermin<strong>der</strong>n stationäre Spannungsbooster<br />

den Spannungsfall entlang <strong>der</strong> Fahrleitung<br />

bis zum Ende des Speisesektors, indem sie die am<br />

Unterwerk vom Landesnetz zu beziehende Blindleistung<br />

kompensieren (Bild 2). Diese 25-kV-Anlagen<br />

können im Unterwerk o<strong>der</strong> an je<strong>der</strong> Stelle des Sektors<br />

stehen. Die Umrichter an Bord <strong>der</strong> Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge<br />

können <strong>der</strong> Infrastruktur hierbei helfen. Auch<br />

die Schieflast, die das 1AC-Fahrleitungsnetz im 3AC-<br />

Hochspannungsnetz verursacht, lässt sich kompensieren<br />

(Bild 3). Beide Methoden sind eine Alternative<br />

zum Bau eines zusätzlichen Unterwerkes.<br />

112 (2014) Heft 4<br />

Bild 2:<br />

Fahrleistungsseitige Blindleistungskompensation.<br />

AC<br />

DC<br />

3 AC<br />

225...380 kV<br />

Bild 3:<br />

Hochspannungsseitige Schieflastkompensation im Unterwerk Mesnay, Strecke Dijon –<br />

Vallorbe (Foto: ABB).<br />

173

Fokus Thema<br />

1<br />

≥ 250 m<br />

1000 m<br />

2<br />

≥ 250 m<br />

≈ 500 m<br />

Bild 4:<br />

Umschaltbare Phasentrenn-Schutzstrecke , dargestellt für Fahrtrichtung von links nach<br />

rechts.<br />

SST Unterwerk (Sous-Station)<br />

1 Signale „Hauptschalter aus“ und „Hauptschalter ein erlaubt“ verän<strong>der</strong>lich<br />

2 Gleisstromkreis zum Erfassen <strong>der</strong> Zugfahrt und Triggern <strong>der</strong> Umschaltung<br />

3 Zugschlussdetektor<br />

1<br />

3<br />

Die Schutzstrecken im Fahrleitungsnetz sind ein<br />

Problem. Es gibt Versuche mit automatisch umschalten<strong>der</strong><br />

Schutzstrecke, wobei die Züge ohne Leistungsunterbrechung<br />

durchfahren (Bild 4). Wenn das<br />

Umschalten weniger als 500 ms dauert, merkt die<br />

Tri<strong>eb</strong>fahrzeugtechnik nur den Phasensprung. Ziel ist,<br />

leistungselektronisch statt mechanisch zu schalten.<br />

Bei einem neuen Fahrleitungskonzept vereinigen<br />

Ausleger aus Verbundwerkstoff die Funktionen Tragen<br />

und Isolieren. Der Wegfall des Isolators führt n<strong>eb</strong>en<br />

leichterer Montage zu minimaler Instandhaltung.<br />

Energiesparpotenzial liegt im Rekuperationsbremsen.<br />

Soweit die dabei anfallende Energie nicht von<br />

an<strong>der</strong>en Zügen im Speisesektor aufgenommen wird,<br />

kann sie im Unterwerk entwe<strong>der</strong> über die Transformatoren<br />

in das Hochspannungsnetz fließen o<strong>der</strong> in die<br />

nächstliegende bahneigene Infrastruktur. Dort kann<br />

sie gespeichert, genutzt o<strong>der</strong> in das örtliche Versorgungsnetz<br />

gespeist werden, wobei sich auch noch<br />

lokal erzeugte Solar-, Wind- o<strong>der</strong> Wasserenergie einbinden<br />

lässt (Bild 5). Hierzu wird gerade ein Demonstrationsprojekt<br />

im Bahnhof Valence TGV validiert. Das<br />

System ist heute vermutlich noch nicht wirtschaftlich,<br />

könnte es aber bei steigenden Energiepreisen werden.<br />

Überhaupt setzt die Einführung sich erneuern<strong>der</strong><br />

Energien voraus, dass einerseits die Betri<strong>eb</strong>smittel<br />

zum Erzeugen und zum Speichern und an<strong>der</strong>erseits<br />

die Gesetze zum Energiemarkt entsprechend entwickelt<br />

werden. Ziel <strong>der</strong> SNCF ist jedenfalls, solche stationären<br />

Anlagen zu dimensionieren und zu betreiben.<br />

Das führt zu intelligenten Netzen (smart grids),<br />

die vor allem Energietransport über lange Distanzen<br />

vermeiden (Bild 6).<br />

Schlussbemerkungen<br />

Die AC-Traktion hat einen guten Effizienzindex, <strong>der</strong><br />

noch verbessert werden kann. Der Weg dazu ist die<br />

Kooperation <strong>der</strong> Bahninfrastrukturbetreiber mit an<strong>der</strong>en<br />

Institutionen durch<br />

• Erfahrungsaustausch, beson<strong>der</strong>s über die Arbeitsweisen<br />

in Bereichen mit sehr hoher Verkehrsdichte, und<br />

• gemeinsame Produktentwicklungen und Marktauftritte<br />

bei Beschaffungen.<br />

Eine Möglichkeit ist, dass die Ingenieure <strong>der</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

mit 15 kV 16 2 /3 Hz und <strong>der</strong>jenigen mit 25 kV 50 Hz<br />

über die Landesgrenzen hinweg vermehrt zusammenarbeiten,<br />

denn die Systeme mit diesen Spannungen<br />

sind in ihrer Leistungsfähigkeit vergleichbar.<br />

Hierzu erinnerte <strong>der</strong> alt Obermaschineningenieur<br />

Theo Weiß an die berühmte 50-Hz-Tagung von 1955 in<br />

UNTERWERK<br />

C<br />

RFF/<br />

RTE<br />

3 AC 225 kV 50 Hz<br />

€<br />

Bereits bewertet: Reduktion des Energi<strong>eb</strong>edarfs<br />

für Traktion durch Bremsenergie<br />

Reduktion <strong>der</strong> Anschlussleistung<br />

€ durch Spitzenabbau dank Speicherung<br />

1 AC 25 kV 50 Hz<br />

BAHNHOF<br />

Verteiler<br />

3 AC 230-400 V 50 Hz<br />

DEMONSTRATOR<br />

C Zähler<br />

Speicherung Energie-Management PV<br />

€<br />

C SNCF/<br />

ERDF<br />

3 AC 20 kV 50 Hz<br />

«Grid Parity» Reduktion des Energi<strong>eb</strong>edarfs<br />

des Bahnhofes o<strong>der</strong> Einnahmen aus<br />

Verkauf zum Tarif Nie<strong>der</strong>spannung<br />

Bild 5:<br />

Projekt Bahnhof mit Energie-Hub.<br />

174 112 (2014) Heft 4

Thema Fokus<br />

Lille und die <strong>eb</strong>enso berühmte Stellungnahme <strong>der</strong> Deutschen<br />

Bundesbahn (EB Son<strong>der</strong>heft 1956), beides mit 16<br />

Kapiteln und zugeordneten Gegendarstellungen. Christian<br />

Courtois ergänzte dazu, dass dieses Thema heute<br />

abgeschlossen und die D<strong>eb</strong>atte darüber sinnlos ist.<br />

Das Problem sei, dass heute keine bahneigenen 50-Hz-<br />

Hochspannungsleitungen mehr durchsetzbar sind, wie<br />

sie die Midi noch mit zwei eigenen 3AC-Leitungen von<br />

den Pyrenäen bis nach Paris g<strong>eb</strong>aut hatte.<br />

Eigenbedarf<br />

Unterwerk<br />

Hochspannungsnetz<br />

Unterwerk<br />

Speicherung<br />

Erzeugung<br />

Anmerkung: Teil 2 dieses Berichts, <strong>der</strong> die Anfänge<br />

des elektrischen Bahnbetri<strong>eb</strong>s in Frankreich und den<br />

Übergang zur 50-Hz-Traktion behandelt, steht in<br />

diesem Heft unter <strong>der</strong> Rubrik Historie.<br />

Be<br />

Zug<br />

Zug<br />

Bild 6:<br />

Energieflüsse im Intelligenten <strong>Bahnen</strong>ergienetz <strong>der</strong> Zukunft.<br />

Wechselstrom-Zugbetri<strong>eb</strong> in Deutschland<br />

Band 3: Die Deutsche Reichsbahn Teil 1 – 1947 bis 1960<br />

Eine einzigartige, chronologische Beschreibung <strong>der</strong> Entwicklung <strong>der</strong> Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge, Bahnstromversorgungs-<br />

und Fahrleitungsanlagen sowie des Werkstättenwesens dieser Zeit.<br />

Das Werk veranschaulicht die Zusammenhänge zwischen den technischen, wirtschaftlichen sowie<br />

den gesellschaftlichen und politischen Entwicklungen dieser Epoche.<br />

P. Glanert / T. Scherrans / T. Borbe / R. Lü<strong>der</strong>itz<br />

1. Auflage 2012, 240 Seiten mit CD-ROM, Hardcover<br />

Bestellung per Fax: +49 201 / 82002-34 o<strong>der</strong> abtrennen und im Fensterumschlag einsenden<br />

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___ Ex. Wechselstrom-Zugbetri<strong>eb</strong> in Deutschland – Band 3 (Teil 1)<br />

1. Auflage 2013, ISBN: 978-3-8356-3219-6<br />

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175<br />

PAWZD31013

Fokus Thema<br />

Revision <strong>der</strong> <strong>Bahnen</strong>ergie-Laufwasserkraftwerke<br />

an <strong>der</strong> mittleren Donau<br />

Nach rund 40 Jahren Betri<strong>eb</strong>szeit wurden die maschinen- und elektrotechnischen Anlagen <strong>der</strong> vier<br />

<strong>Bahnen</strong>ergie erzeugenden Laufwasserkraftwerke an <strong>der</strong> mittleren Donau generalüberholt.<br />

Bild 1:<br />

Süddeutsches <strong>Bahnen</strong>ergienetz, Stand Dezember 2012<br />

(Auschnitt <strong>eb</strong> 4/2013, S. 234).<br />

Bild 2:<br />

Kraftwerke Mittlere Donau (Grafik E.ON Wasserkraft).<br />

1 Rechen<br />

5 Einlaufspirale und Saugrohr<br />

2 Rechenreinigungsmaschine mit Polypgreifer 6 unterer Revisionszugang (oberer hinter<br />

3 Spülrinne<br />

Schnitt<strong>eb</strong>ene)<br />

4 Bunker, Kran und Schacht für Dammtafeln<br />

Bild 3:<br />

Kraftwerk Bittenbrunn (Fotos: Rossberg).<br />

Nach 6 1 /2 Jahren ist die umfassende Revision <strong>der</strong> vier<br />

Kraftwerke Bertoldsheim, Bittenbrunn, Bergheim<br />

und Ingolstadt abgeschlossen. Die Kraftwerkskette<br />

liegt an <strong>der</strong> Mittleren Donau zwischen Donauwörth<br />

und Ingolstadt und erzeugt ausschließlich 16,7-Hz-<br />

<strong>Bahnen</strong>ergie. Die Werke waren von 1967 bis 1971<br />

in Betri<strong>eb</strong> gegangen, um vor allem die zu den Olympischen<br />

Spielen 1972 g<strong>eb</strong>aute S-Bahn in München<br />

zu versorgen; 1992 kam noch ein fünftes Werk bei<br />

Vohburg hinzu (Bild 1). Alle fünf Werke haben je<br />

drei Kaplan-Turbinen mit senkrechter Welle (Bild 2).<br />

Im Jahre 1965 hatte die damalige Deutsche Bundesbahn<br />

zusammen mit <strong>der</strong> Rhein-Main-Donau AG<br />

(RMD) die Donau-Wasserkraft AG (DWK) gegründet,<br />

<strong>der</strong> die Werke gehören. Hauptaktionär <strong>der</strong><br />

DWK ist heute mit 99,25 % die RMD. Die restlichen<br />

0,75 % hat E.ON 2006 von <strong>der</strong> Deutschen Bahn<br />

übernommen und gleichzeitig auch die Betri<strong>eb</strong>sführung.<br />

Diese obliegt operativ <strong>der</strong> im nie<strong>der</strong>bayrischen<br />

Landshut sitzenden Zentralwarte für alle<br />

E.ON-Wasserkraftwerke. Auch das Pumpspeicherwerk<br />

Langenprozelten, das <strong>eb</strong>enfalls nur <strong>der</strong> <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

dient, soll eines Tages von dort<br />

überwacht und gesteuert werden.<br />

Die jahrzehntelange Dauerbelastung hatte Spuren<br />

hinterlassen, die es jetzt zu beseitigen galt, um<br />

Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit <strong>der</strong> Anlagen auch<br />

für die nächsten drei Jahrzehnte sicherzustellen. Die<br />

Revisionsarbeiten begannen 2007 mit einem ersten<br />

Maschinensatz des Kraftwerks Ingolstadt. Dabei galt<br />

es auch, Erfahrungen zu sammeln und eine Strategie<br />

für die Revision <strong>der</strong> übrigen Anlagen bei weiterhin<br />

laufendem Kraftwerksbetri<strong>eb</strong> zu entwickeln.<br />

Nach rund vier Jahrzehnten Dauerbetri<strong>eb</strong> waren<br />

über die bekannten geplanten Arbeiten hinaus auch<br />

viele nicht planbare zu erwarten. Diese ließen sich<br />

erst nach dem Entleeren und Öffnen <strong>der</strong> Turbinenkaverne<br />

und <strong>der</strong> Analyse des Aufwands vornehmen.<br />

176 112 (2014) Heft 4

Thema Fokus<br />

Bild 4:<br />

Leitapparat.<br />

112 (2014) Heft 4<br />

Bild 5:<br />

Laufradschaufeln, Außendurchmesser 5,35 m.<br />

Bild 6:<br />

Turbinennase.<br />

Offizieller Abschluss <strong>der</strong> Revisionen war Ende November<br />

2013 im Kraftwerk Bittenbrunn (Bild 3).<br />

Dieses schrittweise Vorgehen hat sich gelohnt, denn<br />

dadurch konnten bei allen weiteren Revisionen Zeit<br />

und Kosten gespart werden.<br />

Zum Entleeren <strong>der</strong> Einlaufspirale und des Saugrohres<br />

werden ober- und unterwasserseitig Dammtafeln<br />

in einen schmalen Schacht abgelassen. Vorher<br />

muss ein Taucher die Auflagefläche am Boden reinigen,<br />

weil selbst kleine Fremdkörper eine vollständige<br />

Abdichtung verhin<strong>der</strong>n würden. Auf <strong>der</strong> Oberwasserseite<br />

sind drei <strong>der</strong>artige Segmente übereinan<strong>der</strong><br />

nötig, um die 5,5 m Fallhöhe abzuschotten.<br />

Wenn <strong>der</strong> Raum trockengelegt ist, kann er von<br />

oben her betreten werden. Sichtbar wird dabei ein<br />

mächtiger Betonkegel, in dessen Innerem sich die<br />

Turbine verbirgt. In den Raum unterhalb <strong>der</strong> Laufradschaufeln<br />

gelangt man durch ein Mannloch von<br />

kaum einem Quadratmeter Öffnungsfläche. Einige<br />

Meter höher sind von einer behelfsmäßigen Bohlenplattform<br />

die verstellbaren Leitschaufeln erreichbar.<br />

Die maschinentechnischen Arbeiten reichten<br />

von <strong>der</strong> Leitapparat-Lagerung und einer Spurlageranh<strong>eb</strong>ung<br />

an den Turbinen über die Beseitigung<br />

von im Lauf <strong>der</strong> Jahrzehnte entstandenen Kavitationsschäden<br />

an Turbinenlaufrad und Laufradmantel<br />

o<strong>der</strong> dem Ersatz von Pumpen, Ventilen und Wellendichtungen<br />

bis zur Überarbeitung <strong>der</strong> Laufradflügeldichtungen.<br />

Dafür kam ein von E.ON patentiertes<br />

Verfahren zum Einsatz, das den aufwendigen<br />

Ausbau <strong>der</strong> Turbinen überflüssig macht. Auch das<br />

Sandstrahlen und Konservieren <strong>der</strong> tri<strong>eb</strong>wasserführenden<br />

Teile wie <strong>der</strong> Leitschaufeln wurde im eing<strong>eb</strong>auten<br />

Zustand durchgeführt. Die Bil<strong>der</strong> 4, 5 und 6<br />

vermitteln Eindrücke hiervon.<br />

Die Maschinenhalle, in <strong>der</strong> sonst nur die drei Generatoren<br />

das Bild prägen, beherrschten während<br />

<strong>der</strong> Revision die Werkstatteinrichtungen.<br />

N<strong>eb</strong>en <strong>der</strong> Revision <strong>der</strong> Maschinentechnik war die<br />

Elektrotechnik an heutige Erfor<strong>der</strong>nisse anzupassen.<br />

An den Generatoren genügten sorgfältiges Reinigen<br />

und das Ausbessern von Verschleißstellen. Die mechanischen<br />

Turbinenregler wurden durch digitale ersetzt,<br />

Maschinenautomatik und Sensorik sowie Leitund<br />

Laufradsteuerung wurden dem neuesten Stand<br />

<strong>der</strong> Technik angepasst. Auch die alte Schalttafel wur-<br />

Bild 7:<br />

Neue Warte, Schränke von links nach rechts.<br />

1 Synchronisieren an das Bahnstromnetz<br />

2, 6 Bahnstromleitungsabzweige in <strong>der</strong> 110-kV-Schaltanlage<br />

3, 4, 5 Maschinensätze mit Blockabzweigen in <strong>der</strong> 110-kV-Schaltanlage<br />

7 Eigenbedarfsanlage 3 AC 50 Hz mit drei Wellengeneratoren und Dieselaggregat<br />

8 Dreiwehreanlage und Pegelregistrierungen<br />

177

Fokus Thema<br />

Bild 8:<br />

Außenanlage Kraftwerk Bittenbrunn.<br />

von rechts: Reserveumspanner – zwei von drei neuen Maschinenumspannern – noch zu<br />

erneuernde Freiluftschaltanlage 2 AC 110 kV 16 2 /3 Hz, ganz links AEG-Freistrahlschalte<br />

de ersetzt, obwohl die Warte in <strong>der</strong> Regel nur noch<br />

bei außergewöhnlichen Ereignissen wie Hochwasser<br />

ständig besetzt ist (Bild 7). Im Außenbereich wurden<br />

o<strong>der</strong> werden noch neue Maschinentransformatoren<br />

aufgestellt und die 110-kV-Schaltanlagen erneuert<br />

(Bild 8).<br />

Insgesamt wurden in die Generalsanierung <strong>der</strong><br />

vier Werke rund 33 Mio. EUR investiert. Als Nächstes<br />

werden für 1,8 Mio. EUR die Wehranlagen <strong>der</strong> Kraftwerke<br />

einschließlich Vohburg revidiert. Außerdem<br />

steht ökologische Durchgängigkeit an, die beim Bau<br />

<strong>der</strong> Werke noch nicht wichtig war: Bis 2016 soll nun<br />

Fischen und Kleinl<strong>eb</strong>ewesen ein Weg an den Kraftwerken<br />

vorbei geöffnet werden.<br />

HINTERGRUND<br />

Die Anlagen Bertoldsheim, Bittenbrunn, Bergheim und Ingolstadt stehen von Fluss-km 98 bis 129 in 10 km<br />

gleichem Abstand [1], Vohburg steht 25 km weiter flussabwärts etwas östlich von Ingolstadt. Oberhalb<br />

Bertoldsheim und unterhalb Bergheim sind Ausgleichsbecken angelegt für Schwellbetri<strong>eb</strong> während <strong>der</strong><br />

Hauptverkehrszeiten <strong>der</strong> S-Bahn München.<br />

Schwellbetri<strong>eb</strong> Kraftwerkskette Mittlere Donau bei<br />

Niedrigwasser (<strong>eb</strong> 1/1972, S. 9).<br />

Die ersten vier Kraftwerke sind vollkommen<br />

baugleich und haben je drei 26-polige, also mit<br />

76,9 min –1 drehende 9,0-MVA-Generatoren. N<strong>eb</strong>en<br />

dieser übereinstimmenden Zahl trifft man auf<br />

die üblichen Unterschiede bei den Leistungswerten.<br />

Das beginnt bei den Turbinen, für die in [1]<br />

„Leistung 7 000 kW bei 5 m Fallhöhe“ und in [2]<br />

„Ausbauleistung 7 500 kW“ stehen. Weil, bei überall<br />

gleicher Ausbauwassermenge 500 m 3 /s, die Fallhöhen<br />

verschieden waren, führte die <strong>DB</strong> die Werke<br />

in den ersten Jahrzehnten mit 18,9 MW, 20,1 MW,<br />

23,7 MW und 19,8 MW, zusammen also 82,5 MW;<br />

nur wer tiefer einstieg, fand dazu die Definition<br />

„gesicherte Leistung an 330 Tagen“. Die dabei verfügbaren<br />

Blindleistungen von 19 bis 13 Mvar waren<br />

natürlich für den Bedarf <strong>der</strong> thyristorgesteuerten S-<br />

Bahntri<strong>eb</strong>züge in München willkommen. In [1] wurde<br />

sodann berichtet: „Die Höchstleistung ... stieg<br />

wegen <strong>der</strong> Verbesserung <strong>der</strong> Fallhöhen von 83 MW ... auf 94 MW im Jahre 1980“, auf Nachfrage seinerzeit<br />

erklärt und notiert „durch Aufschweißen <strong>der</strong> Wehre“. Seit einigen Jahren sind alle vier Werke einheitlich<br />

mit 3 x 6,7 MW bewertet, zusammen also rund 80 MW. Das Regelarbeitsvermögen 500 GWh/a<br />

bedeutete in den 1970er Jahren etwas über 7 % <strong>der</strong> 16 2 /3-Hz-Erzeugung für die <strong>DB</strong>.<br />

Die häufig und auch aktuell genannten Werte 106 MW und bis 700 GWh/a beziehen stets das<br />

Kraftwerk Vohburg mit seinen drei Maschinensätzen ein. Hierfür ist dokumentiert „Turbinen: Nennleistung<br />

9,671 MW, Generatoren: Scheinleistung 12 MVA, Leistungsfaktor 0,8, Ausbauleistung<br />

23,3 MW“ [3]. Dementsprechend hieß die Nennleistung bei <strong>der</strong> <strong>DB</strong> anfänglich 3 x 9,6 MVA / 7,8 MW,<br />

heißt jedoch seit Längerem 3 x 12,0 MVA / 9,5 MW. Die Erzeugung aller fünf Werke macht heute<br />

knapp 7 % des <strong>DB</strong>-Bedarfs aus.<br />

Be<br />

[1] Ertl, W.; Tubeuf, M.: Zehn Jahre Betri<strong>eb</strong> <strong>der</strong> Laufwasserkraftwerke <strong>der</strong> Donau-Wasserkraft AG. in: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

79 (1981), H. 7, S. 263–266.<br />

[2] Güldenpenning, A.: Zehn Jahre Donau-Wasserkraft-AG – zehn Jahre Bahnstromerzeugung für die Deutsche Bundesbahn.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 79 (1981), H. 7, S. 266–271.<br />

[3] Jergas, E.: Wasserkraftwerk Vohburg. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 91 (1993), H. 10, S. 317–320.<br />

178 112 (2014) Heft 4

Forum Fokus<br />

Leserforum<br />

Ihre Meinung ist gefragt. Senden Sie Kommentare und Diskussionsbeiträge bitte per Post o<strong>der</strong><br />

E-Mail leserforum@<strong>eb</strong>-elektrische-bahnen.de direkt an die Redaktion.<br />

Normen und Vorschriften als<br />

unfehlbare Grundlage für<br />

Messdienstleistungen?<br />

<strong>eb</strong> 3/2012, S. 68-74<br />

Bild 1:<br />

Geschmolzene Schraubenköpfe an einem Stromabnehmer.<br />

Manfred Deutzer, Technische Kohle GmbH (DTK),<br />

schil<strong>der</strong>t in diesem Beitrag, dass Strom durch die<br />

Schrauben fließt, die die Endstücke <strong>der</strong> Stromabnehmerwippe<br />

halten. Dadurch wird die Festigkeit dieser<br />

Schrauben beeinflusst. Von Georg Schwach wurde im<br />

Leserforum, <strong>eb</strong> 110 (2012), H. 5, S. 183–184 zum<br />

DTK-Beitrag geäußert:<br />

„Mitnichten wird also im geschil<strong>der</strong>ten Fall hierüber<br />

Strom entnommen, schon gar nicht aus dem Fahrdraht<br />

(Bild 10 in [1]). Damit ist alles unzutreffend,<br />

was <strong>der</strong> Verfasser hierzu und als mögliche Folge daraus<br />

schreibt. …. Ausgeschlossen ist, dass durch Stromfluss<br />

die Schrauben ihre Festigkeit verlieren und das „Endstück“<br />

abfallen kann. Konstruktiv müssen alle potenziell<br />

stromführenden Bauteile nicht nur dauerstromfest,<br />

son<strong>der</strong>n sogar kurzschlussstromfest sein.“<br />

Im Bild 1 wird die Aussage von Georg Schwach<br />

wi<strong>der</strong>legt. Das Bild zeigt eine Stromabnehmerwippe<br />

eines Eisenbahnunternehmens. Die Köpfe <strong>der</strong> zur<br />

Befestigung <strong>der</strong> Endstücke verwendeten Schrauben<br />

sind auch hier durch die Einwirkung von Lichtbögen<br />

geschmolzen. Wenn <strong>der</strong> Kontaktpunkt zwischen<br />

Fahrdraht und Stromabnehmerwippe den leitenden<br />

Teil <strong>der</strong> Wippe verlässt, wird häufig ein Lichtbogen<br />

gezündet. Eine <strong>der</strong>artige Zündstelle ist im Bild 1 an<br />

den Brandspuren zu erkennen. Der Lichtbogen sucht<br />

sich den Weg mit dem geringsten elektrischen Wi<strong>der</strong>stand.<br />

Dieser Weg führt vom Fahrdraht über das verschmutzte<br />

Endstück zu den Befestigungsschrauben.<br />

Georg Schwach stellt fest, dass die Schrauben kurzschlussstromfest<br />

sind, die hohen Temperaturen am<br />

Lichtbogenfußpunkt berücksichtigt er jedoch nicht.<br />

Auch bei weiteren Fahrleitungsmessungen von DTK<br />

bei Vollbahnen wurden die hier beschri<strong>eb</strong>enen Erscheinungen<br />

nachgewiesen. Weitere Informationen erhalten<br />

Sie auf Nachfrage von Manfred Deutzer, md@deutzer.<br />

de, unter dem Betreff: geschmolzene Schrauben.<br />

Manfred Deutzer<br />

[1] Deutzer, M.: Normen und Vorschriften als unfehlbare<br />

Grundlage für Messdienstleistungen?“ In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 110 (2012), H. 3, S. 68–74.<br />

Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften sinnwahrend<br />

zu kürzen.<br />

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<strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong><br />

Elektrotechnik<br />

im Verkehrswesen<br />

112 (2014) Heft 4<br />

179

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

Frequenzkomponenten des<br />

Bahnstromlastgangs –<br />

Zusammenhänge mit dem Bahnbetri<strong>eb</strong><br />

Julius Bosch, Zollikofen<br />

Die erh<strong>eb</strong>lichen Lastschwankungen <strong>der</strong> 16,7-Hz-<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung <strong>der</strong> Schweizerischen Bundesbahnen<br />

(SBB) werden künftig noch zunehmen. Werden mit einer Frequenzanalyse charakteristische<br />

Frequenzkomponenten des Gesamtlastverlaufs extrahiert und mit Filtern im Zeitbereich analysiert,<br />

lassen sich die Lastschwankungen erklären. Es zeigt sich, dass Lastspitzen theoretisch durch den<br />

Eingriff in den Integralen Taktfahrplan reduziert werden könnten. Da dies jedoch nicht diskutabel ist,<br />

werden dazu Alternativen vorgestellt.<br />

FREQUENCY COMPONENTS OF THE RAILWAY ELECTRICITY LOAD PROFILE – LINKAGES WITH THE<br />

RAILWAY OPERATION<br />

Consi<strong>der</strong>able load fluctuations of the 16.7-Hz railway power supply of Swiss Fe<strong>der</strong>al Railways (SBB –<br />

Schweizerische Bundesbahnen) will increase even further in the future. These load fluctuations can<br />

be explained in a frequency analysis by extracting characteristic frequency components of the total<br />

load curve and analysing them with filters in the time domain. It will be seen that peak loads can<br />

be reduced theoretically by encroaching on the Integrated Synchronised Timetable. However, since<br />

this is not d<strong>eb</strong>ateable, alternatives to it will be presented.<br />

COMPOSANTES SPECTRALES DE LA COURBE DE CHARGE – LES INCIDENCES SUR LE TRAFIC<br />

FERROVIAIRE<br />

Les variations de charge considérables de l’alimentation en courant traction 16,7 Hz des chemins de<br />

fer fédéraux suisses (CFF) sont appelées à s’accroître à l’avenir. L’extraction des composantes spectrales<br />

caractéristiques de la courbe de charge totale et leur analyse avec des filtres dans une plage de<br />

temps donnée permettent d’expliquer les variations de charge. Il est démontré que les pointes de<br />

charge pourraient être théoriquement réduites par l’intervention dans l’horaire cadencé intégral.<br />

Mais comme une telle opération est hors de discussion, l’article présente des solutions alternatives.<br />

P ges<br />

600<br />

MW<br />

500<br />

400<br />

300<br />

200<br />

100<br />

0<br />

00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 h 00:00<br />

Uhrzeit t<br />

Bild 1:<br />

Lastverlauf <strong>der</strong> Gesamtlast P ges des 16,7-Hz-Bahnstromnetzes <strong>der</strong> SBB vom 4. September<br />

2013 (Grafiken: 1–7 und 9: Autor).<br />

1 Einführung<br />

Die Gesamtlast <strong>der</strong> 16,7-Hz-Bahnstromversorgung<br />

<strong>der</strong> SBB weist n<strong>eb</strong>en dem täglichen Grundmuster<br />

mit Morgen- und Abendspitze erh<strong>eb</strong>liche Schwankungen<br />

im Minuten- und Sekundenbereich auf<br />

(Bild 1). Diese hohe Fluktuation stellt für die Netzregelung<br />

eine Herausfor<strong>der</strong>ung dar und ist nur durch<br />

den überwiegenden Einsatz von Erzeugungseinheiten,<br />

welche hohe Leistungsgradienten zulassen,<br />

wie Frequenzumformer, Frequenzumrichter und<br />

Pelton-Turbinen, zu beherrschen. Außerdem steigt<br />

durch die Fluktuation die Wahrscheinlichkeit, dass<br />

große Lastspitzen auftreten, die erhöhte Investitionen<br />

in die verfügbare Einspeiseleistung erfor<strong>der</strong>n.<br />

Die maximalen Lastspitzen werden in Zukunft<br />

aufgrund von leistungsstärkeren Fahrzeugen und<br />

einem dichteren Fahrplan noch zunehmen. Auch<br />

dann muss die verfügbare Einspeiseleistung zu je<strong>der</strong><br />

Zeit in <strong>der</strong> Lage sein, die Netzlast zu decken,<br />

um die Netzstabilität zu gewährleisten.<br />

180 112 (2014) Heft 4

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

800<br />

MW<br />

600<br />

400<br />

200<br />

0<br />

P ges<br />

02.09.13 03.09.13 04.09.13 05.09.13 06.09.13 07.09.13 08.09.13 09.09.13<br />

Datum t<br />

Bild 2:<br />

Lastverlauf P ges analog<br />

Bild 1 für den Zeitraum<br />

vom 02.09. bis<br />

09.09.13.<br />

Sollen zu diesem Zweck Lastspitzen gezielt reduziert<br />

sowie <strong>der</strong> Einsatz <strong>der</strong> Regelleistung und <strong>der</strong><br />

Energiehandel optimiert werden, sind Kenntnisse<br />

<strong>der</strong> Zusammensetzung und eine Prognose <strong>der</strong> Bahnstromlast<br />

notwendig. Dazu gibt es grundsätzlich<br />

zwei Herangehensweisen, nämlich<br />

• entwe<strong>der</strong> in einem bottom-up-Prozess jeden<br />

Verbraucher auf <strong>der</strong> physikalischen Ebene zu<br />

analysieren und zu modellieren, dabei können<br />

Inputs wie <strong>der</strong> Zugfahrplan und Wetterprognosen<br />

verwendet werden,<br />

• o<strong>der</strong> in einem top-down-Prozess vom Generellen<br />

und Verfügbaren, wie zum Beispiel <strong>der</strong> Gesamtlast,<br />

auszugehen und die Zusammenhänge zwischen<br />

Bahnbetri<strong>eb</strong> und Netzlast zu untersuchen.<br />

Die erste Variante hat den Vorteil, dass je<strong>der</strong> Verbraucher<br />

ein gutes Verständnis für den Energi<strong>eb</strong>edarf erlangt,<br />

bei vorhandenen Zugfahrplandaten auch für<br />

die mittlere und fernere Zukunft. Nachteile sind <strong>der</strong><br />

hohe Aufwand und die Probleme eines Abgleiches<br />

<strong>der</strong> Einzelmodelle, da im Bahnstromnetz <strong>der</strong> SBB<br />

bisher keine flächendeckenden Einzelmessungen <strong>der</strong><br />

Verbraucher realisiert sind.<br />

Die zweite Herangehensweise nutzt die vorhandenen<br />

Daten und liefert Erg<strong>eb</strong>nisse, die von weniger<br />

Ausgangsdaten abhängig sind. In <strong>der</strong> vorliegenden<br />

Studie wird eine Komponente <strong>der</strong> top-down-Methode<br />

betrachtet.<br />

Im Lastverlauf <strong>der</strong> SBB lässt sich aus Bild 1 mit<br />

bloßem Auge eine halbstündige Periode erahnen. Es<br />

stellt sich jedoch die Frage, ob darin weitere wie<strong>der</strong>kehrende<br />

Muster enthalten sind, die aufgrund <strong>der</strong><br />

Überdeckung durch an<strong>der</strong>e Signale zunächst nicht<br />

sichtbar sind. Mit einer Spektralanalyse können diese<br />

Frequenzkomponenten sichtbar gemacht werden.<br />

2 Spektralanalyse <strong>der</strong><br />

Bahnstromlast<br />

Wird eine zeitlich hoch aufgelöste Messung <strong>der</strong> Gesamtlast<br />

<strong>der</strong> SBB- Bahnstromversorgung, in Bild 2<br />

für eine Woche aufgenommen, einer diskreten<br />

112 (2014) Heft 4<br />

P ges<br />

[MW]<br />

800<br />

600<br />

400<br />

200<br />

Tageslastgang<br />

Gesamtlast im<br />

Zeitbereich<br />

Fourier-<br />

Transformation<br />

Bild 3:<br />

Prinzip <strong>der</strong> Transformation des Gesamtleistungsverlaufs <strong>der</strong> Bahnstromlast 16,7 Hz in den<br />

Frequenzbereich.<br />

Fourier-Transformation [1] unterzogen, werden die<br />

Frequenzkomponenten, die im Lastverlauf enthalten<br />

sind, sichtbar. Dazu werden die Messwerte tageweise<br />

analysiert (Bild 3). Die Beträge <strong>der</strong> Erg<strong>eb</strong>nisse werden<br />

dann in einem halblogarithmischen Diagramm,<br />

in Bild 4 und Bild 5 für unterschiedliche Frequenzbereiche,<br />

dargestellt. Bei charakteristischen Frequenzkomponenten<br />

ist in <strong>der</strong> Amplitude jeweils ein lokales<br />

Maximum sichtbar. Durch die Überlagerung <strong>der</strong><br />

Frequenzgänge mehrerer Tage h<strong>eb</strong>en sich die Maxima<br />

noch deutlicher vom Rauschen ab, da an den<br />

Maxima die sonst unregelmäßige Kurvenschar des<br />

Rauschens zu einer Linie verschmilzt.<br />

Auf <strong>der</strong> Abszisse ist die Frequenz f dargestellt,<br />

zusätzlich darunter <strong>der</strong> zugehörige Kehrwert <strong>der</strong><br />

Frequenz, die Periodendauer T. Dies erleichtert die<br />

Interpretation <strong>der</strong> Erg<strong>eb</strong>nisse. Bei 0 Hz ist die Periodendauer<br />

unendlich (Inf), dort ist <strong>der</strong> Mittelwert <strong>der</strong><br />

Tagesleistung abzulesen. Die aufgetragene Frequenz<br />

entspricht den Komponenten, aus denen sich <strong>der</strong><br />

Lastverlauf <strong>der</strong> Gesamtlast zusammensetzt. Diese<br />

Frequenz ist nicht zu verwechseln mit <strong>der</strong> Netzfrequenz<br />

von nominal 16,7 Hz.<br />

Auf <strong>der</strong> Ordinate wird die Amplitude <strong>der</strong> jeweiligen<br />

Frequenzkomponente logarithmisch aufgetragen.<br />

Signifikante Maxima sind in den Bil<strong>der</strong>n bei <strong>der</strong><br />

Darstellung im<br />

Frequenzbereich<br />

halblogarithmisch<br />

0<br />

02.09.13 03.09.13 04.09.13 05.09.13<br />

Lastverlauf <strong>der</strong> Gesamtlast<br />

Tag [dd.mm.yy]<br />

0<br />

02.09.13 03.09.13 04.09.13 05.09.13 0 0.1 06.09.13 0.2 0.3 07.09.13 0.4 0.5 0.6 08.09.13 0.7<br />

Tag [dd.mm.yy]<br />

Frequenz [mHz]<br />

3<br />

t<br />

P ges<br />

[MW]<br />

dft(P ges<br />

) [MW/Hz]<br />

800<br />

600<br />

400<br />

200<br />

10 3<br />

10 2<br />

10 1<br />

10 0<br />

n-Tage überlagert<br />

Betrag <strong>der</strong> Fourier Transformierten Inf 166.667 83.333 das Lastverlaufs<br />

55.556 41.667 33.333 27.778 23.810<br />

Periodendauer [min]<br />

f<br />

Lastverlauf <strong>der</strong> Gesamtlast<br />

Betrag <strong>der</strong> Fourier Transformierten das La<br />

181

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

10 3<br />

MW/Hz<br />

10 2<br />

10 1<br />

Ƒ<br />

(P ges<br />

)<br />

10 0<br />

10 -1<br />

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 mHz 2<br />

f<br />

Inf 100 50 40 30 20 15 14 13 12 11 10 min 9<br />

T<br />

Bild 4:<br />

Spektralanalyse des Lastverlaufs einer Woche nach Bild 2 über <strong>der</strong> Frequenz f und <strong>der</strong> Periodendauer T; Frequenzbereich 0 bis 2 mHz.<br />

MW/Hz<br />

10 1<br />

Ƒ<br />

(P ges<br />

)<br />

10 0<br />

10 2 16 16,2 16,4 16,6 16,8 17 17,2 mHz 17,4<br />

10 -1<br />

10 -2<br />

f<br />

62,5 62,0 61,5 61,0 60,5 60,0 59,5 59,0 58,5 59,0 s 57,5<br />

T<br />

Bild 5:<br />

Spektralanalyse des Lastverlaufs einer Woche nach Bild 2; Frequenzbereich 15,9 bis 17,5 mHz.<br />

Periodendauer unendlich, bei 30 min und bei 1 min<br />

zu sehen. Kleinere Maxima sind bei 15 min und<br />

10 min zu erkennen.<br />

Es konnte kein signifikanter Zusammenhang <strong>der</strong><br />

Periodizitäten im Lastverlauf mit <strong>der</strong> Saison festgestellt<br />

werden. Außerdem wurde ein Zusammenhang<br />

mit <strong>der</strong> Netzreglung ausgeschlossen. Um die Ursachen<br />

für die Periodizitäten zu ergründen, können Filter<br />

auf die charakteristischen Frequenzen ausgelegt<br />

und so <strong>der</strong> zeitliche Verlauf <strong>der</strong> einzelnen Frequenzkomponenten<br />

sichtbar gemacht werden.<br />

Wird ein Tageslastgang (Bild 6 oben) durch Filter in<br />

die charakteristischen Frequenzkomponenten zerlegt,<br />

werden die Zusammenhänge anschaulicher.<br />

Dadurch wird auch <strong>der</strong> zeitliche Verlauf <strong>der</strong> Frequenzkomponenten<br />

über einen Tag sichtbar. Dargestellt<br />

ist <strong>der</strong> Tiefpassanteil des Lastverlaufs, nachfolgend<br />

als Grundmuster <strong>der</strong> Last bezeichnet. Der<br />

30-min- und <strong>der</strong> 1-min-Anteil werden jeweils mittels<br />

eines Bandpasses aus dem Lastverlauf gefiltert. Ein<br />

Ausschnitt des Ausgangssignals des 1-min-Bandpasses<br />

ist rechts vergrößert zu sehen. Im Bild 6 unten<br />

werden die weiteren Anteile <strong>der</strong> Bahnstromlast, das<br />

Rauschen, dargestellt. Die einzelnen Komponenten<br />

werden im Folgenden analysiert.<br />

4 Komponenten <strong>der</strong> Bahnstromlast<br />

3 Zerlegung <strong>der</strong> Bahnstromlast<br />

in Komponenten im<br />

Zeitbereich<br />

4.1 Grundmuster <strong>der</strong> Last<br />

Der durch den Tiefpass abg<strong>eb</strong>ildete Verlauf im Zeitbereich<br />

bildet das Grundmuster <strong>der</strong> Last <strong>der</strong> SBB-<br />

Bahnstromversorgung ab (Bild 6). Dieses ist jeden<br />

Tag ähnlich. Zwischen 2:00 und 3:00 Uhr in <strong>der</strong><br />

Nacht erreicht <strong>der</strong> Zugverkehr sein Tagesminimum,<br />

weshalb auch die Gesamtleistung im Bahnstromnetz<br />

in dieser Zeit ein Minimum aufweist. Morgens und<br />

182 112 (2014) Heft 4

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

400 1<br />

2<br />

P ges<br />

MW<br />

200<br />

100<br />

P TP<br />

400<br />

MW<br />

200<br />

100<br />

200<br />

MW<br />

0<br />

P BP30 -100<br />

-200<br />

3<br />

P BP1<br />

40<br />

MW<br />

0<br />

-20<br />

-40<br />

4<br />

10<br />

5<br />

0<br />

-5<br />

-10<br />

10:00 10:05 10:10 h 10:15<br />

200<br />

MW<br />

5<br />

0<br />

P Rausch -100<br />

-200<br />

00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 h 00:00<br />

Tageszeit t<br />

Bild 6:<br />

Zerlegung <strong>der</strong> Bahnstromlast eines Tages in Komponenten im Zeitbereich.<br />

1 Verlauf Gesamtlast (P ges )<br />

2 Verlauf Tiefpass (P TP ) bei f go = 0,40509 mHz<br />

3 Verlauf Bandpass 30 min (P BP30 ) bei f gu = 0,40509 mHz bis f go = 0,63657 mHz<br />

4 Verlauf Bandpass 1 min (P BP1 ) bei f gu = 16,6551 mHz bis f go = 16,7014 mHz, fünffach überhöht<br />

5 Verlauf Rauschanteile (P Rausch )<br />

abends erreicht die Bahnstromlast jeweils zu den<br />

Hauptverkehrszeiten wegen <strong>der</strong> Pendlerströme Maxima.<br />

Dies hat drei Hauptursachen:<br />

• Viele Züge werden zu den Hauptverkehrszeiten<br />

verstärkt,. sodass sich ihr Gewicht und teilweise<br />

auch ihre Traktionsleistung erhöhen, zum Beispiel<br />

mit unverän<strong>der</strong>ter Traktionsleitung beim Inter-<br />

City 2000 mittels Ankuppeln von zusätzlichen<br />

Wagen o<strong>der</strong> mit zusätzlicher Traktionsleistung<br />

bei <strong>der</strong> S-Bahn Zürich und bei Tri<strong>eb</strong>zügen mittels<br />

Kuppeln mehrerer Einheiten.<br />

• Zur Hauptverkehrszeit werden Zusatzzüge<br />

eingesetzt.<br />

• Zu den Hauptverkehrszeiten ist die Pünktlichkeitslage<br />

im Bahnnetz angespannter. Das bedeutet, die<br />

Lokomotivführer sind in den Hauptverkehrszeiten<br />

gezwungen, weniger energieeffizient zu fahren,<br />

um die längeren Haltezeiten bedingt durch den<br />

hohen Passagierwechsel zu kompensieren o<strong>der</strong> um<br />

bereits entstandene Verspätungen abzubauen.<br />

Das erhöhte Gewicht <strong>der</strong> Züge durch den höheren<br />

Besetzungsgrad zur Hauptverkehrszeit fällt hingegen<br />

kaum ins Gewicht. Zur Mittagszeit ist die Last im<br />

Bahnstromnetz im Gegensatz zu den meisten Landesnetzen,<br />

die zu dieser Zeit ihre maximale Last erreichen,<br />

reduziert (Bild 1). Im Spektralbereich (Bild 4)<br />

wird bei <strong>der</strong> Frequenz 0 Hz, also unendlicher Periodendauer,<br />

<strong>der</strong> Mittelwert des jeweiligen Lastgangs<br />

über den Tag sichtbar. In <strong>der</strong> Veröffentlichung über<br />

die Potenziale von Lastmanagement im <strong>Bahnen</strong>ergiesystem<br />

[2] wurde <strong>der</strong> Zusammenhang des Tagesmittelwerts<br />

<strong>der</strong> Last mit <strong>der</strong> Temperatur nachgewiesen<br />

und dargestellt. Die Ähnlichkeit des Grundmusters<br />

<strong>der</strong> Last über mehrere Tage wird im Spektralbereich<br />

bei tiefen Frequenzen unterhalb 0,5 mHz sichtbar. Bei<br />

0,5556 mHz (Bild 4), das entspricht T = 30 min, ist die<br />

Halbstundenperiode zu erkennen.<br />

4.2 Halbstundenperiode<br />

Das Amplitudenmaximum im Frequenzbereich bei<br />

einer Periodendauer von 30 min (Bild 4) ist auf den<br />

Integralen Taktfahrplan des Personenverkehrs im<br />

schweizerischen Eisenbahnnetz zurückzuführen. Da<br />

112 (2014) Heft 4<br />

183

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

Genf<br />

Biel<br />

Neuenburg<br />

Lausanne<br />

Basel SBB<br />

Bern<br />

Visp<br />

Zürich<br />

Luzern<br />

Interlaken<br />

Schaffhausen<br />

St. Gallen<br />

Sargans<br />

Lugano<br />

Romanshorn<br />

Chur<br />

Bild 7:<br />

Vereinfachte Darstellung <strong>der</strong> Hauptlinien des schweizerischen Bahnnetzes mit wichtigen<br />

Taktknoten.<br />

Knoten XX:00 XX:30<br />

Knoten XX:15 XX:45<br />

geplanter Knoten<br />

dieser in <strong>der</strong> Schweiz hoch entwickelt ist [3], wird die<br />

30-min-Periodizität im Lastverlauf <strong>der</strong> Bahnstromversorgung<br />

sichtbar. Dieser Integrale Taktfahrplan<br />

wird mit den Symmetrieminuten XX:00 / XX:30 betri<strong>eb</strong>en.<br />

Viele Relationen werden mit einer Taktfolgezeit<br />

von 30 min bedient. „Die Züge von Richtung<br />

und Gegenrichtung kreuzen sich damit <strong>eb</strong>enfalls<br />

im Takt, und zwar im zeitlichen Abstand <strong>der</strong> halben<br />

Zugfolgezeit“ [4]. Im Idealfall würden sich bei einem<br />

Integralen Taktfahrplan alle Züge <strong>der</strong>selben Kategorie<br />

netzweit zur selben Minute kreuzen.<br />

Im schweizerischen Bahnnetz treffen in vielen<br />

wichtigen Knotenbahnhöfen (Bild 7) die Züge kurz<br />

vor den Symmetrieminuten XX:00 / XX:30 ein und<br />

fahren kurz nach diesen wie<strong>der</strong> ab. Dadurch kann die<br />

Reisezeit für die Fahrgäste, die Relationen mit einem<br />

o<strong>der</strong> mehreren Umstiegen nutzen, durch eine Optimierung<br />

<strong>der</strong> Umsteigezeit reduziert werden. Beispiele<br />

sind Zürich, Bern und Basel SBB, wo die Züge<br />

kurz vor den Minuten XX:00 / XX:30 aus den meisten<br />

Richtungen eintreffen und kurz nach diesen Minuten<br />

wie<strong>der</strong> abfahren. Die Zugkreuzungen finden also um<br />

die Minuten XX:00 / XX:30 im Knotenbahnhof statt,<br />

wobei die Züge vorab ihre gespeicherte kinetische<br />

Energie durch die Rekuperationsbremsung teilweise<br />

wie<strong>der</strong> ins Bahnstromnetz zurück speisen, im Knotenbahnhof<br />

für einige Minuten halten und anschließend<br />

unter Bezug von elektrischer Energie wie<strong>der</strong><br />

beschleunigen.<br />

Die Zugkreuzungen um die Minuten XX:15 /<br />

XX:45 finden dann auf offener Strecke statt, wo<br />

die Züge einen hohen Leistungsbedarf haben, um<br />

unter an<strong>der</strong>em den Luftwi<strong>der</strong>stand bei Fahrt mit<br />

hoher Geschwindigkeit zu kompensieren. Der Zustand<br />

<strong>der</strong> Fahrt mit hoher Geschwindigkeit dauert<br />

im Gegensatz zum Beschleunigungsvorgang bei<br />

Fernzügen länger an. Der Luftwi<strong>der</strong>stand ist auf<br />

Tunnelstrecken höher. Der positive Scheitelwert<br />

<strong>der</strong> in <strong>der</strong> Bahnstromlast enthaltenen Halbstundenperiode<br />

wird zu den Minuten XX:10 / XX:40<br />

erreicht, <strong>der</strong> negative Scheitelwert entsprechend<br />

zu den Minuten XX:25 / XX:55 (Bild 6). Dieser negative<br />

Scheitelwert lässt sich gut durch die Rekuperationsbremsung<br />

erklären.<br />

Die Beschleunigungsvorgänge <strong>der</strong> Fernzüge<br />

kurz nach <strong>der</strong> vollen Stunde scheinen keine dominante<br />

Rolle zu spielen, da dort die Halbstundenperiode<br />

kein Maximum aufweist. Das Maximum<br />

<strong>der</strong> Halbstundenperiode wird ûm die Minuten<br />

XX:11 / XX:41 erreicht, wenn viele Fernzüge mit<br />

hoher Geschwindigkeit fahren und dazu überlagert<br />

die Beschleunigungsvorgänge des Regionalverkehrs<br />

stattfinden. Der Zustand des Fahrens mit hoher Geschwindigkeit<br />

dauert bei Fernzügen mehrere 10 min<br />

an, <strong>der</strong> Beschleunigungsvorgang, auch wenn dieser<br />

oftmals die volle Traktionsleistung benötigt, dagegen<br />

nur wenige Minuten.<br />

Dieser zyklische Vorgang synchronisierter Lasten<br />

spiegelt sich in <strong>der</strong> Bahnstromlast wie<strong>der</strong>, allerdings<br />

nicht als ideale Sinuskurve, son<strong>der</strong>n bedingt durch<br />

die Verzerrung entstehen Oberschwingungen mit abnehmen<strong>der</strong><br />

Amplitude bei ganzzahligen Vielfachen<br />

<strong>der</strong> Frequenz <strong>der</strong> Grundwelle mit 30 min. Zusätzlich<br />

gibt es Relationen, die mit 15 min und 10 min Taktfolgezeit<br />

betri<strong>eb</strong>en werden. Diese Oberschwingungen<br />

sind im Spektralbereich bei 15 min und 10 min<br />

Periodendauer noch sichtbar, danach verlieren sie an<br />

Einfluss und verschwinden im Rauschen. In <strong>der</strong> Mitte<br />

von Bild 6 ist zu erkennen, dass die Halbstundenperiode<br />

nachts wegen des reduzierten Personenverkehrs<br />

keine nennenswerte Rolle mehr spielt.<br />

N<strong>eb</strong>en <strong>der</strong> Halbstundenperiode existiert auch<br />

eine Minutenperiode im Lastverlauf.<br />

4.3 Minutenperiode<br />

Nachdem die Oberschwingungen <strong>der</strong> 30-min-Periode<br />

abgeklungen sind, kann im Frequenzbereich erst<br />

wie<strong>der</strong> bei einer Periode von 1 min ein signifikantes<br />

lokales Maximum erkannt werden (Bild 5). Dieses<br />

ist durch die Periodizität im Sekundenbereich des<br />

Zugfahrplans verursacht, da dieser die Abfahrt eines<br />

Personenzuges immer zur <strong>der</strong> Sekunde XX:XX:00<br />

vorsieht.<br />

Beim Erstellen eines Fahrplans wird zwar auf 6 s<br />

genau gearbeitet, <strong>der</strong> Lokomotivführer erhält jedoch<br />

einen Fahrplan, <strong>der</strong> auf ganze Minuten gerundet ist.<br />

Das bedeutet, ein fahrplanmäßig verkehren<strong>der</strong> Zug<br />

beschleunigt kurz nach <strong>der</strong> vollen Minute, nachdem<br />

184 112 (2014) Heft 4

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

die Abfahrbereitschaft festgestellt wurde. Die Periodizität<br />

im Minutenbereich überträgt sich aus dem<br />

Zugfahrplan in die Bahnstromlast (Bild 8). Somit ist<br />

die Leistung <strong>der</strong> Periodizität im Minutenbereich ein<br />

indirektes Maß für die Pünktlichkeit <strong>der</strong> Züge über<br />

einen Tag. Der Anteil pünktlicher Züge ist das Verhältnis<br />

von Personenzügen mit weniger als drei Minuten<br />

Verspätung zur Gesamtzahl <strong>der</strong> Personenzüge<br />

an definierten Messpunkten je Tag. Bild 9 zeigt den<br />

Zusammenhang zwischen <strong>der</strong> Zugpünktlichkeit und<br />

<strong>der</strong> Energie <strong>der</strong> Minutenperiodizität. Dieser Zusammenhang<br />

ist im Regionalverkehr ausgeprägter. Dies<br />

hat mehrere Ursachen:<br />

• Im Regionalverkehr gibt es mehr Halte als im<br />

Fernverkehr und dadurch mehr Beschleunigungsvorgänge,<br />

die potenziell synchron stattfinden<br />

können.<br />

• Viele Haltepunkte des Regionalverkehrs befinden<br />

sich auf offener Strecke, wodurch die Fahrzeuge<br />

direkt nach dem Halt auf die betreffende Streckengeschwindigkeit<br />

beschleunigen können. Im<br />

Fernverkehr wird bei großen Bahnhöfen zunächst<br />

auf eine reduzierte Geschwindigkeit beschleunigt,<br />

bis das Weichenfeld durchfahren ist.<br />

• Im Regionalverkehr sind die Züge heute meist<br />

unbegleitet und somit dauert <strong>der</strong> Prozess bis<br />

zum Abfahren immer ähnlich lang, weil die Abfahrbereitschaft<br />

nur von einer Person, dem Lokomotivführer,<br />

festgestellt wird. Hingegen sind<br />

die Züge des Fernverkehrs begleitet, dort findet<br />

<strong>der</strong> Abfahrtsprozess durch das Zusammenspiel<br />

mehrerer Personen nicht so sekundengenau<br />

und regelmäßig statt wie im Regionalverkehr.<br />

Dieser Zusammenhang wurde auch schon in<br />

<strong>der</strong> Veröffentlichung zum Einfluss verän<strong>der</strong>ter<br />

Betri<strong>eb</strong>sstrukturen auf die <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

[5] vermutet.<br />

Wie bei <strong>der</strong> Halbstundenperiode ist auch die Minutenperiode<br />

von <strong>der</strong> Anzahl <strong>der</strong> im Netz verkehrenden<br />

Personenzüge abhängig. Deshalb ist die<br />

Minutenperiodizität nachts weniger ausgeprägt.<br />

Durch die Verkehrszunahme und durch leistungsstärkere<br />

Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge, <strong>der</strong>en Beschleunigungsphasen<br />

noch verstärkt auf die ersten 30 s fallen,<br />

könnte in Zukunft die Minutenperiodizität im<br />

Lastverlauf noch zunehmen.<br />

Fahrplanmäßige Abfahrt<br />

zur Sekunde XX:XX:00<br />

erhöhte Last<br />

reduzierte Last<br />

Abfahrbereitschaft<br />

herstellen<br />

Synchronisierung<br />

<strong>der</strong> Beschleunigungsvorgänge<br />

Bild 8:<br />

Ursache <strong>der</strong> Minutenperiodizität: Synchronisierung von Traktionsleistungen<br />

im Sekundenbereich durch pünktliche Züge mit<br />

Planabfahrt zur Sekunde XX:XX:00 (Quelle: SBB).<br />

MW/Hz<br />

E min<br />

3<br />

2,5<br />

2<br />

1,5<br />

1<br />

0,5<br />

78 80 82 84 86 88 90 92 94 % 98<br />

Zugpünktlichkeit<br />

Bild 9:<br />

Zusammenhang zwischen den Anteilen pünktlicher Züge je Tag, getrennt nach Regionalund<br />

Fernverkehr, sowie <strong>der</strong> täglichen Energie <strong>der</strong> Minutenperiodizität in <strong>der</strong> Gesamtlast<br />

<strong>der</strong> SBB-Bahnstromversorgung; je<strong>der</strong> Datenpunkt stellt einen Tag dar, eine Trendlinie<br />

nähert jeweils die Tendenz linear (lin.) an.<br />

Regionalverkehr<br />

Fernverkehr<br />

Regionalverkehr lin. Näherung<br />

Fernverkehr lin. Näherung<br />

4.4 Lastrauschen<br />

Die weiteren Anteile <strong>der</strong> Last gleichen weißem<br />

Rauschen (Bild 6 unten). Das Rauschen sind hier<br />

diejenigen Anteile <strong>der</strong> Bahnstromlast, die we<strong>der</strong><br />

dem Grundmuster <strong>der</strong> Last noch einer charakteristischen<br />

Frequenz (1-min-/30-min-Periode) zugeordnet<br />

werden können. Verursacht wird das<br />

Rauschen durch Zufälligkeiten wie Verspätungen,<br />

112 (2014) Heft 4<br />

kurzfristiges Umdisponieren <strong>der</strong> Fahrstraßen und<br />

individuelles Fahrverhalten von Lokomotivführern,<br />

die den Leistungsbezug und die Rekuperation<br />

beeinflussen. Sichtbar wird dies im Spektralbereich<br />

durch unregelmäßig auftretende lokale<br />

Maxima, die sich alle auf einem niedrigen Niveau,<br />

dem sogenannten Rauschniveau, befinden. Dieses<br />

Lastrauschen ist, im Gegensatz zu den charakteristischen<br />

Frequenzkomponenten, an jedem über-<br />

185

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

lagert dargestellten Tag an<strong>der</strong>s. Jedoch ist auch<br />

hier festzustellen, dass das Rauschen tagsüber<br />

seine Maximalwerte erreicht. Dies ist ein Hinweis<br />

darauf, dass sich die Zufälligkeiten bei mehr Belastung<br />

im Netz offensichtlich nicht vollständig<br />

ausgleichen.<br />

5 Schlussfolgerungen<br />

Es ist davon auszugehen, dass sich die größte anzunehmende<br />

Lastspitze aus <strong>der</strong> Überlagerung aller<br />

Maxima <strong>der</strong> beschri<strong>eb</strong>enen Phänomene ergibt, da<br />

<strong>der</strong>en gleichzeitiges Auftreten möglich ist. Bei <strong>der</strong><br />

bisher größten gemessenen Lastspitze im SBB-Netz<br />

von 739 MW am 7. F<strong>eb</strong>ruar 2012 überlagerten sich<br />

gegen 18:43 Uhr folgende Komponenten: Ein Maximum<br />

des an diesem Tag wegen niedriger Außentemperatur<br />

ohnehin schon hohen Grundmusters <strong>der</strong><br />

Last, ein Beinahe-Maximum <strong>der</strong> Halbstundenperiode<br />

und ein positiver Ausreißer des Lastrauschens.<br />

Das Beispiel zeigt, dass sich eine Lastspitze aus den<br />

Maxima <strong>der</strong> Einzelphänomene zusammensetzt. Jede<br />

Reduktion <strong>der</strong> Maxima <strong>der</strong> einzelnen Phänomene reduziert<br />

somit die größte anzunehmende Lastspitze,<br />

was auch die vorzuhaltende Einspeiseleistung des<br />

Stromnetzes reduziert [2].<br />

Die vorliegende Studie zeigt, dass die Zugfahrplanung<br />

direkt die Bahnstromversorgung<br />

und <strong>der</strong>en Kosten für Investitionen beeinflusst.<br />

Eine Abstimmung zwischen Zugfahrplanung und<br />

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung würde ein großes Optimierungspotenzial<br />

bieten. Zum Beispiel könnten<br />

durch versetzte Abfahrtszeiten <strong>der</strong> Züge die Periodizitäten<br />

in <strong>der</strong> Bahnstromlast reduziert werden.<br />

Zur Eliminierung <strong>der</strong> Minutenperiodizität könnte<br />

<strong>der</strong> Hälfte <strong>der</strong> Züge die Planabfahrt zur Sekunde<br />

XX:XX:30 zugeteilt werden.<br />

Die 30-min-Periode wäre durch eine Abkehr<br />

vom Taktfahrplan zu eliminieren, was aus Kundensicht<br />

aber nicht diskutabel ist und deshalb für<br />

die SBB Energie als Dienstleister auch nicht in Frage<br />

kommt. Jedoch kann bereits die Kenntnis <strong>der</strong><br />

30-min-Periodizität die Regelung des Energieausgleichs<br />

des Bahnstromnetzes mit dem 50-Hz-Netz<br />

erleichtern. Die Verrechnung an den Schnittstellen<br />

zum 50-Hz-Netz erfolgt auf Viertelstundenbasis<br />

mit dem Raster XX:00 / XX:15 / XX:30 / XX:45; <strong>der</strong><br />

als Energiefahrplan gegenüber den 50-Hz-Partnern<br />

genannte Wert sollte möglichst genau eingehalten<br />

werden. Hierfür ist <strong>der</strong> Energieausgleichsregler zuständig.<br />

Durch die Halbstundenperiodizität steigt<br />

während einer Viertelstunde die Leistung im Netz<br />

an o<strong>der</strong> fällt ab. Wird dem Energieausgleichsregler<br />

diese Information als Vorwissen zur Verfügung<br />

gestellt, kann die Regelung des Energieausgleichs<br />

statistisch gesehen besser erfolgen. Weiterhin<br />

wird angenommen, dass sich die Einführung eines<br />

1<br />

/4-Stunden-Taktfahrplans positiv auf die Lastspitzen<br />

auswirken würde, da es dann zunehmend zu<br />

einem Ausgleichseffekt kommt.<br />

Die 1-min- und die 30-min-Periodizität sowie<br />

das Grundmuster <strong>der</strong> Last können als deterministisch<br />

und somit als prognostizierbar angesehen<br />

werden. Das überlagerte Lastrauschen ist eine Folge<br />

vieler Zufälligkeiten im Netz und muss daher als<br />

stochastisch eingestuft werden. Die Prognostizierbarkeit<br />

beschränkt sich auf Aussagen <strong>der</strong> Auftrittswahrscheinlichkeit.<br />

Jedoch kann zur Reduktion <strong>der</strong><br />

durch Lastrauschen mitverursachten Lastspitzen das<br />

Lastmanagement bei N<strong>eb</strong>enverbrauchern im Bahnstromnetz<br />

eingesetzt werden [2]. Dazu werden kurzzeitig,<br />

im Sekundenbereich, N<strong>eb</strong>enverbraucher wie<br />

Fahrzeugheizungen und Weichenheizungen durch<br />

eine zentrale Steuerung abgeschaltet o<strong>der</strong> in <strong>der</strong><br />

Leistungsaufnahme reduziert, ohne den Energi<strong>eb</strong>edarf<br />

o<strong>der</strong> den Bahnbetri<strong>eb</strong> zu beeinflussen.<br />

Literatur<br />

[1] Neubauer, A.: Diskrete Fourier-Transformation.<br />

Vieweg+Teubner Verlag Springer Fachmedien, Wiesbaden<br />

2012.<br />

[2] Bosch, J.; Aniceto, J.: Potenziale für das Lastmanagement<br />

im <strong>Bahnen</strong>ergiesystem. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 111<br />

(2013), H. 2, S. 98-103.<br />

[3] Labermeier, H.: Tailored timetabling at SBB. In: European<br />

Railway Review; Vol. 19, Issue 4, 2013, pp. 19-21.<br />

[4] Rey, G.; Stohler, W.: Schweizer Taktfahrplan und Netzgrafik<br />

2014. In: Schweizer Eisenbahn-Revue 2014, H. 1,<br />

S. 24-26.<br />

[5] Behmann, U.: Einfluss verän<strong>der</strong>ter Betri<strong>eb</strong>sstrukturen auf<br />

die <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 111<br />

(2013), H. 12, S. 708-710.<br />

AUTORENDATEN<br />

Julius Bosch M.Sc. B.Eng. (29),<br />

Berufsausbildung zum Elektroniker;<br />

Bachelorstudium Elektrotechnik HTWG-<br />

Konstanz und Università degli Studi di<br />

Padova (Italien); Masterstudium Elektrotechnik<br />

TU München; seit 2012 bei <strong>der</strong><br />

SBB Energie beschäftigt.<br />

Adresse: SBB AG Infrastruktur Energie,<br />

Industriestr. 1, 3052 Zollikofen,<br />

Schweiz;<br />

Fon: +41 51 2204682;<br />

E-mail: julius.bosch@sbb.ch<br />

186 112 (2014) Heft 4

Wechselstrom-Zugbetri<strong>eb</strong><br />

in Deutschland<br />

Band 1: Durch das mitteldeutsche Braunkohlerevier –<br />

1900 bis 1947<br />

Vor mehr als 100 Jahren legten weitsichtige<br />

Techniker wie Gustav Wittfeld den Grundstein<br />

für den Aufbau eines elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong>s<br />

mit Einphasen-Wechselstrom in Preußen – es<br />

war <strong>der</strong> Beginn einer unvergleichlichen Erfolgsgeschichte.<br />

Dieser Band beschreibt die Pionierarbeit<br />

<strong>der</strong> ersten Jahre – von <strong>der</strong> Finanzierung<br />

bis zur Inbetri<strong>eb</strong>nahme erster Teststrecken, über<br />

die schwere Wie<strong>der</strong>inbetri<strong>eb</strong>nahme in den Zwanzigern<br />

und die kurze Blütezeit in den Dreißigerjahren,<br />

bis hin zur Phase des Wie<strong>der</strong>aufbaus und<br />

<strong>der</strong> folgenden Demontage nach dem zweiten<br />

Weltkrieg.<br />

P. Glanert / T. Scherrans / T. Borbe / R. Lü<strong>der</strong>itz<br />

1. Auflage 2010, 258 Seiten mit CD-ROM,<br />

Hardcover<br />

www.di-verlag.de<br />

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Band 2: Elektrisch in die schlesischen Berge – 1911 bis 1945<br />

Band 3: Die Deutsche Reichsbahn, Teil 1 – 1947 bis 1960<br />

Die Technik mit Einphasen-Wechselstrom sollte<br />

ihre Tauglichkeit auch unter schwierigen topografischen<br />

Bedingungen unter Beweis stellen.<br />

Die im Rieseng<strong>eb</strong>irgsvorland verlaufende Teststrecke<br />

Lauban – Königszelt wies alle Eigenschaften<br />

einer G<strong>eb</strong>irgsbahn auf. Nachdem die<br />

Mittel zur Elektrisierung dieser Bahnstrecke<br />

genehmigt waren, begann eine stürmische Entwicklung,<br />

die durch den ersten Weltkrieg unterbrochen<br />

wurde. In den zwanziger Jahren wurde<br />

das Engagement fortgesetzt, das letztlich zum<br />

Erfolg <strong>der</strong> elektrischen Traktion in Deutschland<br />

beigetragen hat.<br />

P. Glanert / T. Scherrans / T. Borbe / R. Lü<strong>der</strong>itz<br />

1. Auflage 2011, 253 Seiten mit CD-ROM,<br />

Hardcover<br />

Bereits 1947 beschäftigte sich die DR mit<br />

dem Gedanken zur Wie<strong>der</strong>elektrifizierung des<br />

demontierten elektrischen Streckennetzes. 1950<br />

folgten dann konkrete Schritte, die nach Verhandlungen<br />

mit <strong>der</strong> UdSSR in einem Staatsvertrag<br />

endeten. Einen sofortigen Wie<strong>der</strong>aufbau<br />

des Demontagegutes verhin<strong>der</strong>ten <strong>der</strong> Zustand<br />

von Lokomotiven und Anlagen sowie DDRinterne<br />

Streitereien über das anzuwendende<br />

Bahnstromsystem. Trotzdem gelang es 1955 den<br />

elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong> wie<strong>der</strong> aufzunehmen.<br />

P. Glanert / T. Scherrans / T. Borbe / R. Lü<strong>der</strong>itz<br />

1. Auflage 2012, 240 Seiten mit CD-ROM,<br />

Hardcover<br />

DIV Deutscher Industrieverlag GmbH, Arnulfstr. 124, 80636 München<br />

WISSEN FÜR DIE<br />

ZUKUNFT<br />

Bestellung per Fax: +49 201 / 82002-34 Deutscher Industrieverlag o<strong>der</strong> abtrennen GmbH | Arnulfstr. und im 124 Fensterumschlag | 80636 München einsenden<br />

Ja, ich bestelle gegen Rechnung 3 Wochen zur Ansicht<br />

___ Ex. <strong>Elektrische</strong>r Zugbetri<strong>eb</strong> in Deutschland – Band 1<br />

___ Ex. <strong>Elektrische</strong>r Zugbetri<strong>eb</strong> in Deutschland – Band 2<br />

___ Ex. <strong>Elektrische</strong>r Zugbetri<strong>eb</strong> in Deutschland – Band 3 (Teil 1)<br />

Normalpreis pro Einzelband: € 49,90 (zzgl. Versand)<br />

Son<strong>der</strong>preis pro Einzelband für Abonnenten <strong>der</strong> Fachzeitschrift <strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> o<strong>der</strong><br />

bei Bestellung <strong>der</strong> Gesamtreihe (Band 1-3): € 44,90 (zzgl. Versand)<br />

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45039 Essen<br />

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Wi<strong>der</strong>rufsrecht: Sie können Ihre Vertragserklärung innerhalb von zwei Wochen ohne Angabe von Gründen in Textform (z.B.<br />

Brief, Fax, E-Mail) o<strong>der</strong> durch Rücksendung <strong>der</strong> Sache wi<strong>der</strong>rufen. Die Frist beginnt nach Erhalt dieser Belehrung in Textform.<br />

Zur Wahrung <strong>der</strong> Wi<strong>der</strong>rufsfrist genügt die rechtzeitige Absendung des Wi<strong>der</strong>rufs o<strong>der</strong> <strong>der</strong> Sache an die Vulkan-Verlag GmbH,<br />

Versandbuchhandlung, Huyssenallee 52-56, 45128 Essen.<br />

✘<br />

Ort, Datum, Unterschrift<br />

PAWZD1-313<br />

Nutzung personenbezogener Daten: Für die Auftragsabwicklung und zur Pflege <strong>der</strong> laufenden Kommunikation werden personenbezogene Daten erfasst und gespeichert. Mit dieser Anfor<strong>der</strong>ung erkläre ich mich damit einverstanden, dass ich<br />

vom DIV Deutscher Industrieverlag o<strong>der</strong> vom Vulkan-Verlag per Post, per Telefon, per Telefax, per E-Mail, nicht über interessante, fachspezifische Medien und Informationsang<strong>eb</strong>ote informiert und beworben werde.<br />

Diese Erklärung kann ich mit Wirkung für die Zukunft je<strong>der</strong>zeit wi<strong>der</strong>rufen.

Fahrleitungsanlagen<br />

Elektrotechnische Ausrüstung <strong>der</strong><br />

Strecke Zhengzhou – Xi’an in China<br />

Rainer Puschmann, Forchheim; Kai Li, Kuizhong Wang, Beijing<br />

Von <strong>der</strong> 475 km langen, in [1] beschri<strong>eb</strong>enen Neubaustrecke von Zhengzhou nach Xi’an ist <strong>der</strong> 425 km<br />

lange Hochgeschwindigkeitsabschnitt mit <strong>der</strong> Stromart 2 AC 25 kV 50 Hz elektrifiziert und mit <strong>der</strong> Oberleitung<br />

SiFCAT350.1 ausgerüstet. Im Rahmen <strong>der</strong> Abnahme wurden die für das Zusammenwirken von<br />

Stromabnehmer und Oberleitung wichtige Fahrdrahtlage und die Kontaktkräfte mit in Deutschland entwickelten<br />

und verwendeten Verfahren gemessen. Die Prüfungen bestätigen die Eignung dieser Oberleitungsbauart<br />

in Verbindung mit 1 950 mm langen Stromabnehmern für Geschwindigkeiten bis 350 km/h.<br />

ELECTRICAL FIXED INSTALLATIONS OF HIGH-SPEED LINE ZHENGZHOU – XI’AN IN CHINA<br />

The 425 km long high-speed section of the in total 475 long new railway line Zhengzhou to Xi’an [1]<br />

is supplied by the 2 AC 25 kV 50 Hz system and equipped with the contact line type SiFCAT350.1. In<br />

the context of approval procedures the contact wire position and dynamic contact forces were tested<br />

by measuring methods and devices developed and used in Germany. Contact wire position and<br />

dynamic contact forces are important for the interaction between contact line and pantograph. The<br />

tests confirmed the qualification of the overhead contact line type for speeds up to 350 km/h when<br />

being traversed by suited 1 950 mm long pantographs.<br />

INSTALLATIONS FIXES DE TRACTION ÉLECTRIQUE DE LA LGV ZHENGZHOU – XI’AN EN CHINE<br />

Sur les 475 km de la nouvelle ligne reliant Zhengzhou à Xi’an qui a été décrite en [1], la section à<br />

grande vitesse de 425 km est électrifiée en courant 2 CA 25 kV 50 Hz et équipée de la caténaire SiF-<br />

CAT350.1. Dans le cadre de la procédure d’homologation, le maintien de la caténaire et les forces de<br />

contact qui sont des paramètres importants pour l’interaction du pantographe et de la caténaire ont<br />

été mesurés avec une méthode mise au point et utilisée en Allemagne. Les essais effectués avec cette<br />

méthode appliquée par les chemins de fer allemands ont confirmé l’aptitude de ce type de caténaire<br />

pour des pantographes d’une longueur de 1 950 mm à des vitesses jusqu’à 350 km/h.<br />

1 Einführung<br />

Der zwölfte vom Ministerium für Eisenbahn aufgestellte<br />

Fünfjahresplan für 2011 bis 2015 sieht eine Erweiterung<br />

des Streckennetzes von 91 000 Streckenkilometer im<br />

Jahr 2010 auf 120 000 Streckenkilometer im Jahr 2015<br />

vor. Dieses Programm ist weltweit ohne Beispiel. Rund<br />

50 % des Gesamtnetzes sollen künftig zweigleisig sein<br />

und zu rund 60 % elektrisch betri<strong>eb</strong>en werden. Bis Dezember<br />

2013 realisierte das Transportministerium 10 651<br />

Streckenkilometer für 250 km/h und höhere Geschwindigkeiten.<br />

Strecken zwischen Großstädten bis 250 km<br />

Entfernung bezeichnet das Transportministerium als Intercity-Strecken,<br />

die sich mit höheren Geschwindigkeiten<br />

als 250 km/h betreiben lassen. Bis Dezember 2013 gingen<br />

1 098 km Intercity–Strecken in Betri<strong>eb</strong>. Rund 12 000<br />

Streckenkilometer für den Hochgeschwindigkeitsverkehr<br />

befinden sich gegenwärtig im Bau. Das Volumen<br />

L1<br />

L2<br />

L3<br />

1<br />

2 3<br />

2 1 2 3<br />

2<br />

1<br />

Bild 1:<br />

Schematischer Speiseplan <strong>der</strong> Strecke (alle Grafiken und Fotos: Autoren).<br />

1 Phasentrennstelle mit zwei AT-Stationen<br />

grün<br />

2 AT-Station<br />

schwarz<br />

3 Unterwerk<br />

rot<br />

blau<br />

Negativfee<strong>der</strong><br />

Schienen<br />

Positivfee<strong>der</strong><br />

Rückleiter<br />

188 112 (2014) Heft 4

Fahrleitungsanlagen<br />

220 kV 50 Hz<br />

Trenner<br />

Trenner<br />

220 kV 50 Hz<br />

8 3<br />

3 Erdungstrenner 3 8<br />

3<br />

4 5<br />

Querkupplung 220 kV 50 Hz<br />

5 4<br />

5<br />

5<br />

6 7 6<br />

6 6<br />

8 8 8 8 8 8 8 8<br />

27,5 kV 27,5 kV 27,5 kV<br />

27,5 kV 27,5 kV<br />

4 3 4 3 4 4<br />

5 5 5 5 5<br />

Rückleiter<br />

und Schiene<br />

Sammelschiene 2 x 27,5 kV<br />

3 3<br />

1 2 1 2 1 2 1 2<br />

Streckenabgänge 2 x 27,5 kV<br />

Bild 2:<br />

Übersichtsschaltplan eines Blockunterwerks.<br />

1 Positivfee<strong>der</strong><br />

4 Rückleitung und Schienen<br />

2 Negativfee<strong>der</strong><br />

5 Stromwandler<br />

3 Spannungsmessung<br />

6 Transformator 220/27,5 kV<br />

7 Eigenbedarfstransformator<br />

8 Überspannungsableiter<br />

für den Fünfjahreszeitraum beträgt rund 350 Mrd. EUR<br />

(2,8 Bil. CNY), also rund 70 Mrd. EUR pro Jahr. Eine <strong>der</strong><br />

neuen Strecken ist die zweigleisige 475 km lange, mit<br />

bis 350 km/h befahrene Strecke von Zhengzhou nach<br />

Xi’an [1]. Diese Strecke wurde von chinesischen Firmen<br />

geplant und g<strong>eb</strong>aut. Deutsche Ingenieure unterstützten<br />

mit Schulungen, Bauüberwachung und Abnahmen die<br />

Errichtung und Inbetri<strong>eb</strong>nahme <strong>der</strong> Strecke.<br />

2 Energieversorgung<br />

Von Zhengzhou bis Xingyang, dem Beginn des Hochgeschwindigkeitsabschnitts<br />

und von Lintong an dessen<br />

Ende bis Xi’an-Nord wird die Stromart 1 AC 25 kV 50 Hz<br />

verwendet, im 425 km langen Hochgeschwindigkeitsabschnitt<br />

von km 21 bis km 444 die Stromart 2 AC 25 kV<br />

50 Hz. Neutrale Zonen trennen die Stromarten und die<br />

Speiseabschnitte <strong>der</strong> Unterwerke. Zehn aus dem 220-kV-<br />

Netz gespeiste Unterwerke mit im Mittel 50 km Abstand<br />

und 30 Autotransformatoren-Stationen mit im Mittel<br />

13 km Abstand speisen dort die Oberleitung (Bild 1).<br />

Zwei Unterwerke versorgen mit <strong>der</strong> Stromart 1 AC 25 kV<br />

50 Hz die Anschlussstrecken. Die Speiseabschnitte <strong>der</strong><br />

Unterwerke sind durch 23 Phasentrennstellen getrennt.<br />

Zwischen den Unterwerken und unmittelbar vor den Unterwerken<br />

befinden sich jeweils solche Trennstellen. Vier<br />

Leistungsschalter je Unterwerk speisen die Oberleitungen<br />

<strong>der</strong> zu versorgenden vier Speiseabschnitte (Bild 2).<br />

Die Oberleitungen zwischen den Unterwerken und den<br />

Phasentrennstellen sind an den Autotransformatorenstationen<br />

quer gekuppelt (Bild 1). Bild 3 stellt den Aufbau<br />

einer Autotrafostation an einer Phasentrennstelle dar.<br />

3 Oberleitungen<br />

3.1 Oberleitung im Hochgeschwindigkeitsabschnitt<br />

Die Oberleitungsbauart SiFCAT350.1, nach den<br />

Entwicklern Siemens AG und FSDI und <strong>der</strong> geplan-<br />

112 (2014) Heft 4<br />

189

Fahrleitungsanlagen<br />

Autotransformatoren<br />

4 4<br />

4<br />

4<br />

5<br />

5<br />

5 5<br />

Längskupplung 2 x 27,5 kV<br />

Bild 3<br />

Übersichtsschaltplan<br />

einer Autotransformatorstation<br />

(Bezeichnungen<br />

siehe Bild 2).<br />

8<br />

5 5 5 5 5<br />

8<br />

8 8<br />

3<br />

3<br />

1 2 1 2 1 2 1 2<br />

Streckenabgänge 2 x 27,5 kV<br />

3<br />

3<br />

3<br />

ten Höchstgeschwindigkeit 350 km/h bezeichnet,<br />

ist das Erg<strong>eb</strong>nis deutsch-chinesischer Partnerschaft<br />

[2]. Die wesentlichen Merkmale sind <strong>der</strong> Tabelle 1<br />

zu entnehmen. Mit einer modifizierten, als Bauart<br />

SiFCAT350.2 bezeichneten Variante dieser Oberleitungsbauart<br />

wurde die HGV-Strecke Beijing–Shijiazhuang–Wuhan<br />

ausgerüstet [2].<br />

Bild 4 zeigt den angelenkten Ausleger mit einem<br />

zum Gleis geneigtem Spitzenankerrohr und Keramikisolatoren<br />

im Spitzen- und Auslegerrohr. Der Tragseilstützpunkt<br />

ist getrennt von <strong>der</strong> Befestigung des Ausleger-<br />

und Spitzenankerrohrs. Eine Stützrohrstr<strong>eb</strong>e fixiert<br />

das Stützrohr des angelenkten Stützpunkts. Windsicherungen<br />

sind nur am umgelenkten Stützpunkt vorhanden<br />

(Bild 5). In Bahnhöfen tragen Joche mit Hängesäulen<br />

die Ausleger. Der 5,0-m-Gleisabstand erlaubt<br />

nur kurze Ausleger an den Jochen, teils mit Isolatoren<br />

im Spitzenanker-, Ausleger- und Stützrohr (Bild 6).<br />

Radspanner mit dem Übersetzungsverhältnis<br />

3 : 1 spannen Fahrdraht und Tragseil getrennt nach<br />

TABELLE 1<br />

Wesentliche Eigenschaften <strong>der</strong> Oberleitungsbauart SiFCAT350.1.<br />

Einheit Offene Strecke Tunnel<br />

Fahrdraht CuMg AC-150 CuMg AC-150<br />

Zugkraft kN 28,5 28,5<br />

Tragseil Bz II 120 Bz II 120<br />

Zugkraft kN 23 23<br />

Y-Beiseil Bz II 35 Bz II 35<br />

Zugkraft kN 3,5 3,5<br />

Länge in m m 22 18<br />

Längsspannweite m 50 50<br />

Systemhöhe in m m 1,60 1,40<br />

Fahrdrahtseitenlage m ± 0,30 ± 0,30<br />

Fahrdrahthöhe m 5,30 5,30<br />

Größte Nachspannlänge m 1400 1400<br />

Nachspannung fünffeldrig fünffeldrig<br />

Feldlängen m 50 + 50 + 50 + 50 + 50 50 + 50 + 50 + 50 + 50<br />

Streckentrennung fünffeldrig fünffeldrig<br />

Feldlängen m 50 + 50 + 50 + 50 + 50 50 + 50 + 50 + 50 + 50<br />

Befestigungsteile - St37/St52 feuerverzinkt Aluminiumlegierung F31<br />

Auslegerrohre - Aluminiumlegierung F31 Aluminiumlegierung F31<br />

Masten - HEB Stahlrohrhängesäule<br />

Gründungen - Ortbeton/im Bauwerk integriert<br />

190 112 (2014) Heft 4

Fahrleitungsanlagen<br />

Bild 4:<br />

Angelenkter Ausleger <strong>der</strong> Bauart SiFCAT350.1.<br />

Bild 5:<br />

Umgelenkter Ausleger <strong>der</strong> Bauart SiFCAT350.1 mit Zwischenverankerung<br />

für den Rückleiter und durchgehenden Negativfee<strong>der</strong>.<br />

(Bild 7). In vierfeldrigen isolierenden und nicht isolierenden<br />

Überlappungen ist 500 mm Abstand zwischen<br />

den Kettenwerken vorhanden. In Tunneln erstrecken<br />

sich die Überlappungen über fünf Fel<strong>der</strong> mit jeweils<br />

500 mm Abstand zwischen den Kettenwerken.<br />

Stahlmasten aus H-Profilen mit an die Nutzung<br />

als einfacher Trag-, Überlappungs-, Festpunkt- o<strong>der</strong><br />

Abspannmast angepassten Querschnitten tragen die<br />

Ausleger, die Rückleitung und die Fee<strong>der</strong>leitung (Bil<strong>der</strong><br />

4 und 5). Der Abstand zwischen Gleisachse und<br />

Mastvor<strong>der</strong>kante beträgt einheitlich 3,1 m (Bild 8)<br />

[3]. Die Oberleitung über Weichen ist im östlichen<br />

Teil <strong>der</strong> Strecke tangential und im westlichen Teil <strong>der</strong><br />

Strecke kreuzend ausgeführt.<br />

Die Überleitverbindungen, befahrbar mit Geschwindigkeiten<br />

bis 160 km/h, sind teilweise mit<br />

Oberleitungstrennern als auch mit isolierenden<br />

Überlappungen ausgerüstet.<br />

Die kurzen neutralen Zonen haben 50 m wirksame<br />

Länge (Bild 9), die langen mit mindestens<br />

402 m wirksamer Länge weisen an ihren Enden<br />

zwei vierfeldrige, isolierende Überlappungen auf.<br />

Der Abstand <strong>der</strong> Stromabnehmer unterschreitet<br />

190 m nicht. Der Schutzabstand zwischen unter<br />

25 kV stehenden Teilen <strong>der</strong> Oberleitung und geerdeten<br />

Bauteilen beträgt 350 mm. In <strong>der</strong> isolierenden<br />

Überlappung und auch in den Phasentrennstellen<br />

sind die Bauteile <strong>der</strong> Kettenwerke 500 mm<br />

voneinan<strong>der</strong> entfernt angeordnet.<br />

Die Fundamente nehmen die Kräfte <strong>der</strong> Belastungsfälle<br />

auf den Viadukten und im <strong>eb</strong>enen Gelände auf.<br />

Bild 6:<br />

Umgelenkter Ausleger an <strong>der</strong> Hängesäule in Gongyi mit Isolatoren<br />

im Spitzenanker-, Ausleger- und Stützrohr.<br />

Bild 7:<br />

Nachspannvorrichtung mit dem Übersetzungsverhältnis 3:1.<br />

112 (2014) Heft 4<br />

191

Fahrleitungsanlagen<br />

200<br />

300<br />

RL<br />

AF<br />

300<br />

500<br />

1600<br />

300<br />

1600<br />

100<br />

1800<br />

9 000<br />

4 300 5 000<br />

4 300<br />

3 100<br />

Gleisachse<br />

5 300<br />

Oberleitungsmast<br />

Doppelblockschwelle<br />

Oberleitungsmast<br />

3 100<br />

300<br />

Mastfundament<br />

Mastfundament<br />

Feste Fahrbahn<br />

2 800 2 200 2 800<br />

700 700<br />

3 800 1200 3 800<br />

Bild 8:<br />

Streckenquerschnitt mit Oberleitung.<br />

3.2 Oberleitung <strong>der</strong> Anschlussstrecken<br />

Die Oberleitung <strong>der</strong> Anschlussstrecken ist zwar für<br />

250 km/h ausgelegt, wird aber nur mit 200 km/h befahren.<br />

4 Planung<br />

Das China Railway First Survey & Design Institute Group<br />

Co. Ltd (FSDI), das China Second Survey & Design Institute<br />

Group Co. Ltd (SSDI) und das China Railway<br />

Fourth Survey & Design Institute Group Co. Ltd. planten<br />

den östlichen, den mittleren beziehungsweise<br />

den westlichen Teil <strong>der</strong> Strecke. Die erzeugten Oberleitungslagepläne<br />

entsprachen nicht <strong>der</strong> wirklichen<br />

Topografie mit Gleisradien (Bild 10). Die Strecke ist<br />

in diesen Plänen immer als gerade Linie dargestellt.<br />

Im oberen Teil des Planes befindet sich eine Tabelle<br />

mit den Angaben Mastnummer, Mastabstand zum<br />

Gleis, Mast- und Fundamentart. Die Lage <strong>der</strong> Brücken<br />

und Weichen ist im Lageplan markiert.<br />

Die tangential bespannten Weichen ermöglichen<br />

den Stromabnehmerdurchgang im Hauptgleis, ohne<br />

dass <strong>der</strong> Stromabnehmer den Zweiggleisfahrdraht<br />

berührt. Damit ist dieser aus dem Kontaktkraftmessschri<strong>eb</strong><br />

nicht ersichtlich.<br />

Die wesentlichen Merkmale <strong>der</strong> Oberleitungsbauart<br />

SiFCAT350 sind in <strong>der</strong> Tabelle 1 enthalten.<br />

50 50 50 50 50 50 50 50<br />

-0,3 -0,2 +0,3 -0,3 +0,2 +0,65 +0,2 +0,7 -0,3 +0,2 +0,3 -0,2<br />

(0,0) (0,5) (0,0) (0,04) (0,0) (0,5) (0,0) (0,5) (0,04) (0,0) (0,0) (0,5)<br />

-0,3<br />

Blickrichtung<br />

0,5<br />

22<br />

50<br />

190<br />

0,5<br />

Bild 9:<br />

Kurze Phasentrennstelle mit 50 m wirksamer Länge, Maße in m.<br />

Werte ohne Klammern: Seitenlage; Werte in Klammern: Höhenlage über Fahrdrahtnennhöhe<br />

schwarz Spannweite<br />

rot neutraler Fahrdraht<br />

blau von links kommen<strong>der</strong> Fahrdraht<br />

grün nach rechts abgehen<strong>der</strong> Fahrdraht<br />

192 112 (2014) Heft 4

Fahrleitungsanlagen<br />

1<br />

2<br />

3<br />

17<br />

18<br />

3,15<br />

3,15<br />

JA-3<br />

JB-4<br />

119+733,45<br />

119+753,10<br />

19<br />

21<br />

23<br />

25<br />

20<br />

22<br />

24<br />

26<br />

3,15<br />

3,15<br />

3,15<br />

3,15<br />

3,15<br />

3,15<br />

3,15<br />

3,15<br />

JA-3<br />

JB-4<br />

JA-4<br />

JB-4<br />

JB-4 JB-4<br />

JA-3<br />

JB-4 JB-4<br />

JA-4 JB-4<br />

40 40 40 40 40<br />

8 8<br />

119+773,45<br />

119+813,45<br />

27<br />

28<br />

3,15<br />

3,15<br />

JB-4<br />

JB-4<br />

5<br />

1673,24<br />

Weichenanfang mit<br />

Signal<br />

25 15<br />

Länge <strong>der</strong> Nachspannlänge<br />

Weichennummer<br />

17 19 21 23 25<br />

AF AF AF AF AF<br />

7<br />

119+853,45<br />

119+861,45<br />

119+878,45<br />

119+885,45<br />

119+893,45<br />

Nummer <strong>der</strong><br />

Nachspannlänge<br />

18<br />

AF<br />

5<br />

AF<br />

20 15 25<br />

22<br />

AF<br />

24<br />

AF<br />

26 28<br />

Durchlass<br />

Negativfee<strong>der</strong> Anker-<br />

Fundament<br />

6<br />

1713,25<br />

8<br />

40 40 40 40 40<br />

119+733,45<br />

119+773,45<br />

119+788,45<br />

119+813,45<br />

119+853,45<br />

119+883,45<br />

119+893,45<br />

119+933,45<br />

AF<br />

Bild 10:<br />

Typischer Oberleitungslageplan (Ausschnitt).<br />

1 Mastnummer<br />

2 Abstand zwischen Mastvor<strong>der</strong>kante und Gleismitte<br />

3 Fundament- und Mastart<br />

Die Oberleitung <strong>der</strong> Hochgeschwindigkeitsstrecke<br />

Zhengzhou – Xi’an und an<strong>der</strong>er HGV-Strecken wird mit<br />

einem 1 950 mm langen Stromabnehmer befahren.<br />

Nach <strong>der</strong> Planung <strong>der</strong> Oberleitung wurden die<br />

Auslegergeometrie und die Hängerlängen mit dem<br />

Programm Candrop [2] berechnet.<br />

5 Streckenbedingte Ausführung<br />

Das Klima entlang <strong>der</strong> HGV-Strecke hat heiße, feuchte<br />

Sommer und kalte, trockene Winter und dazwischen<br />

trockene Frühlinge und Herbste. Die Oberleitung<br />

wurde für den Temperaturbereich -20 °C bis<br />

80 °C sowie mit <strong>der</strong> Windgeschwindigkeit 30 m/s für<br />

die G<strong>eb</strong>rauchstauglichkeit <strong>der</strong> Oberleitung geplant<br />

und errichtet.<br />

1 000 m Abständen an die Mittelanzapfungen von<br />

Gleisdrosseln an den Isolierstößen angeschlossen<br />

sind (Bild 11). Die Mittelanzapfungen <strong>der</strong> Gleisdrosseln<br />

bei<strong>der</strong> Gleise sind verbunden, sodass<br />

eine Quervermaschung <strong>der</strong> Gleise an dieser Stelle<br />

vorhanden ist.<br />

Auch die metallene Bewehrung <strong>der</strong> Brücken und<br />

Tunnel ist mit dem Rückleiter verbunden. Verbin<strong>der</strong><br />

überbrücken die Blockfugen, sodass die Bewehrung<br />

<strong>der</strong> Festen Fahrbahn durchgängig mit <strong>der</strong> Bahnerdung<br />

verbunden ist (Bild 12).<br />

6 Rückstromführung und Erdung<br />

Auf <strong>der</strong> HGV-Strecke Zhengzhou – Xi’an nutzt die<br />

Gleisfreimeldung zwei isolierte Schienen. Daher<br />

sind auf <strong>der</strong> offenen Strecke die Oberleitungsmasten<br />

und im Tunnel die Hängesäulen mit den<br />

an den Stützpunkten am Mast o<strong>der</strong> an <strong>der</strong> Tunneldecke<br />

verlegten Rückleitern verbunden, die in<br />

Bild 11:<br />

Isolierstöße im Gleis mit Drosseln zur Führung des Rückstroms.<br />

112 (2014) Heft 4<br />

193

Fahrleitungsanlagen<br />

Bild 12:<br />

Erdungsleitung zwischen den Erdungsbuchsen zum Überbrücken<br />

<strong>der</strong> Blockfugen an <strong>der</strong> festen Fahrbahn.<br />

7 Errichtung<br />

Nach <strong>der</strong> Errichtung <strong>der</strong> Gründungen als Bestandteil<br />

<strong>der</strong> Viadukte und des Bauteils begann die Montage<br />

<strong>der</strong> Oberleitung im F<strong>eb</strong>ruar 2009. Die einzelnen<br />

Schritte waren:<br />

• Montage <strong>der</strong> Masten und Mastanker auf offene<br />

Strecken und <strong>der</strong> Hängesäulen in den Tunneln<br />

• Montage <strong>der</strong> Anbauteile an den Stützpunkten für<br />

die Befestigung <strong>der</strong> Ausleger und Radspanner<br />

• Einbau <strong>der</strong> vorgefertigten Ausleger<br />

• Montage <strong>der</strong> Speise- und Rückleitungen und <strong>der</strong><br />

Festpunktankerseile in Abhängigkeit <strong>der</strong> Temperatur<br />

• Verlegen des Tragseils und Festklemmen am<br />

Festpunkt<br />

• Freig<strong>eb</strong>en <strong>der</strong> während <strong>der</strong> Tragseilmontage<br />

festgelegten Radspanner des Tragseils durch<br />

Entfernen <strong>der</strong> Hilfsteile am Radspanner, die das<br />

Drehen <strong>der</strong> Radspanner blockierten<br />

• Einbau von provisorischen Hängern<br />

• Verlegung des Fahrdrahts<br />

• Einklemmen des Fahrdrahts in die Seitenhalter<br />

vom Festpunkt in Richtung <strong>der</strong> Nachspanneinrichtungen<br />

• Montage <strong>der</strong> Z-Seile<br />

• Freig<strong>eb</strong>en <strong>der</strong> Radspanner des Fahrdrahts<br />

• Montage <strong>der</strong> vorgefertigten Hänger<br />

• Einstellung <strong>der</strong> Ausleger- und Seitenhalter entsprechend<br />

<strong>der</strong> Temperatur beginnend am Festpunkt<br />

• Montage <strong>der</strong> Y-Beiseile<br />

• Einstellen <strong>der</strong> Nachspanneinrichtungen für Tragseil<br />

und Fahrdraht entsprechend <strong>der</strong> Temperatur<br />

• Einbau <strong>der</strong> Isolatoren, Stromverbin<strong>der</strong>, Trenner,<br />

Schalter und Schalterleitungen<br />

Bild 13:<br />

Montage mit fahrbaren Leitern.<br />

Bild 14:<br />

Montage mit Fahrzeugen.<br />

194 112 (2014) Heft 4

Fahrleitungsanlagen<br />

Die Montage <strong>der</strong> Oberleitung wurde von fahrbaren<br />

Leitern (Bild 13) und Montagefahrzeugen mit Arbeitsplattformen<br />

(Bild 14) vorgenommen. Experten aus<br />

Deutschland unterstützten die Montage mit einem<br />

Montagetraining und <strong>der</strong> baubegleitenden Beratung.<br />

8 Abnahme <strong>der</strong> Oberleitung<br />

Für die Abnahme <strong>der</strong> Oberleitung bestellte das Ministry<br />

of Railway (MOR) einen unabhängigen, vom Eisenbahn-Bundesamt<br />

(EBA) und Eisenbahn-CERT (EBC)<br />

anerkannten Gutachter. Der Gutachter führte Begehungen<br />

und Abnahm<strong>eb</strong>efahrungen <strong>der</strong> Anlagen<br />

durch und verfasste darüber Nie<strong>der</strong>schriften mit den<br />

festgestellten und zu beseitigenden Mängeln. Nach<br />

<strong>der</strong> Beseitigung <strong>der</strong> Mängel und einer Nachprüfung<br />

folgte die Fahrdrahtlagemessung.<br />

9 Fahrdrahtlagemessung<br />

Die Fahrdrahtlagemesseinrichtung, eine von <strong>der</strong> <strong>DB</strong> AG<br />

gelieferte Anlage [4], war auf einem Hochgeschwindigkeitszug<br />

CRH2 (Bild 15) montiert. Dieseltri<strong>eb</strong>fahrzeuge<br />

schleppten den Messzug während <strong>der</strong> Messung mit<br />

60 km/h Messgeschwindigkeit. Die Stromabnehmer<br />

des Messzuges waren gesenkt. Unmittelbar im Anschluss<br />

folgte die Auswertung mit <strong>der</strong> Software FMA<br />

[5; 6]. Die Fahrleitungsmonteure beseitigten unter<br />

technischer Anleitung die Lagemängel des Fahrdrahts<br />

in <strong>der</strong> folgenden Nacht, sodass sich bereits am nächsten<br />

Tag die Beseitigung <strong>der</strong> Mängel prüfen ließ. Nach<br />

vollständiger Beseitigung <strong>der</strong> Lagemängel wurde die<br />

Oberleitung für die Kontaktkraftmessung freigeg<strong>eb</strong>en.<br />

Die Filterfrequenz <strong>der</strong> Messanlage war nach [7] auf<br />

20 Hz einzustellen und sollte störende Einflüsse bei<br />

den Eigenresonanzen <strong>der</strong> Schleifstücke eliminieren.<br />

Eine Filterung konnte nicht nach <strong>der</strong> Messung vorgenommen<br />

werden. Die Vertikalbeschleunigung <strong>der</strong><br />

Schleifleisten war ohne Filterung aufzuzeichnen, um<br />

mögliche Knicke und Wellen im Fahrdraht zu erkennen.<br />

Beschleunigungswerte durch Knicke o<strong>der</strong> Wellen<br />

im Fahrdraht sind so hoch, dass sie aus <strong>der</strong> Grunddynamik<br />

<strong>der</strong> Schleifstückresonanz deutlich herausragen.<br />

Nach <strong>der</strong> Eingabe von Messabschnitt, Streckennummer,<br />

Startkilometer am Stromabnehmer und<br />

Datum wurden die Einstellungen <strong>der</strong> Messanlage<br />

nochmals geprüft.<br />

Jede Fahrt wurde unmittelbar nach <strong>der</strong>en Ende<br />

ausgewertet, um die Oberleitungsanlage für eine<br />

weitere Steigerung <strong>der</strong> Geschwindigkeit freizug<strong>eb</strong>en<br />

zu können. Den Abschluss <strong>der</strong> Messkampagne bildete<br />

die Schlusskalibrierung des Stromabnehmers im<br />

Depot, um sicherzugehen, dass sämtliche Messungen<br />

vorgabengemäße Erg<strong>eb</strong>nisse lieferten.<br />

Es zeigte sich, dass nach einer korrekt hergestellten<br />

Fahrdrahtlage keine Kontaktkraftüber- und –unterschreitungen<br />

<strong>der</strong> vorgeg<strong>eb</strong>enen Grenzwerte nach<br />

TSI ENE HS auftreten. Kontaktkraftgrenzwertüber- und<br />

–unterschreitungen traten an Knicken und Wellen im<br />

Fahrdraht auf, die sich bei <strong>der</strong> Abnahm<strong>eb</strong>efahrung<br />

und Fahrdrahtlagemessung schwer erkennen lassen.<br />

11 Inbetri<strong>eb</strong>nahme<br />

Nach Abschluss <strong>der</strong> Kontaktkraftmessungen und<br />

<strong>der</strong> Beseitigung dabei erkannter Mängel folgte die<br />

Inbetri<strong>eb</strong>nahme <strong>der</strong> Oberleitungsanlage. Die Anlage<br />

wurde Schaltgruppe für Schaltgruppe von den<br />

Unterwerken aus unter Spannung gesetzt und die<br />

10 Kontaktkraftmessung<br />

Für die Kontaktkraftmessung, mit dem Messzug CRH2<br />

durchgeführt (Bild 15), verwendete <strong>der</strong> vom chinesischen<br />

Eisenbahnministerium zugelassene Gutachter<br />

eine von <strong>der</strong> <strong>DB</strong> AG gelieferte Messeinrichtung [4].<br />

Die Messung <strong>der</strong> Kontaktkraft begann mit <strong>der</strong> statischen<br />

und dynamischen Kalibrierung des Stromabnehmers.<br />

Für den ersten Schritt waren geeichte Gewichte<br />

an die Schleifstücke zu hängen und mit den<br />

Erg<strong>eb</strong>nissen <strong>der</strong> Messanlage abzugleichen. Nach <strong>der</strong><br />

statischen Kalibrierung mit Gewichten folgte die dynamische<br />

Kalibrierung mit einem Messhammer. Mit<br />

Schlägen auf das Schleifstück ließen sich Kraftimpulse<br />

erzeugen, die die Messanlage mit einem Referenzwert<br />

verglich. Somit ließ sich nachweisen, dass die<br />

Messanlage entsprechend DIN EN 50317 Reaktionen<br />

im Frequenzbereich von 0 bis 20 Hz erfasste.<br />

Bild 15:<br />

Fahrdrahtlage- und Kontaktkraftmessung mit dem CRH2.<br />

112 (2014) Heft 4<br />

195

Fahrleitungsanlagen<br />

AUTORENDATEN<br />

Erdschlussfreiheit geprüft. Nachdem die gesamte<br />

Anlage unter Spannung stand, befuhr diese ein elektrisches<br />

Tri<strong>eb</strong>fahrzeug und prüfte das Vorhandensein<br />

<strong>der</strong> Oberleitungsspannung in je<strong>der</strong> Schaltgruppe.<br />

12 Instandhaltung<br />

Die Bereiche Xi‘an und Zhengzhou sind für die Instandhaltung<br />

<strong>der</strong> Oberleitungs- und Unterwerksanlagen<br />

zuständig. Die Vorgaben zur Instandhaltung und<br />

Störungsbeseitigung hatte das Transportministerium<br />

für die chinesischen Eisenbahndirektionen erarbeitet.<br />

Beson<strong>der</strong>s nach dem Unfall am 23. Juli 2011 auf<br />

<strong>der</strong> Strecke Wenzhou – Fuzhou wobei zwei Tri<strong>eb</strong>züge<br />

kollidierten und 35 Menschen ums L<strong>eb</strong>en kamen,<br />

beschloss das neu gegründete Transportministerium<br />

Maßnahmen, die künftig Unfälle und Störungen<br />

vermeiden sollen. Als eine <strong>der</strong> ersten Maßnahmen<br />

wurden mit Weltbank-Finanzierung 20 Fahrleitungsinstandhaltungsfahrzeuge<br />

ähnlich den <strong>DB</strong>-Bauarten<br />

BR 711.2 und BR 711.1 ausgeschri<strong>eb</strong>en und bestellt.<br />

Dipl.-Ing. Rainer Puschmann (63), Studium <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

an <strong>der</strong> Hochschule für Verkehrswesen Dresden und Studium<br />

Eisenbahnbau an <strong>der</strong> Fachschule Verkehrstechnik Dresden;<br />

verschiedene Tätigkeiten bei den Deutschen <strong>Bahnen</strong> und <strong>der</strong><br />

Siemens AG, EBA- und EBC-Gutachter; seit 2013 als Chief Expert<br />

bei SPL Powerlines Germany in Forchheim tätig.<br />

Adresse: SPL Powerlines Germany, Breitweidig 7,<br />

91301 Forchheim, Deutschland;<br />

Fon: +49 9191 977167;<br />

Mobile: +49 15172713215;<br />

E-Mail: rainer.puschmann@powerlines-group.com<br />

Dipl.-Ing. Kuizhong Wang (58) Fernstudium <strong>der</strong><br />

Stromversorgung systeme elektrischer <strong>Bahnen</strong> an <strong>der</strong> Südwest<br />

Jiaotong Universität; bis 1999 Ingenieur und Senior Ingenieur<br />

im Electrification Design Institute des Ministry of Railways China;<br />

ab 1999 Manager in <strong>der</strong> Projektleitung des Konsortiums Balfour<br />

Beatty/Siemens für die Elektrifizierung <strong>der</strong> Strecke Harbin – Dalian;<br />

seit 2002 Vertri<strong>eb</strong>sleiter <strong>der</strong> Balfour Beatty für China; ab 2005<br />

General Manager für Balfour Beatty Rail GmbH in China; ab Mai<br />

2013 General Manager für <strong>Bahnen</strong> bei nkt cables GmbH in China.<br />

Adresse: nkt cables GmbH, 128, Dongfang Road (E), Qishuyan<br />

Development Zone Changzhou, Jiangsu, 213025, P. R. China;<br />

Fon: +86 519 8840-1769, Fax: -7669;<br />

E-Mail: kuizhong.wang@nkt cables.com<br />

Dipl.-Ing. Kai Li (31) Engineer, Studium an <strong>der</strong> Südwest Jiaotong<br />

Universtät; seit 2006 tätig als Engineer bei Electrification Engineering<br />

Buero of China Railway Construction Corporation Group;<br />

ab 2008 Project Manager bei <strong>der</strong> Elektrifizierung <strong>der</strong> Hochgeschwindigkeitsstrecken<br />

Zhengzhou – Xian im Jahr 2008, Beijing<br />

– Wuhan im Jahr 2009 und Guiyang – Guangzhou seit 2013.<br />

Adresse: China Railway Construction Corporation Group,<br />

Shijingshan Road No. 29, Shijingshan District, Beijing, P. R. China;<br />

Fon: +86 1088779893;<br />

Mobile: +86 18610178787;<br />

E-Mail: likai_83107@163.com<br />

Das Transportministerium beabsichtigt, insgesamt<br />

rund 200 solcher Instandhaltungsfahrzeuge zu beschaffen<br />

und den Instandhaltungsbereichen zur Verfügung<br />

zu stellen.<br />

Die Verfügbarkeit <strong>der</strong> Oberleitungsanlage ist mit<br />

mindestens 0,98 vorg<strong>eb</strong>en; <strong>der</strong> Fahrdrahtverschleiß<br />

mit höchstens 20 % [3].<br />

13 Erfahrungen aus dem Betri<strong>eb</strong><br />

und <strong>der</strong> Instandhaltung<br />

Die erstmals auf <strong>der</strong> Strecke Zhengzhou – Xi‘an errichtete<br />

Oberleitungsbauart SiFCAT350.1, erfüllt die<br />

Anfor<strong>der</strong>ungen <strong>der</strong> Technischen Spezifikationen für<br />

den Hochgeschwindigkeitsverkehr in China [7].<br />

Die langen Phasentrennstellen, bestehend aus zwei<br />

isolierenden Überlappungen mit je vier Spannweiten<br />

und 450 m wirksamer Länge, haben sich bei Einfachund<br />

Doppeltri<strong>eb</strong>zugtraktion bewährt. Es zeigten sich<br />

auch bei den kurzen Phasentrennstellen mit 50 m wirksamer<br />

Länge während <strong>der</strong> Kontaktkraftmessungen zur<br />

Inbetri<strong>eb</strong>nahme sowie während des folgenden Betri<strong>eb</strong>s<br />

gute Befahrungseigenschaften [2].<br />

Sechs Monate nach <strong>der</strong> Inbetri<strong>eb</strong>nahme <strong>der</strong> HGV-<br />

Strecke Zhengzhou – Xi’an ereigneten sich an n<strong>eb</strong>ligen<br />

Tagen mit hoher Luftfeuchte Isolatorüberschläge<br />

auf einer Brücke in <strong>der</strong> Nähe von Xi’an. Als Ursache<br />

stellte <strong>der</strong> Infrastrukturbetreiber einen dicken Fremdschichtbelag<br />

auf den Isolatoren in <strong>der</strong> Nähe einer Chemiefabrik<br />

fest. Die Isolatoren in diesem Streckenabschnitt<br />

wurden gegen solche mit längerem Kriechweg<br />

getauscht. Seitdem traten keine Überschläge auf.<br />

Die Instandhaltung <strong>der</strong> Oberleitungs- und Bahnstromversorgungsanlagen<br />

für die HGV-Strecken führen<br />

bisher die Instandhaltungsstützpunkte <strong>der</strong> Bahndirektionen<br />

durch. Eine Ausnahme hiervon bildet die<br />

HGV-Strecke Beijing – Tianjin, die die Errichterfirma<br />

CREC EBB Instand hält.<br />

Das Transportministerium erarbeitete Vorgaben<br />

für die Inhalte und Fristen <strong>der</strong> Inspektionen, nach<br />

denen einheitlich die Instandhaltung <strong>der</strong> Oberleitungen<br />

und <strong>Bahnen</strong>ergieversorgungsanlagen in China<br />

durchgeführt wird.<br />

Täglich, unmittelbar vor dem Beginn des Betri<strong>eb</strong>s,<br />

befährt ein CRH-Zug die Hochgeschwindigkeitsstrecke<br />

ohne Passagiere und prüft die Infrastrukturanlagen<br />

Oberleitung, Oberbau, Signalanlage, Hin<strong>der</strong>nisse und<br />

Zäune. Erst nach Abschluss dieser Prüfung beginnt <strong>der</strong><br />

Hochgeschwindigkeitsbetri<strong>eb</strong> auf <strong>der</strong> Strecke.<br />

Mit den durch das Transportministerium erarbeiteten<br />

Vorgaben zur zielgerichteten Instandhaltung<br />

ließ sich die bisher hohe Verfügbarkeit dieser Oberleitungsbauart<br />

erreichen. Die regelmäßigen Weiterbildungen<br />

<strong>der</strong> Instandhaltungsmonteure und <strong>der</strong><br />

Weiterentwicklung des Instandhaltungskonzepts unterstützen<br />

diesen positiven Trend.<br />

196 112 (2014) Heft 4

Fahrleitungsanlagen<br />

Im Rückblick auf acht Jahre Hochgeschwindigkeitsverkehr<br />

in China zeigen sich durchweg gute dynamische<br />

Eigenschaften bei <strong>der</strong> in Deutschland entwickelten<br />

HGV-Oberleitungsbauart mit Y-Beiseilen und<br />

Aluminium-Auslegern auch in China. Wenige Kontaktkraftunterbrechungen,<br />

geringer Fahrdrahtverschleiß,<br />

niedriger Instandhaltungsaufwand mit hoher Verfügbarkeit<br />

kennzeichnet diese Bauart. Deswegen hat sich<br />

das chinesische Transportministerium entschieden,<br />

für weitere HGV-Strecken mit Geschwindigkeiten bis<br />

350 km/h diese Bauart zu verwenden. So wurden bereits<br />

die zwischenzeitlich errichteten Strecken<br />

• Harbin – Dalian,<br />

• Beijing –Shanghai,<br />

• Wuhan – Guangzhou und<br />

• Beijing – Shijizhuang – Zhengzhou<br />

mit <strong>der</strong> beschri<strong>eb</strong>enen Oberleitungsbauart ausgerüstet.<br />

Für neu zu errichtende konventionelle Strecken<br />

bis 250 km/h bevorzugt das Transportministerium<br />

auch Bauarten mit Y-Beiseilen. Die Unterschiede zu<br />

den 350 km/h Oberleitungsbauarten sind<br />

• Stahl- anstatt Aluminium-Ausleger,<br />

• Fahrdrahtzugkraft kleiner 25 kN anstatt größer<br />

25 kN und<br />

• Fahrdrähte aus Kupfer-Zinn- anstatt Kupfer-Magnesium-Legierungen.<br />

Literatur<br />

[1] Puschmann, R.: Hochgeschwindigkeitsstrecke Zhengzhou<br />

− Xi’an in China. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 113<br />

(2014), H. 3, S. 90–95.<br />

[2] Kießling, F.; Puschmann, R.; Schmie<strong>der</strong>, A.: Fahrleitungen<br />

elektrischer <strong>Bahnen</strong>. Verlag Publicis Erlangen, 3. Auflage,<br />

2014.<br />

[3] FSDI: Design introduction for 350 km PDL OCS subsystem.<br />

Präsentation, Xi’an, 2009.<br />

[4] Heland, J.; Rick, F.; Puschmann, R.; Sarnes, B.: Fahrdrahtlage<br />

und Kontaktkräfte − Messungen an Hochgeschwindigkeitsstrecken<br />

in China. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 110<br />

(2012), H. 7, S. 324–335.<br />

[5] Güney, H.; Isikoglu, C.; Puschmann, R.: Hochgeschwindigkeitstrecke<br />

Ankara–Eskişehir – (Istanbul) – Bau und<br />

Instandhaltung <strong>der</strong> Oberleitung und Unterwerke. In:<br />

<strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 109 (2011), H. 8, S. 405–416.<br />

[6] Puschmann, R.; Wehrhahn, D.: Fahrdrahtlage und Kontaktkräfte<br />

− Messungen an Hochgeschwindigkeitsstrecken<br />

in China. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 110 (2012), H. 7,<br />

S. 324–335.<br />

[7] Entscheidung 2008/284/EG: Technische Spezifikationen<br />

für die Interoperabilität (TSI) des Teilsystems Energie<br />

des transeuropäischen Hochgeschwindigkeitsbahnsystems<br />

gemäß Artikel 6 Absatz 1 <strong>der</strong> Richtlinie 96/48/EG.<br />

In: Amtsblatt <strong>der</strong> Europäischen Gemeinschaften 2008,<br />

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112 (2014) Heft 4<br />

197

Fahrleitungsanlagen<br />

Interoperabilität in Europa – Länge <strong>der</strong><br />

Stromabnehmerwippen<br />

Franz Kurzweil, Gerhard Hofbauer, Wien<br />

Die Vorgaben für das Zusammenwirken zwischen Oberleitung und Stromabnehmer sind in <strong>der</strong> TSI<br />

Energie enthalten. Danach sind sowohl die 1 600 mm lange Eurowippe als auch die 1 950 mm lange<br />

Standardwippe vieler <strong>Bahnen</strong> zulässig. Dies stellt die Frage, ob eine Interoperabilität mit unterschiedlich<br />

langen Stromabnehmern möglich ist. Im Zuge <strong>der</strong> Errichtung von neuen Strecken und des Umbaus<br />

bestehen<strong>der</strong> Strecken hat die ÖBB eine Strategie entwickelt, die den Betri<strong>eb</strong> mit beiden Stromabnehmerarten<br />

ermöglicht. Die dabei erfor<strong>der</strong>lichen größeren Investitionen sind im Vergleich zu den gesamten<br />

Aufwendungen gering, wie anhand konkreter Projekte gezeigt wird. Im Hinblick auf ein interoperables,<br />

grenzüberschreitendes Bahnnetz ist jedoch die Festlegung nur einer Wippenlänge anzustr<strong>eb</strong>en.<br />

INTEROPERABILITY IN EUROPE – LENGTH OF PANTOGRAPH HEADS<br />

The TSI Energy stipulates the requirements for the interaction of contact line and pantographs. According<br />

to this document the 1 600 mm long Euro pan head as well as the 1 950 mm long standard<br />

pan head used so far by many railway operators are accepted. Therefore, the question arises whether<br />

interoperability will be achievable with differing lengths of pantographs. In view of constructing<br />

new lines and modifying existing lines Austrian Railways ÖBB developed a strategy which permits<br />

the use of both types of pan heads. Compared with the total efforts the required additional investment<br />

is low, as is demonstrated by typical projects. However, just one length of pan heads should<br />

be stipulated for an interoperable, cross-bor<strong>der</strong> rail network.<br />

INTEROPÉRABILITÉ EN EUROPE – LONGUEUR DES ARCHETS DE PANTOGRAPHE<br />

Les spécifications relatives à l’interaction entre la caténaire et le pantographe sont contenues dans la<br />

norme STI énergie. Elles admettent aussi bien l’archet européen de 1 600 mm que l’archet standard<br />

de 1 950 mm utilisé par de nombreux exploitants ferroviaires. La question se pose alors de savoir si<br />

une interopérabilité est possible avec des pantographes de longueur différente. Dans le contexte<br />

de la construction de lignes nouvelles et de l’aménagement des lignes existantes, les chemins de<br />

fer autrichiens ÖBB ont élaboré une stratégie qui permet une exploitation avec les deux types de<br />

pantographes. Les investissements nécessaires qui sont relativement importants sont néanmoins<br />

modiques au regard de la somme des efforts déployés, comme démontré à l’exemple de projets<br />

concrets. Dans la perspective d’un réseau ferré transfrontalier interopérable, il serait souhaitable de<br />

fixer une longueur unique pour les archets de pantographe.<br />

1 Einführung<br />

1.2 Prolog<br />

Busreise von Wien nach Barcelona, einsteigen und<br />

<strong>der</strong> Buschauffeur schließt die Türen. Der Bus setzt<br />

sich in Bewegung, die Reiseroute führt von Österreich<br />

über Deutschland und Frankreich nach Spanien.<br />

Eine Art zu reisen, die für viele heute selbstverständlich<br />

ist, keinerlei Gedanken daran, dass die<br />

Straße an <strong>der</strong> Staatsgrenze nach Deutschland zu<br />

Ende sein könnte, dass die Treibstoffversorgung in<br />

den Nachbarlän<strong>der</strong>n eine an<strong>der</strong>e sein könnte, dass<br />

Verkehrszeichen für den Buschauffeur nicht anwendbar<br />

o<strong>der</strong> nicht verständlich sind.<br />

Die Infrastruktur Straße ermöglicht einen ungehin<strong>der</strong>ten<br />

grenzüberschreitenden Straßenverkehr<br />

und eine beli<strong>eb</strong>ige Benützung zu jedem Fahrziel innerhalb<br />

Europas und darüber hinaus.<br />

1.2 Europas Bahnnetze<br />

Wesentlich an<strong>der</strong>s sind die Infrastrukturen <strong>der</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

in Europa. Sie erfor<strong>der</strong>n im Vergleich zur Straße<br />

deutlich mehr technische Regelungen, sind national<br />

und historisch gewachsen und wurden zunächst für<br />

dampfbetri<strong>eb</strong>ene Züge entwickelt. Dampfbetri<strong>eb</strong>ene<br />

Züge konnten, da nur die Spurweite wichtig,<br />

grenzüberschreitend weite Strecken zurücklegen, so<br />

zum Beispiel <strong>der</strong> legendäre Orientexpress.<br />

Aus wirtschaftlichen und technischen Gründen<br />

wurden die Bahnanlagen mit dem Beginn des 20.<br />

Jahrhun<strong>der</strong>ts nach und nach elektrifiziert, wobei<br />

198 112 (2014) Heft 4

Fahrleitungsanlagen<br />

<strong>der</strong> entsprechende Stand <strong>der</strong> Technik verwendet<br />

wurde, woraus die heute noch vorhandenen unterschiedlichen<br />

Stromarten, Zugsicherungsanlagen,<br />

Signalisierungen und elektrischen Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge<br />

ihren Ursprung hatten.<br />

Im Vertrag von Maastricht wurde 1992 im Kapitel<br />

über die transeuropäischen Netze (TEN) für Verkehr,<br />

Energie und Telekommunikation das Ziel <strong>der</strong> Interoperabilität<br />

festgelegt Dies bedeutet ein vollständig<br />

interoperables Eisenbahnnetz für Europa hinsichtlich<br />

Infrastruktur und Fahrzeuge.<br />

Seither entstand eine Vielzahl von Richtlinien,<br />

technischen Spezifikationen und Normen mit dem<br />

Ziel, die Interoperabilität zu erreichen. Die Umsetzung<br />

dieser Ziele wird unterschiedlich beurteilt<br />

und hat bis heute den Eisenbahnen noch nicht<br />

dazu verholfen, dass die <strong>Bahnen</strong> als umweltfreundliche<br />

Verkehrsträger die Schlüsselrolle spielen, die<br />

diesen zugedacht ist.<br />

1.3 Interoperabilität<br />

Der Begriff Interoperabilität ist nur allgemein und<br />

nicht detailliert festgelegt. In Bezug auf die <strong>Bahnen</strong><br />

wird darunter im Kreise <strong>der</strong> Fachleute und innerhalb<br />

<strong>der</strong> einzelnen Mitgliedsstaaten nicht immer das<br />

gleiche verstanden. Dies betrifft vor allem auch das<br />

Vorgehen bei <strong>der</strong> Umsetzung <strong>der</strong> Richtlinien und <strong>der</strong><br />

einzelnen technischen Spezifikationen.<br />

• Unter Interoperabilität versteht man im Schienenverkehr,<br />

dass Schienenfahrzeuge möglichst<br />

durchgängig und zuverlässig in verschiedenen<br />

Schienennetzen verkehren können, insbeson<strong>der</strong>e<br />

in den Eisenbahnnetzen verschiedener Staaten.<br />

• Vor allem in Europa gibt es viele historisch gewachsene,<br />

nationale <strong>Bahnen</strong>. Deren unterschiedliche<br />

technische Standards behin<strong>der</strong>n einen<br />

grenzüberschreitenden Bahnverkehr. Aufwändige<br />

nationale Zulassungsverfahren erschweren die<br />

Verwendung von Mehrsystemfahrzeugen, die in<br />

mehreren Bahnnetzen verkehren können. Um<br />

dem entgegenzuwirken, för<strong>der</strong>n die Europäische<br />

Union und an<strong>der</strong>e Organisationen die Einführung<br />

international normierter Systeme, zum<br />

Beispiel ERTMS für die Zugsicherung und Steuerung,<br />

die den Bahnbetri<strong>eb</strong> in Europa vereinheitlichen<br />

sollten.<br />

• Durch die weitere technische Harmonisierung<br />

sollen die Verkehrsdienste in <strong>der</strong> EU und mit<br />

Drittlän<strong>der</strong>n entwickelt werden. Die Interoperabilität<br />

im Schienenverkehr soll die Integration<br />

des Marktes für Ausrüstungen und Dienstleistungen,<br />

für den Bau, die Erneuerung und die<br />

Funktionsfähigkeit <strong>der</strong> Eisenbahnsysteme in<br />

technischer Hinsicht gewährleisten und den<br />

<strong>der</strong>egulierten Wettbewerb <strong>der</strong> Eisenbahnverkehrsunternehmen<br />

för<strong>der</strong>n.<br />

• Die Interoperabilität hat wesentliche Grundsäulen,<br />

worauf alle Bemühungen in <strong>der</strong> Umsetzung<br />

liegen sollten: Das sind die technische Infrastruktur<br />

und die betri<strong>eb</strong>lichen Voraussetzungen.<br />

Die technische Infrastruktur <strong>der</strong> elektrifizierten<br />

<strong>Bahnen</strong> ist schon durch die unterschiedlichen<br />

Spannungen AC 15 kV und AC 25 kV sowie<br />

DC 1,5 kV und DC 3 kV charakterisiert.<br />

• Im Hinblick auf die unterschiedlichen Stromarten<br />

müssen Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge mit unterschiedlichen<br />

Stromabnehmern ausgerüstet sein. Hinzu kommt<br />

die unterschiedliche geometrische Auslegung <strong>der</strong><br />

Fahrleitungsnetze, die unterschiedliche Längen<br />

<strong>der</strong> Stromabnehmerwippen bedingen. So benötigt<br />

das Tri<strong>eb</strong>fahrzeug Typ ES64F4 vier Stromabnehmer:<br />

Einen für Deutschland und Österreich,<br />

einen für Italien, einen für die Schweiz und einen<br />

für die Nie<strong>der</strong>lande.<br />

Im Hinblick auf die Interoperabilität ist es wünschenswert,<br />

die Bahnsysteme nur mit einem Stromabnehmer<br />

befahren zu können, um diese Hürde für<br />

einen grenzüberschreitenden Verkehr zu beseitigen.<br />

Am Beispiel Österreichs wird aufgezeigt und begründet,<br />

welche Aufwendungen notwendig wären, um<br />

durchgehend auf interoperablen Strecken mit einer<br />

1600 mm langen Wippe Betri<strong>eb</strong> machen zu können.<br />

Dies betrifft nicht nur die eigentlichen Strecken des<br />

transeuropäischen Netzes, son<strong>der</strong>n auch alle Strecken,<br />

die bei Störungen befahren werden.<br />

2 Zusammenwirken Oberleitung<br />

und Stromabnehmer –<br />

Vorgaben<br />

2.1 Europäische Richtlinien<br />

Die Richtlinie 96/46/EG:1996 [1] legte die Grundlagen<br />

und Anfor<strong>der</strong>ungen für Interoperabilität des transeuropäischen<br />

Hochgeschwindigkeitsbahnsystems fest.<br />

Darin sind auch die Teilsysteme aufgeführt, wovon eines<br />

die Energieversorgung betrifft. Im Jahr 2001 wurde<br />

die Richtlinie 2001/16/EG:2001 für das konventionelle<br />

transeuropäische Bahnsystem veröffentlicht [2].<br />

Die weiteren Richtlinien 2004/50/EG:2004 [3] und<br />

2008/57/EG:2008 [4] entwickelten die Grundlagen<br />

für die Interoperabilität weiter. Für das Zusammenwirken<br />

zwischen Oberleitung und Stromabnehmer<br />

ist danach die Spezifikation für das Teilsystem Energie<br />

mit den Ausgaben 2002/733/EG [5], 2008/284/EG<br />

[6] und 2011/274/EG [7] einschlägig.<br />

In <strong>der</strong> TSI Energie 2002/733/EG [5] wurde die<br />

1 600 mm lange Wippe (Bild 1) als Basis für alle neuen<br />

Hochgeschwindigkeitsstrecken festgelegt. Die<br />

1 950 mm lange Wippe (Bild 2), die unter an<strong>der</strong>em in<br />

Österreich und Deutschland verwendet wurde, war<br />

112 (2014) Heft 4<br />

199

Fahrleitungsanlagen<br />

300<br />

Bild 1:<br />

Profil <strong>der</strong> Stromabnehmerwippe mit 1 600 mm Länge nach EN 50367 [10].<br />

1 Horn aus isolierendem Werkstoff mit 200 mm projizierter Länge<br />

2 minimale Länge <strong>der</strong> Schleifleiste 800 mm<br />

3 Arbeitsbereich des Stromabnehmers 1 200 mm<br />

4 Länge <strong>der</strong> Stromabnehmerwippe 1 600 mm.<br />

Anmerkung: Die interoperable 1 600-mm-Stromabnehmerwippe ermöglicht einen Betri<strong>eb</strong><br />

auf einer für eine 1 450-mm-Stromabnehmerwippe ausgelegten Strecke. Hierfür sind die<br />

isolierenden Hörner notwendig. Die erläuterten Werte für die Stromabnehmerwippenüberschreitung<br />

und für die Profilabweichungen sind in EN 50367, Abschnitt 5.3, [10]<br />

definiert. Der Kontakt zwischen Fahrdraht und Stromabnehmerwippe kann während einer<br />

begrenzten Dauer unter ungünstigen Bedingungen beim zufälligen Zusammentreffen<br />

von Fahrzeugwanken und starken Winden außerhalb <strong>der</strong> Schleifleiste, jedoch innerhalb<br />

des Arbeitsbereiches des Stromabnehmers liegen.<br />

340<br />

3<br />

2<br />

1 1<br />

200 480<br />

1600 4<br />

1<br />

30°<br />

200 50<br />

3<br />

2<br />

1200<br />

800<br />

1450<br />

1000<br />

1950<br />

Bild 2:<br />

Profil <strong>der</strong> Stromabnehmerwippe mit 1 950 mm Länge nach EN 50367 [10].<br />

1 Horn aus isolierendem Werkstoff mit 200 mm projizierter Länge<br />

2 minimale Länge des Schleifleiste 1 000 mm<br />

3 Arbeitsbereich <strong>der</strong> Stromabnehmerwippe 1 500 bis 1 550 mm<br />

4 Länge <strong>der</strong> Stromabnehmerwippe 1 950 mm<br />

R10000<br />

4<br />

R400<br />

R10000<br />

R300<br />

50<br />

50<br />

R150<br />

40°<br />

R150<br />

1<br />

bei bestehenden Strecken und dort zugelassen, wo die<br />

1600 mm lange Wippe zu hohen Mehrkosten geführt<br />

hätte. In diesen Spezifikationen sind auch die Grunddaten<br />

für das statische und dynamische Zusammenwirken<br />

von Oberleitung und Stromabnehmer festgelegt.<br />

Das Dokument [8] enthält die verabschiedete, neue<br />

Fassung <strong>der</strong> TSI Energie, die demnächst veröffentlicht<br />

und in Kraft treten wird. In den genannten technischen<br />

Spezifikationen für das Teilsystem Energie [5;<br />

6; 7] wurden in <strong>der</strong> Festlegung <strong>der</strong> zu verwendenden<br />

Stromabnehmerwippe Kompromisse eingegangen,<br />

wobei in [6] und [7] sowohl die 1 600 mm lange als<br />

auch die 1950 mm lange Wippe zugelassen wurde.<br />

Die nationalen Ausnahmen führten in <strong>der</strong> Interpretation<br />

und Anwendung für den Neu- und Umbau von<br />

Oberleitungen zu bleibenden Ausnahmeregelungen,<br />

welche das Ziel einer einheitlichen europäischen<br />

Stromabnehmerwippe in weite Ferne rückten. Die<br />

wesentlichen Strukturelemente Tunnel und vor allem<br />

Oberleitungsanlagen hatten damit unterschiedliche<br />

Grundlagen für die Planung und Errichtung und den<br />

freien ungehin<strong>der</strong>ten Durchgang. Die neu errichtenden<br />

Infrastrukturen erfüllen über ihre gesamte L<strong>eb</strong>ensdauer<br />

die Anfor<strong>der</strong>ungen im Hinblick auf das Ziel eines<br />

interoperablen Verkehrs mit dem Zusammenwirken<br />

Stromabnehmer und Oberleitung nicht.<br />

2.2 Stromabnehmerwippen nach<br />

EN 50367<br />

Die europäische Norm EN 50367:2012-5 [9; 10]<br />

enthält die Maße für die 1 600 mm lange Europawippe<br />

(Bild 1) und Definitionen für die unterschiedlichen,<br />

1 950 mm langen Wippen (Bild 2). Darin sind<br />

<strong>der</strong>en Arbeitsbereiche mit 1 200 mm beziehungsweise<br />

1 450 mm definiert. Die Längen <strong>der</strong> Schleifleisten<br />

sind mit 800 mm beziehungsweise mindestens<br />

1 000 mm angeg<strong>eb</strong>en. Die 1 600 mm lange Eurowippe<br />

wurde in [11] beschri<strong>eb</strong>en.<br />

• Durch diese Festlegung könnte man ableiten,<br />

dass <strong>der</strong> Arbeitsbereich im Normalbetri<strong>eb</strong> voll<br />

ausgenützt werden dürfte.<br />

• Wenn die weiteren Festlegungen für die Fahrdrahtlagen<br />

beachtet werden, verlässt <strong>der</strong> Fahrdraht<br />

die Schleifleisten aber nur bei maximalem<br />

Wanken und maximaler Auslenkung infolge<br />

Windwirkung, wie in [12] und [13] gezeigt wird.<br />

• Im normalen Betri<strong>eb</strong>sfall ohne große Wankbewegungen<br />

und ohne Windeinwirkung kontaktiert<br />

<strong>der</strong> Fahrdraht die Wippen nur im Bereich<br />

<strong>der</strong> Schleifleisten.<br />

2.3 Definitionen für die Schleifleiste nach<br />

EN 50206-1<br />

Die Norm EN 50206-1 [14] enthält Definitionen zum<br />

Begriff Schleifleiste:<br />

• Nach <strong>der</strong> Definition 3.2.4 dieser Norm ist die<br />

Schleifleiste ein austauschbares Verschleißteil <strong>der</strong><br />

Stromabnehmerwippe, das mit <strong>der</strong> Oberleitung in<br />

Kontakt steht.<br />

• Nach <strong>der</strong> Definition 3.2.10 dieser Norm ist die<br />

Schleifleistenlänge jener Bereich, <strong>der</strong> als Gesamtlänge<br />

des normalen Zusammenwirkens zwischen<br />

vorgesehenem Schleifmaterial, quer zum Fahrzeug<br />

gemessen, betrachtet wird.<br />

Aus diesen Definitionen kann nicht geschlossen werden,<br />

dass ergänzende Teile <strong>der</strong> Stromabnehmerwippe<br />

und integrierte Übergänge in die Ablaufhörner als<br />

Teile <strong>der</strong> Schleifleisten gelten.<br />

2.4 Konsequenzen<br />

Die unterschiedlichen Definitionen für den Bereich<br />

des statischen Zusammenwirkens zwischen<br />

Stromabnehmer und Oberleitung in EN 50367 und<br />

200 112 (2014) Heft 4

Fahrleitungsanlagen<br />

EN 50206-1 können zu unterschiedlichen Interpretationen<br />

durch die Anwen<strong>der</strong> führen.<br />

Die Oberleitung sollte für das statische Zusammenwirken<br />

mit den Stromabnehmern so ausgeführt werden,<br />

dass ohne Wanken <strong>der</strong> Fahrzeuge <strong>der</strong> Fahrdraht<br />

im Bereich <strong>der</strong> Schleifleiste liegt und den leitfähigen<br />

Teil des Arbeitsbereichs außerhalb <strong>der</strong> Schleifleisten<br />

nicht benützt. Außerhalb <strong>der</strong> Schleifleisten sollte <strong>der</strong><br />

Fahrdraht die Wippen nur kontaktieren<br />

• bei Wind inklusive <strong>der</strong> Sonstigen Einflussgrößen,<br />

das heißt bei extremem Wind entgegengesetzt zum<br />

wankenden Fahrzeug, was selten zu erwarten ist,<br />

• zur Führung einlaufen<strong>der</strong> o<strong>der</strong> auslaufen<strong>der</strong><br />

Fahrdrähte.<br />

Wie in [13] nachgewiesen ist, trifft das beim Einhalten<br />

aller Vorgaben <strong>der</strong> TSI Energie für die Fahrdrahtlage<br />

zu.<br />

3 Derzeitige Stromabnehmer<br />

3.1 Unterschiedliche nationale Stromabnehmermaße<br />

Die Tabelle 1 enthält die wesentlichen in Europa verwendeten<br />

Stromarten und Stromabnehmerlängen.<br />

3.2 Erfor<strong>der</strong>liche Maßnahmen im<br />

Hinblick auf die Interoperabilität<br />

Als Schlussfolgerung aus den Überlegungen ist festzuhalten:<br />

• Unterschiedliche Stromabnehmerlängen bedingen<br />

unterschiedliche Oberleitungsbauarten<br />

und entsprechende Infrastrukturen, zum Beispiel<br />

Tunnelquerschnitte. Umgekehrt bedingen unterschiedliche<br />

Oberleitungsbauarten auch angepasste<br />

Stromabnehmerlängen.<br />

• Mechanische und elektrische Begrenzungslinien<br />

erg<strong>eb</strong>en den erfor<strong>der</strong>lichen Raum für den<br />

ungehin<strong>der</strong>ten Stromabnehmerdurchgang.<br />

Unterschiedliche Stromabnehmerlängen for<strong>der</strong>n<br />

auch unterschiedlichen Raum für den Stromabnehmerdurchgang.<br />

• Die Festlegungen <strong>der</strong> wesentlichen Parameter<br />

einer Oberleitungsbauart, die zum Beispiel von<br />

<strong>der</strong> Fahrgeschwindigkeit abhängen können, sind<br />

entscheidend für die Wippengeometrie, insbeson<strong>der</strong>e<br />

für die Wippenlänge.<br />

112 (2014) Heft 4<br />

TABELLE 1<br />

In Europa g<strong>eb</strong>räuchliche Stromarten und Wippenlängen.<br />

Land Stromart Wippenlänge<br />

Deutschland<br />

Österreich<br />

AC 15 kV 16,7 Hz<br />

Daraus folgt, dass Interoperabilität mit nur einem<br />

Stromabnehmer unter Beachtung <strong>der</strong> ausgeführten<br />

Oberleitungsanlagen und -bauarten nur bedingt o<strong>der</strong><br />

überhaupt nicht möglich ist. In Netzen mit Oberleitungen<br />

mit Parametern für eine 1950 mm lange Wippe<br />

(Bild 2) und 550 mm möglicher seitlichen Auslenkung<br />

des Fahrdrahtes können keine Wippen mit nur<br />

1 600 mm Länge (Bild 1) betri<strong>eb</strong>en werden. Bei Windeinwirkung<br />

und mit den sonstigen Einflussgrößen in<br />

gleicher Richtung befindet sich <strong>der</strong> Fahrdraht außerhalb<br />

<strong>der</strong> Schleifleiste auf den metallischen Wippenteilen.<br />

Auf den rot dargestellten Bereich <strong>der</strong> Isolierhörner<br />

(Bil<strong>der</strong> 1 und 2) darf sich <strong>der</strong> Fahrdraht nie befinden.<br />

Ein Unterschied besteht noch in Normenregelungen:<br />

• Hinsichtlich <strong>der</strong> 1 600-mm-Wippe darf die seitliche<br />

Ablenkung des Fahrdrahtes von <strong>der</strong> Gleisachse<br />

400 mm betragen. Da die Schleifleistenlänge<br />

800 mm beträgt, befindet sich <strong>der</strong> Fahrdraht<br />

ohne Wirken <strong>der</strong> sonstigen Einflussgrößen immer<br />

im Bereich <strong>der</strong> Schleifleiste.<br />

• Bei <strong>der</strong> 1 950 mm langen Wippe überschreitet<br />

<strong>der</strong> Fahrdraht bei 550 mm zulässiger maximaler<br />

seitlicher Abweichung mit Wind aber ohne<br />

die sonstigen Einflussgrößen den Bereich <strong>der</strong><br />

mindestens 1 000 mm langen Schleifleiste. Dies<br />

tritt jedoch nur selten bei maximalem Seitenwind<br />

auf, wie in [13] dargestellt. Im Normalbetri<strong>eb</strong><br />

bleibt auch hier <strong>der</strong> Fahrdraht im Bereich <strong>der</strong><br />

Schleifleisten.<br />

1 950 mm<br />

Schweiz AC 15 kV 16,7 Hz 1 450 mm<br />

Nie<strong>der</strong>lande DC 1500 V und AC 25 kV 50 Hz 1 950 mm<br />

Belgien DC 3000 V und AC 25 kV 50 Hz 1 950 mm<br />

Luxemburg DC 3000 V und AC 25 kV 50 Hz 1 950 mm, 1 450 mm<br />

Frankreich DC 1500 V und AC 25 kV 50 Hz 1 950 mm, 1 450 mm<br />

Italien DC 3 000 V und AC 25 kV 50 Hz 1 450 mm<br />

Spanien DC 3 000 V und AC 25 kV 50 Hz 1 950 mm<br />

Portugal AC 25 kV 50 Hz 1 450 mm, 2 180 mm<br />

Großbritannien DC 750 V und AC 25 kV 50 Hz 1 600 mm<br />

Irland DC 1 500 V keine Angaben<br />

Dänemark AC 25 kV 50 Hz 1 800 mm<br />

Norwegen AC 15 kV 16,7 Hz 1 800 mm<br />

Schweden AC 15 kV 16,7 Hz 1 800 mm<br />

Finnland AC 25 kV 50 Hz 1 950 mm<br />

Estland<br />

Lettland<br />

DC 3 000 V<br />

1 950 mm<br />

Litauen AC 25 kV 50 Hz keine Angaben<br />

Polen DC 3 000 V 1 950 mm<br />

Tschechien DC 3 000 V und AC 25 kV 50 Hz 1 950 mm<br />

Slowakei AC 25 kV 50 Hz 2060/1950 mm<br />

Ungarn AC 25 kV 50 Hz 1450 mm<br />

Slowenien DC 3000 V und AC 25 kV 50 Hz keine Angaben<br />

201

Fahrleitungsanlagen<br />

S<br />

410<br />

1<br />

L 2<br />

410<br />

230<br />

4 Planungsparameter für die<br />

Umstellung des Betri<strong>eb</strong>es von<br />

<strong>der</strong> 1 950-mm-Wippe auf die<br />

1 600-mm-Wippe<br />

2<br />

1<br />

H<br />

FH<br />

5000<br />

4900<br />

1600<br />

Bild 3:<br />

Raum für den freien ungehin<strong>der</strong>ten Stromabnehmerdurchgang<br />

im Hinblick auf die 1600 mm lange Eurowippe.<br />

FH Fahrdrahthöhe<br />

S Anhub des Stromabnehmers<br />

H Summe <strong>der</strong> Fahrdrahthöhe und <strong>der</strong> Vorgabe für den<br />

Anhub<br />

L 2 von <strong>der</strong> Fahrdrahthöhe und <strong>der</strong> Gleisüberhöhung abhängige<br />

Breite des Raums für den freien ungehin<strong>der</strong>ten<br />

Stromabnehmerdurchgang<br />

Die ÖBB haben sich im Zuge für die Umsetzung <strong>der</strong><br />

TSI Energie [5] entschieden,<br />

• den Raum für den ungehin<strong>der</strong>ten Stromabnehmerdurchgang<br />

für die 1 950 mm lange Wippe gemäß<br />

dem ÖBB-Regelwerk Plan ED61 zu wählen,<br />

• für die seitliche Auslenkung des Fahrdrahts unter<br />

Querwindeinwirkung den Wert 400 mm festzulegen,<br />

damit man diese Oberleitungen mit <strong>der</strong><br />

1 600 mm langen Eurowippe befahren kann.<br />

Diese Strategie wurde auch bei <strong>der</strong> Anwendung <strong>der</strong><br />

nachfolgenden Ausgaben <strong>der</strong> TSI Energie [6] und [7]<br />

beibehalten. Bild 3 zeigt hierfür den Raum für den<br />

Stromabnehmerdurchgang.<br />

3<br />

600<br />

4<br />

600<br />

5<br />

4<br />

600 600<br />

3<br />

2<br />

1<br />

H<br />

FH<br />

Aktuell sind bei den ÖBB nur Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge mit<br />

Stromabnehmern mit 1 950 mm langen Wippen im<br />

betri<strong>eb</strong>lichen Einsatz. Da die Infrastruktur zukünftig<br />

auch für den Einsatz <strong>der</strong> 1 600 mm langen Eurowippe<br />

geeignet sein soll, sind Maßnahmen zu treffen,<br />

die den parallelen betri<strong>eb</strong>lichen Einsatz <strong>der</strong> beiden<br />

unterschiedlich langen Wippen ermöglichen.<br />

In den Bil<strong>der</strong>n 4 und 5 sind die wesentlichen<br />

geometrischen Parameter von Eurowippe und<br />

1 950-mm-Wippe aus den aktuellen ÖBB Regelwerksvorgaben<br />

unter Beachtung <strong>der</strong> beschri<strong>eb</strong>enen TSI<br />

Umsetzungsstrategie <strong>der</strong> ÖBB für die TSI Energie aus<br />

Sicht des Anwen<strong>der</strong>s in <strong>der</strong> Projektierung dargestellt.<br />

Bei diesen Darstellungen und im folgenden Text<br />

wird die Differenz zwischen L 2 gemäß TSI Energie und<br />

EN 15273-3 [15] und <strong>der</strong> halben Wippenbreite des Stromabnehmers<br />

als Sonstige Einflussgrößen bezeichnet. Diese<br />

Sonstigen Einflussgrößen beinhalten im Wesentlichen<br />

• Gleiseigenschaften,<br />

• Fahrzeugwank,<br />

• Gleislagetoleranzen,<br />

• Gleisradius,<br />

• Fahrdrahthöhe,<br />

• seitliche Stromabnehmerbewegung,<br />

und definieren jenen Wert, um den die Achse des<br />

Stromabnehmers von <strong>der</strong> Senkrechten auf die Gleisachse,<br />

genauer auf die Mitte <strong>der</strong> Schienenkopfberührenden,<br />

abweichen darf. Daraus ergibt sich mit <strong>der</strong> jeweils<br />

äußeren Umgrenzung <strong>der</strong> mechanische Raum für den<br />

Stromabnehmerdurchgang. Im Inneren ist <strong>der</strong> Bereich<br />

für die Lage des Fahrdrahtes ersichtlich. Dabei ist bereits<br />

zugelassen, dass sich <strong>der</strong> Fahrdraht durch das Einwirken<br />

des Windes und den Sonstigen Einflussgrößen nicht nur<br />

auf <strong>der</strong> Schleifleiste, son<strong>der</strong>n auch auf den metallischen<br />

Teilen innerhalb des Arbeitsbereiches <strong>der</strong> jeweiligen<br />

Wippe befinden darf. Auf den rot dargestellten Bereich<br />

<strong>der</strong> Isolierhörner darf sich <strong>der</strong> Fahrdraht nie befinden.<br />

1600<br />

Bild 4:<br />

Lichtraumprofil für den Stromabnehmerdurchgang für die 1600-mm-Wippe, zulässige<br />

Seitenlage des Fahrdrahts 400 mm.<br />

rot<br />

Isolierhorn<br />

blau<br />

Schleifleistenbereich<br />

blau + schwarz Arbeitsbereich<br />

1 Ruhelage des Stromabnehmers<br />

2 Lage des Stromabnehmers bei Wanken nach links<br />

3 Lage des Stromabnehmers bei Wanken nach rechts<br />

4 Vorsorge für sonstige Einflussgrößen<br />

5 Bereich für die zulässige Fahrdrahtlage<br />

FH Fahrdrahthöhe<br />

H Summe <strong>der</strong> Fahrdrahthöhe und <strong>der</strong> Vorgabe für den Anhub<br />

L 2 von <strong>der</strong> Fahrdrahthöhe und <strong>der</strong> Gleisüberhöhung abhängige Breite des Raums für<br />

den freien ungehin<strong>der</strong>ten Stromabnehmerdurchgang<br />

L 2<br />

5 Umsetzung <strong>der</strong> ÖBB-Strategie<br />

bei Projekten<br />

5.1 Grundlagen<br />

Da oftmals die Investitionen gegenüber den gesamtheitlichen<br />

L<strong>eb</strong>enszykluskosten vorrangig bewertet<br />

werden und unterschiedliche Beträge bei Auslegung<br />

für die jeweiligen Stromabnehmerwippen genannt<br />

werden, wurden gemeinsam mit <strong>der</strong> ÖBB bei konkreten<br />

Projekten die Aufwendungen mit Einsatz <strong>der</strong><br />

Software [16] ermittelt. Bild 6 zeigt dabei den Raum<br />

für den Durchgang für den Übergang von <strong>der</strong> heute<br />

verwendeten 1 960-mm-Wippe auf die Eurowippe.<br />

202 112 (2014) Heft 4

Fahrleitungsanlagen<br />

Dabei wurden Projekte <strong>der</strong> ÖBB mit den Oberleitungsbauarten<br />

1.2, 1.3 und 2.1 auf vier unterschiedlichen<br />

Strecken auf <strong>der</strong> Basis <strong>der</strong> ÖBB-Regelwerke<br />

und damit <strong>der</strong> Kriterien <strong>der</strong> TSI Energie geplant und<br />

bewertet. Die fünf Varianten <strong>der</strong> Auslegung sind:<br />

• tatsächlich geplante und errichtete Anlage<br />

• Auslegung für die 1 950-mm-Wippe mit <strong>der</strong><br />

Aufteilung <strong>der</strong> Nachspannabschnitte wie bei <strong>der</strong><br />

tatsächlich errichteten Anlage<br />

• Auslegung für die Eurowippe mit <strong>der</strong> Aufteilung<br />

<strong>der</strong> Nachspannabschnitte wie bei <strong>der</strong> tatsächlich<br />

errichteten Anlage<br />

• Auslegung für die 1 950-mm-Wippe mit optimierten<br />

Nachspannabschnitten<br />

• Auslegung für die Eurowippe mit optimierten<br />

Nachspannabschnitten<br />

Bei allen Varianten wurden die übrigen Parameter<br />

wie Leiterquerschnitte, Abspannkräfte von Fahrdrahtund<br />

Längstragseil und Systemhöhen nicht verän<strong>der</strong>t,<br />

was bei <strong>der</strong> wirtschaftlichen Auswertung wichtig ist.<br />

Damit wird eine reale wirtschaftliche Bewertung <strong>der</strong><br />

Auswirkung <strong>der</strong> unterschiedlichen Stromabnehmerwippen<br />

auf die Investitionen erreicht.<br />

5.2 Bewertete Streckenabschnitte<br />

Die mit den in Abschnitt 5.1 angeg<strong>eb</strong>enen Vorgaben<br />

geplanten und bewerteten Strecken sind:<br />

2<br />

Bild 5:<br />

Lichtraumprofil für den Stromabnehmerdurchgang für die 1950-mm-Wippe, zulässige<br />

Seitenlage des Fahrdrahts 550 mm.<br />

rot<br />

Isolierhorn<br />

blau<br />

Schleifleistenbereich<br />

blau + schwarz Arbeitsbereich<br />

1 Ruhelage des Stromabnehmers<br />

2 Lage des Stromabnehmers bei Wanken nach links<br />

3 Lage des Stromabnehmers bei Wanken nach rechts<br />

4 Vorsorge für sonstige Einflussgrößen<br />

5 Bereich für die zulässige Fahrdrahtlage<br />

FH Fahrdrahthöhe<br />

H Summe <strong>der</strong> Fahrdrahthöhe und <strong>der</strong> Vorgabe für den Anhub<br />

L 2 von <strong>der</strong> Fahrdrahthöhe und <strong>der</strong> Gleisüberhöhung abhängige Breite des Raums für<br />

den freien ungehin<strong>der</strong>ten Stromabnehmerdurchgang<br />

3<br />

1<br />

3<br />

725<br />

4 4<br />

725 725<br />

600<br />

4<br />

5<br />

1950<br />

1600<br />

600<br />

5<br />

4<br />

725<br />

1<br />

L 2<br />

2<br />

1<br />

H<br />

H<br />

2<br />

3<br />

FH<br />

FH<br />

4<br />

1950<br />

L 2<br />

4<br />

Bild 6:<br />

Raum für den Stromabnehmerdurchhang und Bereich für die Lage des Fahrdrahtes<br />

bei Betri<strong>eb</strong> mit <strong>der</strong> 1 600 mm und <strong>der</strong> 1 950 mm langen Wippe entsprechend den<br />

Vorgaben <strong>der</strong> ÖBB.<br />

1 1 600-mm-Wippe<br />

2 1 950-mm-Wippe<br />

3 Raum für den Stromabnehmerdurchgang<br />

4 Vorsorge für sonstige Einflussgrößen<br />

5 Bereich für die zulässige Fahrdrahtlage<br />

Bild 7:<br />

Oberleitungsbauart 1.2 auf dem eingleisigen Streckenabschnitt<br />

Schladming – Haus.<br />

• Oberleitungsbauart 1.2; eingleisige Strecke<br />

Bischofshofen – Selzthal im Bereich Schladming –<br />

Haus (Bild 7); Abschnitt km 42,115 – km 51,420;<br />

Streckenlänge 9,305 km<br />

• Oberleitungsbauart 1.3; zweigleisige Strecke Wels –<br />

Passau, Übergab<strong>eb</strong>ahnhof Schärding 3 – Staatsgrenze;<br />

bogenreiche Strecke, Gleis 1; Abschnitt km 74,796 –<br />

km 79,629; Streckenlänge 4,833 km. Bild 8 zeigt die in<br />

diesem Abschnitt verwendete Oberleitungsbauart 1.3.<br />

• Viergleisige Strecke Ybbs – Amstetten im Bereich<br />

Abzweig Karlsbach – Amstetten; gerade Strecke,<br />

Gleis 1; Abschnitt km 110,188 – km 113,389;<br />

Streckenlänge 3,201 km<br />

• Oberleitungsbauart 2.1; viergl. Strecke Ybbs – Amstetten<br />

im Bereich Abzweig Karlsbach – Amstetten; gerade<br />

Strecke, Gleis 3; Absch. km 110,331– km 113,383;<br />

112 (2014) Heft 4<br />

203

Fahrleitungsanlagen<br />

Streckenlänge 3,052 km. Bild 9 zeigt die in diesem<br />

Bereich verwendete Oberleitungsbauart 2.1.<br />

Die Oberleitungsbauarten <strong>der</strong> ÖBB sind gekennzeichnet<br />

durch:<br />

• Oberleitungsbauart 1.2: Befahrgeschwindigkeiten<br />

über 80 km/h bis 120 km/h<br />

• Oberleitungsbauart 1.3: Befahrgeschwindigkeiten<br />

über 120 km/h bis 160 km/h<br />

• Oberleitungsbauart 2.1: Befahrgeschwindigkeiten<br />

über 160 km/h bis 250 km/h<br />

Bild 8:<br />

Oberleitungsbauart 1.3 auf dem zweigleisigen Streckenabschnitt Schärding 3 – Staatsgrenze.<br />

Diese ÖBB-Oberleitungsbauarten wurden durch eine Benannte<br />

Stelle durch Komponentenbewertung zertifiziert<br />

und im Teilsystem Energie im Zuge <strong>der</strong> Projektausführung<br />

nach <strong>der</strong> TSI Energie bewertet. Voraussetzung waren die<br />

Abnahmeprüfungen ED 21 durch den Auftragg<strong>eb</strong>er.<br />

5.3 Aufteilung <strong>der</strong> Investitionen bei den<br />

betrachteten Oberleitungsbauarten<br />

In <strong>der</strong> Tabelle 2 ist die Aufteilung <strong>der</strong> Investitionen für<br />

die Oberleitungen bei den untersuchten Streckenabschnitten<br />

für die beiden untersuchten Wippenlängen<br />

und bei <strong>der</strong> Aufteilung <strong>der</strong> Abspannabschnitte wie<br />

bei <strong>der</strong> ausgeführten Anlage dargestellt. Die Montage<br />

<strong>der</strong> Oberleitung hat unabhängig von <strong>der</strong> Wippenlänge<br />

bei kurvigen Strecken einen wesentlich<br />

höheren Anteil als bei den an<strong>der</strong>en Streckenarten.<br />

5.4 Unterschiede <strong>der</strong> Investitionen<br />

Bild 9:<br />

Oberleitungsbauart 2.1 auf dem zweigleisigen Streckenabschnitt St. Pölten – Linz.<br />

TABELLE 2<br />

Anteile an den Investitionen in Prozent bei <strong>der</strong> 1 600 mm und <strong>der</strong><br />

1 950 mm langen Wippe bei Oberleitungsbauarten <strong>der</strong> ÖBB.<br />

Bezeichnung<br />

Bauart 1.2 Bauart 1.3<br />

kurvig<br />

Wippenlänge<br />

1 950 1 600<br />

Wippenlänge<br />

1 950 1 600<br />

Bauart 1.3<br />

gerade<br />

Wippenlänge<br />

1 950 1 600<br />

Bauart 2.1<br />

Wippenlänge<br />

1 950 1 600<br />

Fundamente 19,2 19,9 22,0 23,0 17,9 18,6 16,8 16,8<br />

Masten 11,8 12,2 7,0 7,3 10,5 11,0 11,4 11,4<br />

Montage 33,5 33,8 46,2 45,9 34,4 34,7 36,2 36,3<br />

Material 11,9 11,6 8,7 8,6 13,1 12,9 13,9 13,9<br />

Isolatoren 4,1 4,3 2,5 2,6 3,8 3,9 3,9 3,9<br />

Fahrdraht 8,2 7,6 5,7 5,3 8,6 7,9 7,4 7,4<br />

Tragseil 4,7 4,4 3,3 3,0 4,9 4,5 4,3 4,2<br />

Leitungen 5,7 5,4 3,8 3,5 5,6 5,3 5,0 5,0<br />

Sonstige Seile<br />

und Drähte<br />

0,9 0,8 0,8 0,8 1,2 1,2 1,1 1,1<br />

In <strong>der</strong> Tabelle 3 sind die Unterschiede <strong>der</strong> Investitionen<br />

für die untersuchten Strecken und Oberleitungsbauarten<br />

dargestellt. Es handelt sich um die Unterschiede gegenüber<br />

<strong>der</strong> vorhandenen Anlage. Bei einer Auslegung<br />

mit <strong>der</strong> Software [16] ergibt sich nahezu unabhängig<br />

von <strong>der</strong> Oberleitungsbauart mit <strong>der</strong> 1 950-mm-Wippe<br />

eine Ermäßigung <strong>der</strong> Investitionen um durchschnittlich<br />

9 %. Bei Auslegung für auf die Eurowippe beträgt die<br />

Ersparnis 5,0 % gegenüber <strong>der</strong> vorhandenen Anlage.<br />

Sie erfor<strong>der</strong>t also um 4 % höhere Investitionen als für<br />

die 1 950-mm-Wippe. Bei einer optimierten Gestaltung<br />

<strong>der</strong> untersuchten Oberleitungen betragen die Ersparnisse<br />

bei <strong>der</strong> 1 950 mm langen Wippe zwischen 9,9<br />

bis 13,8% und bei <strong>der</strong> Eurowippe zwischen 5,6 und<br />

10,1 %. Bei <strong>der</strong> Oberleitungsbauart 1.2 ergibt sich bei<br />

<strong>der</strong> 1 950 mm langen Wippe bei gleicher Aufteilung <strong>der</strong><br />

Nachspannabschnitte wie bei <strong>der</strong> ausgeführten Anlage<br />

durch die Bearbeitung mit <strong>der</strong> Software [16] eine Ermäßigung<br />

<strong>der</strong> Investitionen um 10,4 %. Bei <strong>der</strong> Auslegung<br />

für die Eurowippe beträgt diese Ermäßigung 4,8 %. Bei<br />

optimierter Aufteilung <strong>der</strong> Nachspannabschnitte betragen<br />

die Reduktionen rund 13,8 % beziehungsweise 7 %.<br />

Die gesamten Unterschiede in den Aufwendungen bei<br />

<strong>der</strong> Auslegung sowohl für die 1 950 mm lange Wippe<br />

204 112 (2014) Heft 4

Fahrleitungsanlagen<br />

als auch für die 1 600 mm lange Wippe betragen rund<br />

4 %. Diese Mehrinvestitionen erscheinen relativ gering<br />

im Vergleich mit den Gesamtaufwendungen. Die Auslegung<br />

für eine einheitliche Stromabnehmerwippe mit<br />

1 600 mm Länge kann an den Kosten allein nicht scheitern,<br />

wenn man berücksichtigt, dass diese Wippe wegen<br />

• geringerem Raumbedarf für den Stromabnehmerdurchgang,<br />

im Beson<strong>der</strong>en bei Tunneln<br />

• besserem Kontaktkraftverhalten durch geringere<br />

Spannfeldweiten und daher weniger Verschleiß<br />

bei Schleifleiste und Fahrdraht<br />

Einsparungen gegenüber <strong>der</strong> 1 950 mm langen Wippe<br />

bringt.<br />

6 Schlussfolgerungen<br />

In Bezug auf den interoperablen Eisenbahnverkehr in<br />

Europa stellt sich für das Zusammenwirken von Stromabnehmern<br />

und Oberleitungen die Frage: Bleibt in Zukunft<br />

auch alles beim Alten hinsichtlich des N<strong>eb</strong>eneinan<strong>der</strong>s<br />

von unterschiedlichen Stromabnehmerlängen?<br />

Aus den Ausführungen geht hervor, dass<br />

• bei Planung, Errichtung und Instandhaltung berücksichtigt<br />

wird, dass es nur ein System Bahn gibt, das<br />

sich nicht auf Fahrbahn, Fahrzeug, Stromabnehmer,<br />

TABELLE 3<br />

Unterschiede in den Investitionen bei 1 950 mm und<br />

1 600 mm langen Wippen;<br />

Auslegung mit Software FLTG [16].<br />

Bestehende<br />

Nachspannabschnitte<br />

Optimierte<br />

Nachspannabschnitte<br />

Wippenlänge mm 1 950 1 600 1 950 1 600<br />

Bauart 1,2 -10,4 -4,8 -13,8 -7,0<br />

Bauart 1,3 kurvig -8,2 -1,7 -13,0 -7,3<br />

Bauart 1,3 gerade -9,4 -2,8 -11,6 -5,6<br />

Bauart 2.1 -7,9 -8,0 -9,9 -10,1<br />

Durchschnitt -9,0 -5,0 -12,0 -7,8<br />

Bezogen bei 1950 mm-<br />

Wippe bei gleichen<br />

Planungsgrundlagen<br />

0 +4,0 0 +4,2<br />

Fahrleitung und so weiter aufteilen lässt, son<strong>der</strong>n<br />

immer gemeinsam gesehen werden muss,<br />

• das Blockieren einer Weiterentwicklung aus nationalen<br />

Interessen Stillstand und damit die Gefahr<br />

des weiteren Zurückfallens <strong>der</strong> Eisenbahnen<br />

gegenüber an<strong>der</strong>en Verkehrsträgern bedeutet,<br />

• die Interoperabilität einheitlicher Vorgaben und <strong>der</strong>en<br />

konsequente technische Umsetzung bedarf, um das gesteckte<br />

Ziel eines interoperablen Verkehrs zu erreichen.<br />

MEMBER OF TÜV SÜD GROUP<br />

PLANUNG. REALISIERUNG. BETRIEB.<br />

BAHNSYSTEME VERSTEHEN<br />

NEWS<br />

SIGNON als Spezialist für Fahrleitungsplanung<br />

und Bahnstromversorgung ist Partner für viele<br />

europäische Bahnverwaltungen und Infrastrukturbetreiber<br />

weltweit.<br />

112 (2014) Heft 4<br />

www.signon-group.com | info@signon-group.com<br />

205<br />

Berlin | Dresden | Duisburg | München | Wien | Zürich

Fahrleitungsanlagen<br />

AUTORENDATEN<br />

Ing. Franz Kurzweil (48), Elektrolehre bei den ÖBB und Elektroinstallateur,<br />

Abendstudium <strong>der</strong> Elektrotechnik an <strong>der</strong> Höheren<br />

Technischen Lehranstalt in Wien; ab 1978 Sachbearbeiter für Oberleitungsanlagen,<br />

Projektplanung und Instandhaltungsmanagement<br />

für Oberleitungsanlagen; ab 1994 Systembearbeiter für Oberleitungsanlagen<br />

in <strong>der</strong> Reglementierung und seit 1998 Systemverantwortlicher<br />

für ÖBB-Oberleitungsanlagen; ab 2007 verantwortlich für die<br />

Reglementierung von 50-Hz-Energietechnikanlagen, WHZ-Anlagen<br />

und Bahnstromanlagen 16,7 Hz sowie Fernwirk- und Leittechnikanlagen<br />

inklusive Zulassung von Produkten und Systemen; <strong>der</strong>zeit ÖBB<br />

INFRASTRUKTUR AG, Engineering Services – Systeme und Produkte.<br />

Adresse: ÖBB INFRA AG, Engineering Services, 1020 Wien Praterstern<br />

3-4, Österreich; Fon: +43 664-178612, Fax +43 193000-<br />

25287; E-Mail: franz.kurzweil@o<strong>eb</strong>b.at<br />

Ing. Gerhard Hofbauer (57), Studium <strong>der</strong> Elektrotechnik an <strong>der</strong><br />

Höheren Technischen Bundes- Lehr- und Versuchsanstalt Mödling; 1981<br />

bis 1997 Projektierung und Errichtung von Oberleitungen bei AEG Austria<br />

für Nah- und Fernverkehr; 1996 bis 1997 Leiter Fahrleitungsbau bei ABB<br />

Daimler Benz Transportation Austria GmbH; 1998 bis 2013 Leiter Fahrleitungsbau<br />

bei ALPINE-ENERGIE Österreich GmbH; seit September 2013<br />

Bereichsleiter Bahnsysteme bei SIGNON Österreich GmbH; Entwicklung<br />

von Spezialsoftware für Planung, Projektierung, Materialwirtschaft, Baustellenabwicklung,<br />

Projektkalkulation und Abrechnung im Oberleitungsbau.<br />

Adresse: SIGNON Österreich GmbH, Elisabethstr. 1/202, 1010<br />

Wien, Österreich; Fon: +43 660 4465057, Fax: +43 1 581145410;<br />

E-Mail: gerhard.hofbauer@signon-group.com<br />

Eine Vielzahl an technischen, organisatorischen und<br />

betri<strong>eb</strong>lichen Maßnahmen ist durch alle Beteiligten<br />

zu treffen, um dieses Ziel zu erreichen. Es wurden in<br />

den letzten Jahren Fortschritte bei <strong>der</strong> Interoperabilität<br />

allgemein erzielt. Man ist aber noch vom Ziel eine<br />

gute Strecke entfernt. Das komplexe System und die<br />

nationalen Interessen dürfen jedoch weiterhin nicht<br />

dazu führen, dass eindeutige und klare Vorgaben<br />

nicht zu Stande kommen. Es darf nicht möglich sein,<br />

dass vor 40 bis 50 Jahren errichtete Anlagen im Zuge<br />

einer Bestandsprüfung als die TSI Energie erfüllend<br />

und damit als interoperabel angesehen werden.<br />

Im Hinblick auf das Zusammenwirken zwischen<br />

Stromabnehmer und Oberleitung wäre es wünschenswert,<br />

wenn die Vorgabe einer einzigen Stromabnehmerwippe,<br />

nämlich <strong>der</strong> 1 600 mm langen Eurowippe, und<br />

<strong>der</strong>en konsequente Umsetzung für den Neu- und Umbau<br />

von Oberleitungsanlagen ohne nationale Ausnahmen<br />

gefor<strong>der</strong>t und auch in den nächsten Jahrzehnten nicht<br />

davon abgewichen würde. Die Verwendung einer einheitlichen<br />

Stromabnehmerwippe würde die Zuverlässigkeit<br />

beim Verkehr zwischen den Schienennetzen <strong>der</strong> Einzelstaaten<br />

hinsichtlich Stromabnehmer und Oberleitung<br />

verbessern und damit die Interoperabilität gewährleisten.<br />

Hier ist die zuständige Agentur im Einvernehmen mit den<br />

Mitgliedstaaten gefor<strong>der</strong>t.<br />

In Tabelle 4 sind die zulässigen maximalen seitlichen<br />

Auslenkungen abhängig von <strong>der</strong> Stromabnehmerlänge<br />

dargestellt. Wenn es den nationalen <strong>Bahnen</strong> überlassen<br />

wird zu entscheiden, welche Stromabnehmerlänge und<br />

welche maximalen seitlichen Auslenkungen sie verwenden,<br />

wird kein interoperables Bahnnetz entstehen.<br />

TABELLE 4<br />

Maximale seitliche Abweichung des Fahrdrahts.<br />

Stromabnehmer<br />

Literatur<br />

Maximale seitliche Abweichung<br />

1 600 mm 400 mm<br />

1 950 mm 550 mm<br />

[1] Richtlinie 96/48/EG:1996: Richtlinie über die Interoperabilität<br />

des transeuropäischen Hochgeschwindigkeitsbahnsystems.<br />

In: Amtsblatt <strong>der</strong> europäischen Gemeinschaften<br />

Nr. L235 (1996), S. 6–24.<br />

[2] Richtlinie 2001/16/EG:2001: Richtlinie über die Interoperabilität<br />

des konventionellen transeuropäischen Bahnsystems.<br />

In: Amtsblatt <strong>der</strong> europäischen Gemeinschaften<br />

Nr. L110 (2001), S. 1–27.<br />

[3] Richtlinie 2004/50/EG:2004: Richtlinie zur Än<strong>der</strong>ung <strong>der</strong><br />

Richtlinie 96/48/EG und <strong>der</strong> Richtlinie 2001/16/EG über die<br />

Interoperabilität <strong>der</strong> europäischen Bahnsysteme. In: Amtsblatt<br />

<strong>der</strong> europäischen Gemeinschaften Nr. L220 (2004), S. 40–57.<br />

[4] Richtlinie 2008/57/EG:2008: Richtlinie über die Interoperabilität<br />

des Eisenbahnsystems in <strong>der</strong> Gemeinschaft. In: Amtsblatt<br />

<strong>der</strong> europäischen Union Nr. L191 (2008), S. 1–45.<br />

[5] Entscheidung 2002/733/EG:2002: Technische Spezifikation<br />

für die Interoperabilität des Teilsystems Energie des europäischen<br />

Hochgeschwindigkeitsbahnsystems. In: Amtsblatt <strong>der</strong><br />

europäischen Gemeinschaften Nr. L245 (2002), S. 280–369.<br />

[6] Entscheidung 2008/284/EG:2008: Technische Spezifikation<br />

für die Interoperabilität des Teilsystems Energie des transeuropäischen<br />

Hochgeschwindigkeitsbahnsystems. In: Amtsblatt<br />

<strong>der</strong> europäischen Gemeinschaften Nr. L104(2008), S. 1–79.<br />

[7] Beschluss 2011/274/EG:2011: Technische Spezifikation<br />

für die Interoperabilität des Teilsystems Energie des konventionellen<br />

transeuropäischen Bahnsystems. In: Amtsblatt<br />

<strong>der</strong> europäischen Union Nr. L126 (2011), S. 1–52.<br />

[8] Draft: Commission Regulation on Technical Specifications<br />

for Interoperability relating to the energy subsystem of the<br />

rail system in the Union. Europäische Kommission, 2014.<br />

[9] EN 50367:2012-05: Railway applications – Current collection<br />

systems – Technical criteria for the interaction between<br />

pantograph and overhead line (to achieve free access).<br />

[10] EN 50367 2013-03: Bahnanwendungen – Zusammenwirken<br />

<strong>der</strong> Systeme – Technische Kriterien für<br />

das Zusammenwirken zwischen Stromabnehmer und<br />

Oberleitung für einen freien Zugang.<br />

[11] Wili, U.: Vereinheitlichte Stromabnehmerwippe – Die Eurowippe.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 92 (1994), H. 11, S. 301–304.<br />

[12] Kießling, F.; Puschmann, R.; Schmie<strong>der</strong>, A.: Fahrleitungen<br />

elektrischer <strong>Bahnen</strong>. Erlangen, Verlag Publicis<br />

Publishing, 3. Auflage, 2013.<br />

[13] Puschmann, R.: Contact wire lateral position and span<br />

lengths of interoperable lines. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

110 (2012), H. 11, S. 612 – 632.<br />

[14] EN 50206-1:2011-02: Bahnanwendungen – Schienenfahrzeuge<br />

– Merkmale und Prüfungen von Stromabnehmern<br />

– Teil 1: Stromabnehmer für Vollbahnfahrzeuge.<br />

[15] EN 15273-3:2009: Bahnanwendungen – Begrenzungslinien<br />

– Teil 3: Lichtraumprofile.<br />

[16] Hofbauer, G.; Hofbauer, W.: Oberleitungsplanung und Simulation<br />

des Stromabnehmerlaufes. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

107 (2009), H. 1-2, S. 104 – 109.<br />

206 112 (2014) Heft 4

Fahrleitungsanlagen<br />

Fahrdrahtschäden in Streckentrennungen<br />

– Härte und Zugfestigkeit<br />

Patrick Hayoz, Urs Wili, Bern; Ralf-Dieter Rogler, Gerd Kitzrow, Dresden; Frank Pupke, Köln<br />

In Laborversuchen wurde die unterschiedliche thermische Stabilität mehrerer Fahrdrahtwerkstoffe<br />

gegen Erweichung durch Rekristallisation nach zehnminütiger lokaler Stromerwärmung hervorgerufen<br />

durch stillstehende Stromabnehmer untersucht. Die Verwendung <strong>der</strong> Legierungen CuAg0,1 o<strong>der</strong><br />

VALTHERMO ® anstatt Cu-ETP erhöht den zulässigen Strom nach zehnminütiger Einwirkung um 32 bis<br />

55 %. Dies wird durch die höhere thermische Stabilität dieser Legierungen gegenüber Erweichung<br />

durch Rekristallisation bewirkt. Weiterhin ist das Verschleißverhalten dieser Legierungen günstiger<br />

und verlängert die L<strong>eb</strong>ensdauer <strong>der</strong> Fahrdrähte. Bereits relativ geringe Stromstärken können im<br />

Stillstand zu lokaler Erhitzung und Entfestigung von Fahrdrähten führen.<br />

CONTACT WIRE DAMAGE AT INSULATED OVERLAPS – HARDNESS AND STRENGTH<br />

The different thermal stability of diverse contact wire materials against softening by re-crystallization<br />

after a 10-minutes local current heating caused by pantograph standstill was investigated in laboratory<br />

tests. As a result the limiting conditions of the current carrying capacity depending on the<br />

material of the contact wire were found. Therefore, it is possible to increase the permitted current<br />

by 32 to 55% using adequate thermally stable copper alloys with highest conductivity in comparison<br />

with pure electrolytic copper.<br />

DÉGÂTS À LA LIGNE DE CONTACT DANS LES SECTIONEMENTS – DURETÉ ET RÉSISTANCE À LA TRACTION<br />

La stabilité thermique des différents matériaux de fil de contact contre le ramollissement par recristallisation,<br />

dû au réchauffement par un courant d’une durée de 10 minutes, a été analysée en laboratoire<br />

pour le cas d’un arrêt de pantographe sous un sectionnement. Pour les matériaux différents,<br />

les paramètres limitant la capacité de courant ont été déterminés. En adoptant des alliages de cuivre<br />

de stabilité thermique élevée et – simultanément – de bonne conductivité électrique, la capacité de<br />

courant peut être augmentée de 32 % à 55 % par rapport au cuivre électrolytique pure.<br />

1 Einführung<br />

Auf Grund von Störfällen bei <strong>der</strong> Schweizerischen<br />

Bundesbahn SBB, wobei lokale Überhitzung von<br />

Fahrdrähten bei unter Streckentrennungen stillstehenden<br />

Stromabnehmern zu <strong>der</strong>en Bruch führten,<br />

startete die SBB ein Projekt mit Furrer+Frey, HTW<br />

Dresden und nkt cables GmbH zur Untersuchung<br />

<strong>der</strong> Ursachen [1].<br />

In [2] wurde unter an<strong>der</strong>em berichtet, welche Bedingungen<br />

zum Durchschmelzen <strong>der</strong> verschiedenen<br />

Fahrdrahtarten führen können. Als Fortsetzung wird<br />

hier über Versuche berichtet, die Unterschiede <strong>der</strong><br />

thermischen Belastbarkeit häufig verwendeter Fahrdrahtwerkstoffe<br />

in dem Belastungsfall zu ermitteln,<br />

wobei zwar eine lokale Überhitzung aber noch kein<br />

Durchschmelzen des Fahrdrahtes auftritt. Insbeson<strong>der</strong>e<br />

sollten Oberflächenhärte und Zugfestigkeit<br />

an vorher mit verschiedenen Strömen belasteten<br />

Kontaktstellen zwischen Fahrdraht und Schleifleiste<br />

untersucht werden, um den Schädigungsgrad in<br />

Abhängigkeit vom Werkstoff und von <strong>der</strong> Belastung<br />

durch den Strom und daraus folgen<strong>der</strong> Temperaturerhöhung<br />

festzustellen. Damit ist eine Aussage über<br />

werkstoffabhängige Grenzbedingungen <strong>der</strong> Belastbarkeit<br />

bei stillstehenden Stromabnehmern möglich.<br />

Für diese Versuche stellte nkt cables Fahrdrähte<br />

aus mehreren Werkstoffen und mit unterschiedlichen<br />

Maßen zur Verfügung, die in einem Labor <strong>der</strong><br />

HTW Dresden lokal an <strong>der</strong> Kontaktstelle Fahrdraht –<br />

Schleifstück durch Stromdurchgang auf kontrollierte<br />

Temperaturen erhitzt wurden. Die Untersuchungen<br />

zum Grad <strong>der</strong> dadurch bedingten Materialschädigung<br />

führte nkt cables durch.<br />

2 Rekristallisationseigenschaften<br />

und Kriechverhalten <strong>der</strong><br />

Fahrdrahtwerkstoffe<br />

Werkstoffe für Fahrdrähte und <strong>der</strong>en Maße sind in<br />

EN 149:2012 [3] genormt. Zur Herstellung von Fahrdrähten<br />

wird Vormaterial aus elektrolytischem Kupfer<br />

Cu-ETP und aus niedrig legierten Kupferlegierungen<br />

verwendet. Die Wahl des Werkstoffes ist vom Anwen-<br />

112 (2014) Heft 4<br />

207

Fahrleitungsanlagen<br />

mm 3 /km<br />

V PP<br />

Bild 1:<br />

Verschleißraten von Fahrdrähten in <strong>der</strong> Paarung mit Kohleschleifstücken SK01 gemessen<br />

auf dem Prüfstand <strong>der</strong> Firma Hoffmann Elektrokohle [7].<br />

blau<br />

rot<br />

4,00<br />

3,00<br />

2,50<br />

2,00<br />

1,50<br />

1,00<br />

0,50<br />

0,00<br />

Verschleiß V FD Fahrdraht in mm² je<br />

10 6 Stromabnehmer-Durchgänge<br />

Verschleiß V PP Kohle in mm³ je km<br />

beschliffener Fahrdrahtlänge, Werkstoffe<br />

siehe Tabelle 1<br />

0,35<br />

‰<br />

0,3<br />

0,25<br />

0,2<br />

e 0,15<br />

0,1<br />

0,05<br />

0<br />

3,20 3,22<br />

0,33<br />

0,31<br />

3,59<br />

0,24<br />

1,61<br />

0,08<br />

3,45 0,38<br />

3,27<br />

0,28<br />

1 2 3 4 5 6 7<br />

1 Cu-ETP<br />

2 CuAg0,1<br />

3 CuMg0,2<br />

4 CuMg0,5<br />

5 CuSn0,2<br />

6 VALTHERMO<br />

7 CuAg0,1 400+<br />

3,22<br />

1 6 7 3<br />

0,26<br />

0,45<br />

mm 3 /10 6 pp<br />

0,35<br />

0,30<br />

0,25<br />

0,20<br />

0,15<br />

0,10<br />

0,05<br />

0,00<br />

Bild 2:<br />

Vergleich <strong>der</strong> Kriechdehnung e von Fahrdrähten AC-100 aus unterschiedlichen Werkstoffen,<br />

Nachspannkraft 10 kN, Messung 87 Tage nach dem Verlegen, Einbauort <strong>DB</strong> Köln.<br />

Werkstoffe siehe Legende Bild 1<br />

V FD<br />

dungsfall abhängig. Kriterien dafür sind unter an<strong>der</strong>em<br />

die erfor<strong>der</strong>liche Zugfestigkeit, die elektrische<br />

Leitfähigkeit, das Verschleißverhalten, das Kriechverhalten<br />

und die benötigte thermische Beständigkeit<br />

gegen Entfestigung durch Rekristallisation.<br />

Zum Erreichen <strong>der</strong> für Fahrdrähte erfor<strong>der</strong>lichen<br />

Profilform und <strong>der</strong> mechanischen Eigenschaften<br />

werden Kaltumformprozesse, wie Kaltwalzen und<br />

Ziehen, angewendet. Dabei wird insbeson<strong>der</strong>e die<br />

Zugfestigkeit durch gezielte Kaltverfestigung mit<br />

<strong>der</strong> einhergehenden Verän<strong>der</strong>ung des Kristallgefüges<br />

erhöht. Dieser Verfestigungseffekt kann durch<br />

Mischkristallverfestigung mittels Zugabe bestimmter<br />

Legierungselemente, zum Beispiel Magnesium<br />

o<strong>der</strong> Zinn, zum reinen Kupfer während des Gießprozesses<br />

zur Herstellung des Vordrahts noch verstärkt<br />

werden. So werden im Hochgeschwindigkeitsbereich<br />

hochfeste Fahrdrähte benötigt, welche<br />

die dafür erfor<strong>der</strong>lichen hohen Zugkräfte zulassen.<br />

Mit Silber wird legiert, um die thermische Stabilität<br />

<strong>der</strong> Fahrdrähte gegen Rekristallisation zu verbessern,<br />

jedoch ohne dabei die Zugfestigkeit gegenüber<br />

reinem Kupfer zu erhöhen.<br />

Mit Rekristallisation wird <strong>der</strong> thermisch aktivierte<br />

Umwandlungsprozess bezeichnet, bei dem sich<br />

das harte, kaltverfestigte Kristallgefüge bei erhöhter<br />

Temperatur wie<strong>der</strong> in ein weiches Gefüge umwandelt<br />

– rekristallisiert. Zur Charakterisierung <strong>der</strong><br />

thermischen Stabilität gegen Rekristallisation wird<br />

<strong>der</strong> Halbhartpunkt, auch Rekristallisationstemperatur,<br />

herangezogen. Dieser ist die Temperatur einer<br />

Wärm<strong>eb</strong>ehandlung mit 60 min bis 90 min Haltezeit,<br />

bei <strong>der</strong> die anschließend bei Raumtemperatur bestimmte<br />

Zugfestigkeit auf den Mittelwert zwischen<br />

dem harten Ausgangszustand und dem weichen,<br />

vollständig rekristallisierten Zustand gesunken ist.<br />

Durch das Legieren mit Silber wird <strong>der</strong> Halbhartpunkt,<br />

<strong>der</strong> bei Fahrdrähten aus Kupfer ETP abhängig<br />

vom Reinheitsgrad typisch bei 180 bis 220 °C liegt,<br />

auf 300 bis 320 °C erhöht, wie aus [4; 5] und internen<br />

Untersuchungen von nkt cables hervorgeht. Durch<br />

die Silberzugabe bleibt die elektrische Leitfähigkeit<br />

gegenüber reinem Kupfer praktisch gleich und die<br />

Verschleißeigenschaften verbessern sich jedoch, was<br />

im Wesentlichen auf die höhere thermische Stabilität<br />

zurückzuführen ist. Die elektrische Komponente<br />

des Verschleißes nimmt ab. Im Falle von CuMg- und<br />

CuSn- Legierungen min<strong>der</strong>n die höhere Zugfestigkeit<br />

und höhere Härte auch die mechanische Komponente<br />

des Verschleißes.<br />

Als Alternative zum Fahrdraht aus CuAg0,1 entwickelte<br />

nkt cables eine neue Kupferlegierung unter<br />

dem Namen VALTHERMO ® . Diese Legierung ohne<br />

das teure und preislich hochvolatile Silber zeigt bei<br />

<strong>der</strong> Verwendung für Fahrdrähte mindestens genauso<br />

gute elektrische und mechanische Eigenschaften<br />

wie CuAg0,1. Der Halbhartpunkt von VALTHERMO-<br />

Fahrdrähten liegt wie bei CuAg0,1 auch bei 320 °C.<br />

Bei Verschleißuntersuchungen auf einem Prüfstand<br />

<strong>der</strong> Firma Hoffmann Elektrokohle wurde unter den<br />

Bedingungen des COStrIM-Projekts [6] eine gegenüber<br />

CuAg0,1 um 15 % verringerte Verschleißrate<br />

gefunden (Bild 1). Als Kohlewerkstoff wurde bei diesen<br />

Untersuchungen SK01 verwendet [7]:<br />

• Spezifischer elektrischer Wi<strong>der</strong>stand 35 µΩm<br />

• Rockwell Härte nach DIN IEC 60413:1990 5/150<br />

Die Verbesserung <strong>der</strong> thermischen Stabilität durch Legieren<br />

führt bereits ohne Festigkeitssteigerung auch zu<br />

einer verbesserten Kriechbeständigkeit. Unter Kriechen<br />

wird hierbei die langsame plastische und bleibende<br />

Verformung unter Zugbelastung verstanden. Im Falle<br />

von Fahrdrähten führt die permanent anliegende Zug-<br />

208 112 (2014) Heft 4

Fahrleitungsanlagen<br />

spannung zu einer bleibenden Drahtverlängerung, die<br />

bei reinem Kupfer häufig bereits einige Wochen nach<br />

<strong>der</strong> Installation eine Nachregulierung <strong>der</strong> Fahrleitung<br />

mit Korrektur <strong>der</strong> Hängerschrägstellung und Einkürzen<br />

<strong>der</strong> Seile an den Abspanngewichten erfor<strong>der</strong>lich<br />

macht. Dies kann durch den Einsatz von Legierungen<br />

stark reduziert werden. Die Kriechraten von CuAg0,1,<br />

CuMg0,2 sowie VALTHERMO liegen bei nur 25 bis<br />

40 % <strong>der</strong>jenigen von reinem Kupfer (Bild 2).<br />

600<br />

A<br />

567<br />

567 567 568<br />

550<br />

527<br />

526<br />

500<br />

459 459<br />

470<br />

459 459 460<br />

425<br />

423<br />

I FD<br />

450<br />

400<br />

377<br />

350<br />

426<br />

3 Stromtragfähigkeit von<br />

Fahrdrähten bei gleichmäßiger<br />

Stromerwärmung<br />

Wegen <strong>der</strong> erhöhten thermischen Stabilität <strong>der</strong><br />

Kupferlegierungen gegen Rekristallisation werden<br />

die maximal zulässigen Temperaturen höher als für<br />

Cu-ETP angesetzt. So findet man in EN 50119:2013<br />

[8] für Cu-ETP 80 °C und für CuAg0,1 100 °C als maximal<br />

zulässige ständige Betri<strong>eb</strong>sbedingung. Bild 3<br />

zeigt die Stromtragfähigkeit verschiedener Werkstoffe<br />

und Maße auf Basis <strong>der</strong> maximal zulässigen ständigen<br />

Betri<strong>eb</strong>sbedingungen.<br />

Bei Belastung bis zu 30 min für den Fall des Stromabnehmerstillstandes<br />

werden in [8] 120 °C für Cu-<br />

ETP und 150 °C für CuAg0,1 als maximale Temperaturen<br />

genannt. In Anbetracht <strong>der</strong> Unterschiede<br />

in <strong>der</strong> Rekristallisationstemperatur (Halbhartpunkt)<br />

erscheinen 30 °C Differenz als zu gering. Die Legierungen<br />

CuAg0,1 und VALTHERMO haben hier noch<br />

Reserven, während Kupfer ETP insbeson<strong>der</strong>e bei<br />

eventueller häufiger Mehrfachbelastung an <strong>der</strong> gleichen<br />

Stelle bei 120 °C bereits kumulativ geschädigt<br />

werden kann.<br />

In jedem Betri<strong>eb</strong>szustand muss die Entfestigung<br />

<strong>der</strong> Fahrdrähte durch Rekristallisation zuverlässig<br />

verhin<strong>der</strong>t werden, da sonst die in EN 50119:2013<br />

[8] und [9] enthaltenen Verfahren zur Ermittlung <strong>der</strong><br />

zulässigen Zugspannung in den Fahrdrähten nicht<br />

mehr zuträfen.<br />

Für die in [2] beschri<strong>eb</strong>enen Untersuchungen<br />

wurden Fahrdrähte aus den Werkstoffen<br />

• Cu-ETP (Tabelle 1, Nr. 1 und 9),<br />

• CuAg0,1 (Tabelle 1, Nr. 2),<br />

• CuAg0,1 hochfest 400+ (Tabelle 1, Nr. 7) und<br />

• VALTHERMO (Tabelle 1, Nr. 6 und 8)<br />

verwendet.<br />

Bei CuAg0,1 hochfest 400+ handelt es sich um<br />

einen Fahrdraht aus CuAg0,1, dessen Zugfestigkeit<br />

durch spezielle Verarbeitungsprozesse um 10 % gegenüber<br />

dem in EN 50149 [3] definierten Wert gesteigert<br />

wurde und Werte über 400 MPa erreicht.<br />

Durch die Untersuchungen sollte ermittelt werden,<br />

inwieweit die Legierungen erhöhten lokalen<br />

thermischen Kurzzeitbelastungen ohne signifikante<br />

Materialschädigung standhalten.<br />

112 (2014) Heft 4<br />

300<br />

Bild 3:<br />

Vergleich <strong>der</strong> Dauerstromtragfähigkeit I FD von Fahrdrähten aus unterschiedlichen Werkstoffen<br />

bei 80 °C (blau) und 100 °C (rot), Umg<strong>eb</strong>ungstemperatur 40 °C, Windgeschwindigkeit<br />

0,6 m/s.<br />

Werkstoffe und Maße siehe Tabelle 1<br />

ϑ e<br />

400<br />

°C<br />

350<br />

300<br />

250<br />

200<br />

150<br />

100<br />

50<br />

1 2 3 4 5 6 7 8 9<br />

0<br />

0 20 40 60 80 100 120 140 A 160<br />

I<br />

Bild 4:<br />

Maßg<strong>eb</strong>ende Endtemperatur ϑ e als Funktion <strong>der</strong> Stromstärke I für den Versuchsaufbau in<br />

<strong>der</strong> HTW Dresden bei 10-minütiger Erwärmung, Umg<strong>eb</strong>ungstemperatur 20 °C.<br />

4 Warmfestigkeit und<br />

Rekristallisation bei lokaler<br />

Erwärmung, Zugversuche<br />

4.1 Probenherstellung<br />

Nachdem die Warmfestigkeit mehrerer Fahrdrahtproben<br />

bei <strong>der</strong> HTW Dresden untersucht wurde<br />

[2], wurden die Auswirkungen lokaler Erwärmungen<br />

durch stillstehende Stromabnehmer, die noch<br />

nicht zum Durchschmelzen des Fahrdrahtes unter<br />

Zugbelastung führen, auf Härte und Zugfestigkeit<br />

untersucht.<br />

Die Fahrdrahtproben wurden auf einem Versuchsstand<br />

<strong>der</strong> HTW Dresden an einer Fahrdraht-/<br />

Schleifleisten-Kontaktstelle mit einem konstanten<br />

elektrischen Strom beaufschlagt. Zuvor wurde dort<br />

für die verschiedenen Fahrdrähte eine Kennlinie<br />

209

Fahrleitungsanlagen<br />

TABELLE 1<br />

Versuchsmaterial.<br />

Nr. Abkürzung Erläuterung<br />

1 Cu-ETP AC-120 Gewöhnliches E- Kupfer hochfest. Rundprofil 120 mm² nach [3]<br />

2 CuAg0,1 AC-120 Kupfer-Silber-Legierung CuAg0,1 hochfest. Rundprofil 120 mm² nach [3]<br />

3 CuMg0,2 AC-120 Kupfer-Magnesium-Legierung CuMg0,2 . Rundprofil 120 mm² nach [3]<br />

4 CuMg0,5 AC-120 Kupfer-Magnesium-Legierung CuMg0,5 . Rundprofil 120 mm² nach [3]<br />

5 CuSn0,2 Kupfer-Zinn-Legierung CuSn0,2. Rundprofil 120 mm² nach [3]<br />

6 Valthermo AC-120 Spezielle, durch nkt cables entwickelte niedrig legierte Kupfer- Legierung mit gleichwertiger<br />

thermischer Stabilität gegen Rekristallisation wie Kupfer-Silber-Legierung CuAg0,1 hochfest.<br />

Rundprofil 120 mm² nach [3]<br />

7 CuAg0,1 400+ AC-120 Durch nkt cables entwickelte Kupfer-Silber-Legierung CuAg0,1 mit erhöhter Zugfestigkeit<br />

>400 MPa. Rundprofil 120 mm² nach [3]<br />

8 Valthermo CF-120 Spezielle, durch nkt cables entwickelte niedrig legierte Kupfer- Legierung mit gleichwertiger<br />

thermischer Stabilität gegen Rekristallisation wie Kupfer-Silber-Legierung CuAg0,1. Flachprofil<br />

120 mm² nach [3]<br />

9 Cu-ETP AC-107 Gewöhnliches E- Kupfer hochfest. Rundprofil 107 mm² nach [3]<br />

TABELLE 2<br />

Probenübersicht nach Fahrdrahttyp und Endtemperatur nach<br />

zehnminütiger lokaler Erwärmung: Proben- Nr. A bis V.<br />

Nr. Werkstoff/Profil 150 °C 180 °C 210 °C 240 °C 270 °C<br />

9 Cu-ETP AC-107 A B C<br />

6 VALTHERMO AC-120 D E F<br />

8 VALTHERMO CF-120 G H I<br />

2 CuAg0,1 AC-120 J K L<br />

1 Cu-ETP AC-120 M N O P Q<br />

7 CuAg0,1 400+ AC-120 R S T U V<br />

ein 40 mm breites Schleifstück 670,5/695 mm des<br />

Stromabnehmers WBL 85 <strong>der</strong> SBB verwendet. Die<br />

Temperatur an <strong>der</strong> Kontaktstelle an <strong>der</strong> Unterseite<br />

des Fahrdrahtprofils wurde mittels Wärm<strong>eb</strong>ildkamera<br />

ermittelt. Eine Übersicht <strong>der</strong> Proben und Versuchsparameter<br />

ist <strong>der</strong> Tabelle 2 zu entnehmen.<br />

Der Kennlinie in Bild 4 wurde eine Anpresskraft<br />

von 18 N zugrunde gelegt. Nach [7] schwanken <strong>der</strong><br />

Kontaktwi<strong>der</strong>stand und damit die Endtemperatur<br />

bei einer vorgeg<strong>eb</strong>enen Stromstärke in einem relativ<br />

breiten Bereich.<br />

<strong>der</strong> Endtemperatur nach zehnminütiger Strombeaufschlagung<br />

in Abhängigkeit von <strong>der</strong> Stromstärke<br />

aufgenommen (Bild 4), sodass über den Strom die<br />

angestr<strong>eb</strong>te lokale Endtemperatur an <strong>der</strong> Kontaktstelle<br />

eingestellt werden konnte. Diese Erwärmung<br />

ist hauptsächlich vom Übergangswi<strong>der</strong>stand an <strong>der</strong><br />

Kontaktstelle bestimmt. Der Einfluss des Fahrdrahtmaterials<br />

ist hier vernachlässigbar. Die Leitfähigkeit<br />

aller untersuchten Werkstoffe ist mit größer 97 %<br />

IACS nahezu gleich hoch. Als Gegenkontakt wurde<br />

Bild 5:<br />

Fahrdrahtprobe nach lokaler Wärm<strong>eb</strong>ehandlung mit weiß markierten<br />

Messstellen für die Härteprüfung.<br />

4.2 Versuchsdurchführung<br />

Die von <strong>der</strong> HTW Dresden wärm<strong>eb</strong>ehandelten,<br />

700 mm langen Proben wiesen alle eine Brennstelle<br />

auf, die jeweils an <strong>der</strong> Unterseite des Fahrdrahtprofils<br />

mittig im Probestück lag (Bild 5). Von<br />

dieser Brennstelle ausgehend wurden in 20, 40,<br />

60, 150 und 330 mm Abstand auf je<strong>der</strong> Seite jeweils<br />

fünf Messpunkte zuzüglich <strong>der</strong> Brennstelle<br />

selbst für die Ermittlung <strong>der</strong> Brinellhärte HB31,25<br />

definiert (Bild 5). Da neu hergestellte Fahrdrähte<br />

ohne Verschleißeinwirkung verwendet wurden, ist<br />

nur mit einem annähernd linienförmigen Kontakt<br />

zu rechnen. Die Oberflächenhärte wurde immer<br />

auf <strong>der</strong> Unterseite des Fahrdrahtprofils gemessen.<br />

Nach den Härteprüfungen wurde die Zugfestigkeit<br />

an den Proben gemessen. Es wurde jeweils<br />

die gesamte 700 mm lange Probe in die Zugprüfmaschine<br />

eingespannt, um die schwächste Stelle<br />

<strong>der</strong> gesamten Probe zu ermitteln. Hierbei wurde<br />

nicht die Warmzugfestigkeit bei erhöhter Temperatur<br />

gemessen, son<strong>der</strong>n die Zugfestigkeit bei<br />

Raumtemperatur nach <strong>der</strong> Wärm<strong>eb</strong>ehandlung.<br />

Damit sollte <strong>der</strong> Schädigungsgrad durch die lokale<br />

Erhitzung ermittelt werden. Für die Härte- und<br />

210 112 (2014) Heft 4

Fahrleitungsanlagen<br />

Zugprüfung stand je Werkstoff und Temperaturstufe<br />

nur jeweils eine lokal erhitzte Probe zur Verfügung.<br />

Die Messresultate unterliegen daher <strong>der</strong><br />

üblichen Streuung.<br />

Die Erg<strong>eb</strong>nisse <strong>der</strong> Warmfestigkeitsprüfung sind<br />

bereits in [2] enthalten. Dort wurden erwartungsgemäß<br />

keine signifikanten Unterschiede zwischen<br />

den geprüften Werkstoffen gefunden. Bei diesen Untersuchungen<br />

wurde nämlich bei allen Werkstoffen<br />

eine so hohe lokale Temperatur eingestellt, die eine<br />

vollständige Rekristallisation und danach die Überschreitung<br />

<strong>der</strong> Warmfestigkeit bewirkte. Dies führte<br />

in diesen Versuchen gezielt zum Fahrdrahtbruch bei<br />

allen Werkstoffen. Die Zugfestigkeiten bei Raumtemperatur<br />

und auch die Warmfestigkeiten <strong>der</strong> so weich<br />

geglühten Werkstoffe unterscheiden sich nicht wesentlich<br />

untereinan<strong>der</strong>.<br />

Ziel für den praktischen Fahrbetri<strong>eb</strong> ist es,<br />

Strombelastungen mit Materialschädigungen zu<br />

verhin<strong>der</strong>n, die einen Austausch des Fahrdrahtes<br />

nach längerem Stromabnehmerstillstand erfor<strong>der</strong>lich<br />

machen würden. Unter Materialschädigung<br />

wird hier ein teilweises o<strong>der</strong> vollständiges Erweichen<br />

des Materials durch Rekristallisation verstanden.<br />

Hierfür sollte <strong>der</strong> Unterschied zwischen Legierungen<br />

wie CuAg0,1 o<strong>der</strong> VALTHERMO und reinem<br />

Kupfer ETP mit gleicher elektrischer Leitfähigkeit<br />

quantifiziert werden.<br />

4.3 Prüferg<strong>eb</strong>nisse<br />

4.3.1 Brinellhärte<br />

Bei allen Werkstoffen und Temperaturen gab es lokale<br />

Überhitzungen, die zu relativ starken Schwankungen<br />

<strong>der</strong> Oberflächen-Härteverläufe längs <strong>der</strong><br />

Fahrdrahtachse in <strong>der</strong> Umg<strong>eb</strong>ung <strong>der</strong> Brennstelle<br />

geführt hatten. Dies ist mit einer ungleichmäßigen,<br />

linienförmigen Kontaktierung über die 40 mm breite<br />

Schleifleiste, <strong>der</strong> Ausbildung kleiner Lichtbögen,<br />

einer insgesamt inhomogenen Temperaturverteilung<br />

aber auch mit normalen Schwankungen <strong>der</strong><br />

Härteprüfung erklärbar. Die bei den untersuchten<br />

Proben typische, inhomogene Kontaktierung und<br />

Temperaturverteilung (Anlauffarben) erkennt man<br />

auf Bild 5. Der Ausgangshärtewert von unbehandelten,<br />

hart gezogenen Fahrdrähten aus den untersuchten<br />

Werkstoffen beträgt 90 bis 100 HB31,25<br />

und im vollständig rekristallisierten weichen Zustand<br />

45 bis 55 HB31,25.<br />

In den Bil<strong>der</strong>n Bild 6a bis 6e sind die Erg<strong>eb</strong>nisse<br />

<strong>der</strong> Brinell- Härte- Messungen dargestellt. Dabei<br />

wurden die Werte innerhalb und außerhalb <strong>der</strong><br />

Wärmeeinflusszone jeweils gemittelt. Eine starke<br />

Entfestigung <strong>der</strong> Oberfläche im Bereich <strong>der</strong> Wärmeeinflusszone<br />

auf 57 HB31,25 ist im Härteverlauf nur<br />

bei Cu-ETP AC-120 bei 270 °C (Bild 6a) zu erkennen.<br />

4.3.2 Zugfestigkeit<br />

Der Grad <strong>der</strong> Materialschädigung durch Rekristallisation<br />

lässt sich deutlicher aus den Zugfestigkeiten<br />

ablesen, da hier im Gegensatz zur Oberflächen- Härteprüfung<br />

die Festigkeit über den gesamten Fahrdrahtquerschnitt<br />

an <strong>der</strong> am stärksten geschädigten<br />

Stelle bestimmt wird. Im Ausgangszustand zeigen<br />

hart gezogene Fahrdrähte aus den hier untersuchten<br />

Werkstoffen typische Zugfestigkeiten über<br />

370 MPa (Bild 7). Im vollständig rekristallisierten<br />

Zustand liegt die Zugfestigkeit für alle untersuchten<br />

Werkstoffe bei 250 MPa.<br />

In Bild 7 sind die Raumtemperatur- Zugfestigkeiten<br />

<strong>der</strong> Prüflinge nach zehnminütiger lokaler Erwärmung<br />

auf die Endtemperatur entsprechend <strong>der</strong> Kennlinie<br />

nach Bild 4 im Vergleich zum Ausgangszustand dargestellt.<br />

Aus Bild 7 ist zu ersehen, dass bei Cu- ETP<br />

AC-120 eine signifikante Entfestigung bei <strong>der</strong> kurzzeitigen<br />

Erwärmung auf 240 °C entsprechend 110 A<br />

mit rund 13 % Rückgang beginnt und bei 270 °C C<br />

entsprechend 119 A ein Übergang in den weich geglühten<br />

Zustand mit vollständiger Entfestigung des<br />

hart gezogenen Ausgangszustandes mit 30 % Rückgang<br />

stattgefunden hat. Die legierten Fahrdrähte<br />

AC-120 zeigen im gesamten untersuchten Temperaturbereich<br />

150 bis 270 °C, entsprechend Stromstärken<br />

62 A bis 119 A keine signifikante Schwächung <strong>der</strong><br />

Zugfestigkeit. Die jeweilige Ausgangszugfestigkeit<br />

bleibt erhalten. Der Fahrdraht Cu-ETP AC-107 wurde<br />

nur im Temperaturbereich 150 bis 210 °C untersucht<br />

und zeigt wie auch <strong>der</strong> Cu-ETP AC-120 keine wesentliche<br />

Entfestigung im Temperaturbereich bis 210 °C<br />

bei kurzzeitiger lokaler Erwärmung.<br />

Damit wird ersichtlich, dass bei Cu- ETP AC-120<br />

die 10- min- Belastungsgrenze erst oberhalb 210 °C<br />

entsprechend 90 A erreicht würde.<br />

Für Fahrdrähte AC-120 aus CuAg0,1 und VAL-<br />

THERMO liegt diese Belastungsgrenze im Versuch<br />

bei oberhalb 270 °C entsprechend über 119 A.<br />

Die Rekristallisationstemperatur nach 90 min Wärm<strong>eb</strong>ehandlung<br />

liegt für Cu- ETP bei rund 180 bis<br />

220 °C je nach Reinheitsgrad und für CuAg0,1 sowie<br />

VALTHERMO bei rund 320 °C. Zusammen mit <strong>der</strong><br />

Temperatur-Strom-Kennlinie gemäß Bild 4 folgt daraus,<br />

dass für AC-120 aus VALTHERMO und CuAg0,1<br />

die tatsächliche Belastungsgrenze unter den hier gewählten<br />

Versuchsbedingungen eher bei rund 320 °C<br />

entsprechend rund 140 A für die zehnminütige lokale<br />

Erwärmung zu erwarten ist.<br />

4.3.3 Temperaturbeständigkeit bei homogener<br />

Erwärmung<br />

Um die härt<strong>eb</strong>ezogene Temperaturbeständigkeit <strong>der</strong><br />

verschiedenen Werkstoffe bei homogener Erwärmung<br />

mit <strong>der</strong> lokalen Erwärmung zu vergleichen,<br />

112 (2014) Heft 4<br />

211

Fahrleitungsanlagen<br />

110<br />

HB<br />

100<br />

110<br />

HB<br />

100<br />

90<br />

90<br />

80<br />

80<br />

HB<br />

70<br />

HB<br />

70<br />

60<br />

60<br />

50<br />

50<br />

40<br />

a)<br />

110<br />

HB<br />

100<br />

150 180 °C 210<br />

ϑ e<br />

b)<br />

40<br />

120<br />

HB<br />

110<br />

150 180 210 240 °C 270<br />

ϑ e<br />

90<br />

100<br />

HB<br />

80<br />

70<br />

HB<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

60<br />

50<br />

50<br />

40<br />

c)<br />

110<br />

HB<br />

100<br />

210 240 °C 270<br />

ϑ e<br />

40<br />

d)<br />

110<br />

HB<br />

100<br />

210 240 °C 270<br />

ϑ e<br />

90<br />

90<br />

80<br />

80<br />

HB<br />

70<br />

HB<br />

70<br />

60<br />

60<br />

50<br />

50<br />

e)<br />

40<br />

210 240 °C 270<br />

ϑ e<br />

f)<br />

40<br />

150 180 210 240 °C 270<br />

ϑ e<br />

Bild 6:<br />

Brinellhärte HB Prüfkraft 31,25 N abhängig von <strong>der</strong> nach 10 min erreichten Temperatur ϑ, Messungen innerhalb und außerhalb <strong>der</strong><br />

Wärmeeinflusszone, Werkstoffe siehe Tabelle 1.<br />

blau Mittelwert innerhalb <strong>der</strong> Wärmeeinflusszone<br />

a) 9 Fahrdraht Cu-ETP AC-107<br />

rot Mittelwert außerhalb <strong>der</strong> Wärmeeinflusszone<br />

b) 1 Fahrdraht Cu-ETP AC-120<br />

grün Minimum<br />

c) 6 Fahrdraht VALTHERMO AC-120<br />

violett Maximum<br />

d) 8 Fahrdraht VALTHERMO CF 120<br />

e) 2 Fahrdraht CuAg0,1 AC-120<br />

f) 7 Fahrdraht Cu AG0.1 400+AC-120<br />

212 112 (2014) Heft 4

Fahrleitungsanlagen<br />

wurde von vier Fahrdrähten je eine unbelastete Probe<br />

für 90 min bei 245 °C im Labor- Heizschrank wärm<strong>eb</strong>ehandelt.<br />

An diesen Proben wurde nach Abkühlen<br />

die Brinellhärte HB31,25 gemessen.<br />

Cu-ETP BC 107 zeigte nach <strong>der</strong> Wärm<strong>eb</strong>ehandlung<br />

245 °C, Dauer 90 min, dabei Brinellhärten im<br />

Bereich von 50 HB31,25 – vollständig entfestigt.<br />

Alle an<strong>der</strong>en, legierten Materialien zeigten Werte<br />

um rund 100 HB31,25 und somit keine Entfestigung<br />

(Tabelle 3).<br />

450<br />

N/mm 2<br />

400<br />

R m<br />

350<br />

300<br />

250<br />

200<br />

150<br />

100<br />

5 Schlussfolgerungen für die<br />

Materialauswahl<br />

Zusammenfassend ergibt sich aus den Versuchen<br />

eine Erhöhung <strong>der</strong> zulässigen Stromgrenze bei<br />

10 min Gesamtbelastungsdauer um 32 bis 55 %<br />

durch den Einsatz von CuAg0,1 o<strong>der</strong> gleichwertig<br />

VALTHERMO gegenüber Cu-ETP. Dies wird durch die<br />

höhere thermische Stabilität dieser Legierungen gegenüber<br />

Erweichung durch Rekristallisation bewirkt.<br />

Weiterhin ist auch eine durch das unterschiedliche<br />

Verschleißverhalten bedingte Verlängerung <strong>der</strong> L<strong>eb</strong>ensdauer<br />

<strong>der</strong> installierten Fahrdrähte durch Verwendung<br />

<strong>der</strong> untersuchten Kupferlegierungen anstelle<br />

von Cu-ETP zu erwarten. Dem Sachverhalt <strong>der</strong><br />

Materialschädigung durch lokale Erhitzung und Entfestigung<br />

durch bereits relativ geringe Stromstärken<br />

ist beson<strong>der</strong>e Beachtung zu widmen.<br />

Die Autoren wurden in Heft 4/2013, Seiten 263–266<br />

vorgestellt.<br />

50<br />

0<br />

Bild 7:<br />

Zugfestigkeit R m <strong>der</strong> untersuchten Fahrdrähte nach gestaffelter lokaler Wärm<strong>eb</strong>ehandlung<br />

und dabei erreichter Endtemperatur im Vergleich zum unbehandelten, hart gezogenen<br />

Ausgangszustand.<br />

dunkelblau Ausgangszustand<br />

rot 150 °C<br />

grün 180 °C<br />

TABELLE 3<br />

9 6 8 2 1 7<br />

Brinellhärte von Vergleichsproben im Ausgangszustand und nach Wärm<strong>eb</strong>ehandlung<br />

im Heizschrank 245 °C / 90 min.<br />

Nr. Proben Brinellhärte HB31,25<br />

Ausgangszustand<br />

violett 210 °C<br />

hellblau 240 °C<br />

orange 270 °C<br />

Werkstoffe siehe Tabelle 1.<br />

Brinellhärte HB31,25 nach<br />

Wärme behandlung 245 °C / 90 min<br />

9 Cu-ETP AC-107 96,0 / 98,2 53,2 / 53,2<br />

6 Valthermo AC-120 94,6 / 97,4 98,5 / 103,3<br />

2 CuAg0,1 AC-120 100,4 / 91,1 100,4 / 95,8<br />

8 Valthermo CF-120 96,9 / 92,9 99,4 / 98,3<br />

Literatur<br />

[1] Hayoz, P.; Wili, U.; Rogler, R.-D.; Kitzrow, G.; Pupke, F.:<br />

Fahrdrahtschäden in Parallelführungen – Auftrag für Studie.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 111 (2013), H. 4, S. 263–266.<br />

[2] Hayoz, P.; Wili, U.; Rogler, R.-D.; Kitzrow, G.; Pupke,<br />

F.: Fahrdrahtschäden in Parallelführungen – Versuche<br />

und Berechnungen. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 111 (2013),<br />

H. 11, S. 640–646.<br />

[3] EN 50149:2013-02 Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen<br />

– <strong>Elektrische</strong>r Zugbetri<strong>eb</strong> – Rillen-Fahrdrähte aus<br />

Kupfer und Kupferlegierungen:<br />

[4] Merz, H.; Roggen, F.; Zürrer, Th.: Erwärmung und Belastbarkeit<br />

von Fahrleitungen. In: Schweizer Archiv für angewandte<br />

Wissenschaft und Technik 33 (1967), H. 7,<br />

S. 189–215.<br />

[5] Dies, K.: Kupfer und Kupferlegierungen in <strong>der</strong> Technik.<br />

Berlin - Heidelberg-New York. Springer Verlag, 1967.<br />

[6] Auditeau, G.; Avronsart, S.; Courtois, C.; Krötz, W.: Carbon<br />

contact strip materials – Testing of wear. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong>111 (2013), H. 3, S. 186–195.<br />

[7] Untersuchungsbericht im Auftrag von nkt cables GmbH:<br />

Tests am Schleifkohleprüfstand Hoffmann mit verschiedenen<br />

Fahrdrähten von NKT-Cables. Hoffmann Elektrokohle<br />

AG, 2012.<br />

[8] EN 50119:2013: Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen<br />

– Oberleitungen für den elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong>.<br />

[9] Kießling, F.; Puschmann, R.; Schmie<strong>der</strong>, A.: Fahrleitungen<br />

elektrischer <strong>Bahnen</strong>. Erlangen, Verlag Publicis Publishing,<br />

2014.<br />

112 (2014) Heft 4<br />

213

Historie<br />

Anfänge und weitere Entwicklung <strong>der</strong><br />

elektrischen Traktion in Frankreich<br />

nach Vortrag von Christian Courtois, Leiter Traktion Energiespeisung, SNCF Infra, auf <strong>der</strong> ETG-<br />

Fachtagung 100 Jahre Hochleistungstraktion – 100 Jahre Lötschbergbahn in Spiez im Juni 2013<br />

Eine große französische Bahn nutzte für ihre Streckenelektrifizierungen eine Zeit lang dieselbe<br />

AC-Frequenz wie die an<strong>der</strong>en europäischen <strong>Bahnen</strong>, bis Frankreich zu DC wechselte. Ab 1950<br />

elektrifizierte die SNCF mit AC-Landesfrequenz. Die Schweizer Industrie hat sich an diesen Entwicklungen<br />

beteiligt.<br />

Bild 1:<br />

Elektrifizierungsprogramm<br />

1 AC 12 kV<br />

16 2 /3 Hz Compagnie du<br />

Midi (alle Grafiken und<br />

Fotos: SNCF).<br />

TABELLE 1<br />

Geschichte <strong>der</strong> Bahnelektrifizierung in Frankreich 1 .<br />

1900 bis 1929 U-Bahn Orsay – Austerlitz DC 600 V<br />

1912 bis 1973 Perpignan – Villefranche-Vernet-les-Bains 1 AC 15 kV 16 2 /3 Hz<br />

ab 1922<br />

Bahngesellschaften Midi, P.O.,<br />

P.L.M. und SNCF 2<br />

DC 1,5 kV<br />

1951 bis 1953 Aix-les-Bains – La Roche-sur-Foron 1 AC 20 kV 50 Hz<br />

ab 1954 SNCF, zuerst Valenciennes – Thionville 1 AC 25 kV 50 Hz<br />

ab 1981 Schnellfahrstrecken, zuerst Paris – Lyon 3 2 AC 25/50 kV 50 Hz<br />

1<br />

nach amtlichen Unterlagen <strong>der</strong> SNCF<br />

2<br />

seit 1938<br />

3<br />

erster Abschnitt St.-Florentin (vor Dijon) – Sathoney-Rillieux (vor Lyon)<br />

Bild 2:<br />

Lokomotive E 3201 Midi, später 1C1 3901 SNCF, Hersteller Westinghouse,<br />

in Dienst von 1912 bis 1959.<br />

Normalspur, Fahrleitungsspannung 1 AC 12 kV 16 2 /3 Hz, Radsatzfolge<br />

1‘C1’, Dienstmasse 82 t davon auf Treibradsätzen 54 t, Stundenleistung<br />

1 030 kW, spezifische Leistung 12,5 kW/t, Höchstgeschwindigkeit<br />

75 km/h (Quelle: Wikipedia)<br />

Schweiz und Frankreich – gemeinsame<br />

Bahngeschichte<br />

In ihrer Geschichte hat die SNCF<br />

viel mit <strong>der</strong> BLS zusammengearbeitet.<br />

Frankreich hatte nämlich<br />

den Bau <strong>der</strong> Lötschbergbahn aus<br />

geopolitischen Gründen stark geför<strong>der</strong>t,<br />

nachdem die Gotthardbahn<br />

mit nachdrücklicher Unterstützung<br />

des Deutschen Reiches<br />

entstanden war.<br />

Die Bahnelektrifizierung in<br />

Frankreich begann mit <strong>der</strong> knapp<br />

4 km langen U-Bahn zwischen<br />

den Kopfbahnhöfen am Quai<br />

d’Orsay und am Quai d’Austerlitz<br />

mit DC 600 V und Stromschiene.<br />

Tabelle 1 zeigt die wesentlichen<br />

weiteren Etappen.<br />

Wenig bekannt ist, dass die großen<br />

<strong>Bahnen</strong> in <strong>der</strong> Schweiz und in<br />

Fankreich vom gleichen Zeitpunkt<br />

an die gleiche 1AC-Technik für ihren<br />

elektrischen Betri<strong>eb</strong> nutzten:<br />

Die BLS hatte dabei 1910 versuchsweise<br />

und dann 1913 in vollem<br />

Umfang 15 kV 15 Hz verwendet,<br />

die Compagnie des chemins de fer<br />

du Midi hatte es ab 1912 mit 12 kV<br />

16 2 /3 Hz gemacht und sie hatte<br />

große Pläne, damit weiterzumachen<br />

(Bil<strong>der</strong> 1 und 2).<br />

Die Strecke Perpignan – Villefranche<br />

wurde sogar noch bis in<br />

die 1970er Jahre so betri<strong>eb</strong>en.<br />

Ansonsten kam es aber ganz an<strong>der</strong>s,<br />

denn nach dem 1. Weltkrieg<br />

war es für die französische Regierung<br />

nicht akzeptabel, im Lande<br />

dieselbe Fahrleitungsspannung zu<br />

haben wie Deutschland. Deshalb<br />

ordnete sie 1920 an, alle weiteren<br />

Elektrifizierungen in Frankreich<br />

mit DC 1,5 kV auszuführen. Aus<br />

heutiger Sicht war das schade,<br />

denn es hätte sonst schon viel<br />

früher die elektrische Interoperabilität<br />

geg<strong>eb</strong>en.<br />

Im Übrigen baute die Midi ihr<br />

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgungssystem<br />

genauso auf wie es die Nachbarlän<strong>der</strong><br />

taten, nämlich aus eigenen<br />

Speicherkraftwerken in den<br />

Pyrenäen und eigenem Hochspannungsnetz<br />

3 AC 150, 90 und<br />

63 kV 50 Hz mit zwei Leitungen<br />

bis Paris, das die vielen, in kurzen<br />

Abständen notwendigen DC-Un-<br />

214 112 (2014) Heft 4

Historie<br />

Bild 3:<br />

Gleichstromunterwerk.<br />

terwerke speiste (Bild 3) [1]. Für<br />

die außerdem erfor<strong>der</strong>lichen großen<br />

Leiterquerschnitte entwickelte<br />

man markante Fahrleitungsbauarten<br />

(Bil<strong>der</strong> 4 und 5).<br />

In dieser Periode leistete die<br />

Schweizer Industrie wichtige Beiträge<br />

zur elektrischen Traktion<br />

in Frankreich. Schon 1912 lieferte<br />

sie die E 3301 (später SBB<br />

Be 2/5 11001) als eine <strong>der</strong> 1AC-<br />

Probelokomotiven <strong>der</strong> Midi und<br />

1925 die beiden 2‘Do2‘-Prototyplokomotiven<br />

E 501 und 502<br />

von 1925 an die Chemin de fer de<br />

Paris à Orleans (P.O.), später bei<br />

<strong>der</strong> SNCF 2D2 5500 genannt.<br />

Bild 4:<br />

Midi-Fahrleitung für DC 1,5 kV mit<br />

ovignes, 3AC-Hochspannungsleitung<br />

ursprünglich auch auf den Portalen<br />

verlegt.<br />

Entwicklung <strong>der</strong> 50-Hz-Traktion<br />

in Frankreich<br />

Im Laufe <strong>der</strong> Jahrzehnte entstanden,<br />

wenn auch durch den<br />

2. Weltkrieg unterbrochen, leistungsfähige<br />

50-Hz-Landesnetze.<br />

Die Deutsche Reichsbahn (DR)<br />

richtete 1936 auf <strong>der</strong> Höllentalbahn<br />

im Schwarzwald einen Versuchsbetri<strong>eb</strong><br />

mit 1 AC 20 kV 50 Hz<br />

ein und untersuchte dabei Lokomotiven<br />

mit Hg-Gefäßstromrichtern,<br />

mit 50-Hz-Direktmotoren<br />

und mit Phasenspaltermotoren.<br />

Nach dem Krieg gab es Entwicklungen<br />

bei den Materialien<br />

und beson<strong>der</strong>s bei <strong>der</strong> Isolationstechnik<br />

auf Fahrzeugen. Vor<br />

Allem zeichnete es sich ab, dass<br />

es Halbleitergleichrichter g<strong>eb</strong>en<br />

würde. Auf dieser Basis richtete<br />

die SNCF 1951 im Raum Annecy<br />

einen Versuchsbetri<strong>eb</strong> mit <strong>der</strong>selben<br />

Fahrleitungsspannung wie<br />

die DR ein. Die positiven Resultate<br />

führten zu dem Entscheid, mit <strong>der</strong><br />

Industriefrequenz 50 Hz weiter zu<br />

elektrifizieren. Die Fahrleitungen<br />

dafür wurden, im Gegensatz zu<br />

den schweren für 1,5 kV, sehr einfach,<br />

nach dem Motto: „Die leichteste<br />

Fahrleitung für die schwersten<br />

Züge“ (Bild 6). Das erlaubte<br />

die sehr wirtschaftliche Elektrifizierung<br />

im Schwerindustrierevier<br />

im Nordosten des Landes.<br />

Auch an diesem Abenteuer hat<br />

die Schweizer Industrie teilgenommen,<br />

zunächst 1953 mit <strong>der</strong> Proto-<br />

Bild 5:<br />

Windschiefe Midi-Fahrleitung für DC 1,5 kV.<br />

Bild 6:<br />

SNCF-Lokomotive BB 12000 mit Kohlenzug.<br />

112 (2014) Heft 4<br />

215

Historie<br />

Bettembourg<br />

Sarreguemines<br />

Bild 7:<br />

Netz Frankreich Stand Anfang 2012.<br />

Fahrleitungsspannung 1 AC 25 kV<br />

Fahrleitungsspannung DC 1,5 kV<br />

an<strong>der</strong>e Oberleitungs- o<strong>der</strong> Stromschienenspannung<br />

Elektrifizierung mit 1 AC 25 kV im Gange<br />

Elektrifizierung mit DC 1,5 kV im Gange<br />

nicht elektrifizierte Hauptstrecken<br />

Schnellfahrstrecken mit 1 AC 25 kV<br />

Schnellfahrstrecken mit DC 1,5 kV<br />

Schnellfahrstrecken mit 1 AC 25 kV im Bau<br />

typlokomotive BB 9002 noch für DC<br />

und dann ab 1955 mit <strong>der</strong> Zweistromlokomotivserie<br />

CC 25000.<br />

Bild 7 und Tabelle 2 zeigen den<br />

ziemlich aktuellen Stand beim elektrifizierten<br />

Streckennetz in Frankreich.<br />

Anmerkung: Teil 1 dieses Berichts,<br />

<strong>der</strong> die Zukunft <strong>der</strong> AC-Elektrifizierung<br />

und -Traktion behandelt, steht<br />

in diesem Heft als Fokus Report.<br />

Be<br />

[1] Courtois, C.: <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

in Frankreich. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 92 (1994), H. 6, S. 167–<br />

170, H. 7, S. 202–205.<br />

TABELLE 2<br />

Elektrifizierung Réseau ferré de<br />

France, Stand Jahresanfang 2012.<br />

elektrifizierte Streckenlängen<br />

in km<br />

mit DC 1,5 kV<br />

mit 25 kV 50 Hz<br />

mit DC 750 V<br />

Summe<br />

Zahl <strong>der</strong> Unterwerke<br />

für DC 1,5 kV<br />

für 25 kV 50 Hz<br />

für DC 750 V o<strong>der</strong> 3 kV<br />

Summe<br />

5 863<br />

9 698<br />

126<br />

15 687<br />

383<br />

146<br />

15<br />

544<br />

216 112 (2014) Heft 4

Historie<br />

HINTERGRUND<br />

Ein Beispiel für die Zusammenarbeit<br />

von BLS und SNCF sind Anfahr-<br />

und Beschleunigungversuche<br />

auf <strong>der</strong> Nordrampe Frutigen –<br />

Kan<strong>der</strong>steg in 27 ‰ Steigung und<br />

300-m-Gleisbogen im November<br />

1960. Dabei wurden verglichen:<br />

• eine BLS-Lokomotive Ae 4/4 mit<br />

vier 1AC-Direktmotoren und<br />

pneumatischem Radsatzlastausgleich,<br />

ohne Sandstreueinrichtung,<br />

Dienstmasse 81 t, Höchstgeschwindigkeit<br />

125 km/h<br />

• eine <strong>der</strong> für den Einsatz nach Basel beschafften SNCF-Zweifrequenzlokomotiven BB 20100 mit Hg-<br />

Dampfgleichrichter Typ Exitron und tiefangelenkten Monomoteur-Drehgestellen, Dienstmasse 88,5 t,<br />

Höchstgeschwindigkeit 105 km/h<br />

Es gab si<strong>eb</strong>en Versuchsfahrten mit Anhängelasten von rund 500 bis knapp 750 t. Als Erg<strong>eb</strong>nis wurde<br />

zusammengefasst, dass bei trockenen Schienen und Schönwetter die BLS-Lokomotive mit 0,30 mittlerer<br />

Kraftschlussausnutzung ohne Schleu<strong>der</strong>n anfahren und praktisch konstant bis 70 km/h beschleunigen<br />

konnte. Die SNCF-Lokomotive erreichte als Mittelwert 0,35, bei fehlen<strong>der</strong> Ortskentnnis des Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführers<br />

teilweise mit Schleu<strong>der</strong>n und Sanden, und beschleunigte bis 30 km/h „erh<strong>eb</strong>lich“, danach jedoch<br />

aufgrund <strong>der</strong> steileren F(v)-Kennlinie <strong>der</strong> Gleichstrommotoren weniger. Die BLS sah das bekannt gute<br />

Adhäsionsverhalten <strong>der</strong> SNCF-Lokomotive bestätigt und folgerte für sich, mit <strong>der</strong> Radsatzlast-Ausgleichsvorrichtung<br />

die Anhängelast erhöhen zu können.<br />

Quelle: elfseitige BLS-Druckschrift<br />

Be<br />

10 Jahre acrpsBestellung unter:<br />

Jubiläumsausgabe 10 Jahre acrps a.c. rail power supply<br />

Vorträge <strong>der</strong> Fachtagungen 2003-2011<br />

Mit ihrer diesjährigen internationalen Fachtagung feiert die acrps<br />

– a.c. rail power supply zehnjähriges Bestehen und blickt auf<br />

eine erfolgreiche Entwicklung zurück.<br />

Grund für uns, anlässlich dieses Jubiläums die gesammelten<br />

Vorträge <strong>der</strong> Fachtagungen aus den Jahren 2003 – 2011 und<br />

damit das g<strong>eb</strong>allte Fachwissen zu Themenbereichen <strong>der</strong> Elektrotechnik<br />

im Verkehrswesen in einer hochwertigen Jubiläumsausgabe<br />

zu veröffentlichen.<br />

Das Buch erscheint erstmals zur 6. acrps-Tagung am 07.03.2013<br />

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112 (2014) Heft 4<br />

217

Historie<br />

Erfahrungen des Betreibers einer<br />

integrierten Bahn – Teil 2<br />

nach Vortrag von Yves Marclay, Leiter Flotte International, SBB AG, Bern auf <strong>der</strong> ETG-<br />

Fachtagung 100 Jahre Hochleistungstraktion – 100 Jahre Lötschbergbahn in Spiez im Juni 2013<br />

Eine Zeitreise von den Pionierleistungen <strong>der</strong> SBB bis zum Einzug <strong>der</strong> GTO-Thyristoren<br />

Bild 2:<br />

SBB-Lokomotive<br />

Ce 6/8 II auf Gotthard-<br />

Nordrampe, vermutlich<br />

Mittlere Meienreußbrücke.<br />

Bild 1:<br />

SBB-Drehstromlokomotive Ae 3/5 im Bahnhof Brig (alle Bil<strong>der</strong>: SBB).<br />

TABELLE 1<br />

<strong>Elektrische</strong> Eisenbahnen in <strong>der</strong> Schweiz Ende 1913.<br />

Zahl <strong>der</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

Streckenlänge in km<br />

Gleichstrom<br />

540 ... 1 500 V 45 731<br />

Einphasenstrom<br />

5 ... 15 kV, 15 ... 25 Hz 5 240<br />

Drehstrom<br />

750 ... 3 300 V, 16 ... 40 Hz 3 86<br />

In <strong>der</strong> Schweiz wurde ab 1898 die<br />

meterspurige 22 km lange Stansstaad-Engelberg-Bahn<br />

(StEB) mit<br />

3 AC 750 V 33 1 /3 Hz und als erste<br />

normalspurige Vollbahn ab 1899<br />

die 41 km lange Burgdorf-Thun-<br />

Bahn (BTB) mit 3 AC 750 V 40 Hz<br />

elektrisch betri<strong>eb</strong>en. Es folgte ab<br />

1906 <strong>der</strong> Simplontunnel n<strong>eb</strong>st<br />

den beiden Bahnhöfen Brig und<br />

Iselle de Trasquera (22 km) mit<br />

3 AC 3,3 kV 16 Hz (Bild 1); dieses<br />

Projekt entstand in intensiver Zusammenarbeit<br />

<strong>der</strong> Firmen BBC<br />

und Kummer mit den SBB.<br />

Die Geschichte <strong>der</strong> 1AC-Vollbahntraktion<br />

in <strong>der</strong> Schweiz begann<br />

mit einer Versuchslokomotive<br />

<strong>der</strong> Maschinenfabrik Oerlikon<br />

(MFO) für 15 kV 15 Hz, die ab<br />

1905 auf einem Werksgleis und<br />

von 1907 bis 1909 auf <strong>der</strong> SBB-<br />

Strecke Se<strong>eb</strong>ach – Wettingen erprobt<br />

wurde.<br />

Den großen Schritt zum Regelbetri<strong>eb</strong><br />

mit dieser Spannung und<br />

Frequenz wagten die BLS ab 1909<br />

auf <strong>der</strong> Strecke Spiez – Frutigen<br />

und ab 1913 von Frutigen durch<br />

den Lötschbergtunnel bis Brig<br />

sowie die Rhätische Bahn (RhB)<br />

im Engadin. Zuvor hatten schon<br />

1907 und 1910 drei kleinere <strong>Bahnen</strong><br />

mit niedrigeren Spannungen<br />

und verschiedenen Frequenzen<br />

elektrifiziert, und zwar die LPB<br />

von Locarno ins Maggiatal, die<br />

MO von Martigny in ein Rhone-<br />

Seitental und die Seethalbahn<br />

(STB) zwischen Lenzburg und<br />

Emmenbrücke. Die meisten Pioniere<br />

waren also eindeutig Privatbahnen<br />

(Tabelle 1).<br />

Erst rund zehn Jahre nach<br />

Beginn des 1AC-Prob<strong>eb</strong>etri<strong>eb</strong>s,<br />

durch den Materialmangel wäh-<br />

218 112 (2014) Heft 4

Historie<br />

TABELLE 2<br />

Leistungsentwicklung bei elektrischen<br />

SBB-Lokomotiven.<br />

1 erstes Lieferjahr, teils Prototypen<br />

2 Bezeichnung<br />

3 Stundenleistung in MW gerundet<br />

Daten nach SBB-Reglement 401.1<br />

1 2 3<br />

1919<br />

1941<br />

1952<br />

1972<br />

Ce 6/8 II<br />

Ae 4/6<br />

Ae 6/6<br />

Re 6/6<br />

1,6<br />

4,1<br />

4,3<br />

7,8<br />

Bild 3:<br />

SBB-Lokomotive Ae 3/6 I mit Buchli-Einzelantri<strong>eb</strong>en.<br />

Kommentar: Tempora muntantur<br />

Die Zuhörerfrage, wie die SBB es vor 50 Jahren geschafft hätten, für<br />

die TEE-Tri<strong>eb</strong>züge RAe in si<strong>eb</strong>en europäischen Län<strong>der</strong>n die Zulassung<br />

vor Ablauf ihrer Nutzungszeit zu bekommen, gab <strong>der</strong> Vortragende an<br />

den alt Obermaschineningenieur Theo Weiss weiter, <strong>der</strong> sie so beantwortete:<br />

„Wir sind mit dem Zug an die Grenze gefahren, haben ihn<br />

dort dem fremden Personal überg<strong>eb</strong>en, die sind damit gefahren, sind<br />

wie<strong>der</strong>gekommen und haben gesagt: ,Der Zug fährt gut, er ist sehr<br />

schön, er kann bei uns fahren‘ “.<br />

Ganz so wird es nicht gewesen sein, aber an<strong>der</strong>s als heute schon.<br />

Der Vortragende nannte dazu nur die Stichworte Zulassungsbehörden<br />

und Gutachter und als abschreckendes Beispiel die Platzierung<br />

von Feuerlöschern auf den interoperablen ETR 610.<br />

Be<br />

rend des 1. Weltkriegs verzögert,<br />

aber zugleich durch den<br />

Kohlemangel in dieser Zeit angetri<strong>eb</strong>en,<br />

definierten die SBB<br />

1918 ein Gesamtprogramm für<br />

die komplette Elektrifizierung<br />

ihres Netzes in 30 Jahren. Sie<br />

bauten dafür in den 1920er<br />

Jahren die bahneigenen Wasserkraftwerke<br />

Amsteg und Ritom<br />

auf <strong>der</strong> Nord- und <strong>der</strong> Südseite<br />

des Gotthard sowie Barberine<br />

im Wallis und für <strong>der</strong>en Verbundbetri<strong>eb</strong><br />

das erste landesweite<br />

Hochspannungsnetz mit<br />

2 AC 66 kV 16 2 /3 Hz (Bild 1 in <strong>eb</strong><br />

11/2013, S. 630), noch vor einem<br />

50-Hz-Landesnetz.<br />

Es entstanden die ersten elektrischen<br />

Serienlokomotiven, zuerst<br />

noch ab 1919 und 1921 mit Kuppelstangenantri<strong>eb</strong><br />

(1‘C)(C1‘) die<br />

Krokodile Ce 6/8 II (Bild 2) sowie<br />

als Rahmenlokomotive 2‘C1‘ die<br />

Ae 3/6 II, aber parallel dazu schon<br />

ab 1920 und 1922 als weltweite<br />

Pionierleistung mit einzeln angetri<strong>eb</strong>enen<br />

Radsätzen 2‘Co1‘ die<br />

Ae 3/6 I (Bild 3) und die Ae 3/5.<br />

Eine weitere Weltpremiere war<br />

1931/32 die Hochspannungssteuerung<br />

zweier Doppellokomotiven<br />

Ae 8/14 mit rund 5 und 6 MW<br />

Leistung, die aber Einzelgänger<br />

bli<strong>eb</strong>en. Nur beim Übergang zu<br />

Drehgestelllokomotiven überließen<br />

die SBB die Vorreiterrolle <strong>der</strong><br />

BLS mit <strong>der</strong>en erster 1944 gelieferter<br />

Ae 4/4 vor ihrer ab 1946<br />

gekommenen Re 4/4 I.<br />

Bild 4:<br />

SBB-Vierspannungstri<strong>eb</strong>zug RAe „TEE II“ auf Gotthard-Südrampe, Ausfahrt Travi-Kehrtunnel am Ende des Biascina-Abstiegs.<br />

112 (2014) Heft 4<br />

219

Historie<br />

Bild 5:<br />

SBB-Lokomotive Be 4/4 als weltweit erste 3AC-Versuchslokomotive.<br />

Bild 6:<br />

SBB-Lokomotive Re 460 „Lok 2000“.<br />

Die Entwicklungen <strong>der</strong> Stundenleistungen<br />

<strong>der</strong> SBB-Serienlokomotiven<br />

in dieser Zeit und<br />

erst recht in <strong>der</strong> Nachkriegszeit<br />

(Tabelle 2) lehrten die SBB, die<br />

Konsequenzen neuer Tri<strong>eb</strong>fahrzeugbeschaffungen<br />

auf die <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

frühzeitig zu<br />

erkennen und sie in <strong>der</strong> Netzentwicklung<br />

umzusetzen. Bei den<br />

Leistungswerten ist zu bedenken,<br />

dass klassische 1AC-Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge<br />

kurzzeitig noch erh<strong>eb</strong>lich höhere<br />

Spitzen entnehmen können.<br />

Gleich nach 1945 wurden Einheitswagen<br />

zum Merkmal, zum<br />

Beispiel aus Leichtmetall für mit<br />

Re 4/4 I bespannte Städteschnellzüge.<br />

Ein Höhepunkt des schweizerischen<br />

Schienenfahrzeugbaus<br />

waren die unter allen vier Fahrleitungsspannungen<br />

in Europa einsetzbaren<br />

TEE-Tri<strong>eb</strong>züge (Bild 4)<br />

(siehe Kommentar).<br />

Auch das Zeitalter <strong>der</strong> 1AC/3AC-<br />

Umrichtertechnik begann in Wirklichkeit<br />

in <strong>der</strong> Schweiz, als 1972<br />

ein SBB-Gepäcktri<strong>eb</strong>wagen De 4/4<br />

zur weltweit ersten aus Oberleitung<br />

gespeisten Lokomotive mit<br />

Umrichter und 3AC-Fahrmotoren<br />

von BBC umg<strong>eb</strong>aut wurde<br />

(Bild 5). Ebenso führte die Schweiz<br />

dann die weitere Entwicklung und<br />

Anwendung dieser Technik an,<br />

und zwar 1987 mit den weltweit<br />

ersten GTO-Umrichtern in Lokomotiven<br />

Re 456 <strong>der</strong> Bodensee-<br />

Toggenburg-Bahn (BT) sowie <strong>der</strong><br />

Sihlthal-Zürich-Uetilberg-Bahn<br />

(SZU) und dann ab 1992 in <strong>der</strong><br />

SBB-Serie Re 460 (Bild 6).<br />

Als schließlich auch noch 1994<br />

in Giubiasco die weltweit ersten<br />

50/16 2 /3-Hz-Frequenzumrichter<br />

mit GTO-Thyristoren in Betri<strong>eb</strong><br />

gingen, war die Basis <strong>der</strong> weiteren<br />

Entwicklung für das System<br />

Eisenbahn aufgestellt.<br />

Anmerkung: Teil 1 des Vortrags,<br />

<strong>der</strong> die heutigen Herausfor<strong>der</strong>ungen<br />

für die SBB behandelt, steht<br />

als Fokus Praxis in diesem Heft.<br />

Be<br />

DIV Deutscher Industrieverlag GmbH<br />

Arnulfstraße 124<br />

80636 München<br />

Ihr direkter Weg zur Redaktion<br />

<strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong><br />

Elektrotechnik<br />

im Verkehrswesen<br />

Dr.-Ing. Steffen Röhlig<br />

E-Mail: redaktion-<strong>eb</strong>@di-verlag.de<br />

220 112 (2014) Heft 4

<strong>Elektrische</strong> Zugför<strong>der</strong>ung<br />

im Lötschberg-Basistunnel<br />

Vom Pflichtenheft zur Betri<strong>eb</strong>sbewilligung<br />

für Fahrten mit 250 km/h durch die erste neue<br />

europäische Alpentransversale<br />

Das europäische Eisenbahnnetz hat mit dem Lötschberg-Basistunnel (LBT) einen ersten<br />

Alpen unterquerenden Eisenbahntunnel mit mo<strong>der</strong>nster Technik und einem hohen Stand <strong>der</strong><br />

Tunnelsicherheitstechnik erhalten: Zwei Einspurröhren, im Abstand von rund 40 m und alle<br />

rund 300 m mit Querschlägen verbunden, verbinden zwischen Frutigen und Raron das Berner<br />

Oberland von Thun und Spiez her mit Visp und Brig im Wallis. Der Tunnel wurde am 15. Juni<br />

2007 exakt gemäß Zeitplan für den so genannten reduzierten kommerziellen Betri<strong>eb</strong> eröffnet.<br />

Die 2. Auflage des Buches wurde noch mit drei weiteren Aufsätzen erweitert. Diese sind erst<br />

in den beiden letzten Jahren in <strong>der</strong> Zeitschrift <strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> veröffentlicht worden.<br />

Sie ergänzen einige bereits behandelte Themen mit Messerg<strong>eb</strong>nissen o<strong>der</strong> zwischenzeitlich<br />

gemachten Erfahrungen.<br />

Hrsg.: Manfred Lörtscher<br />

2. Auflage 2010<br />

190 Seiten, vierfarbig, A4, Hardcover<br />

ISBN: 978-3-8356-3216-5<br />

Preis: € 79,90<br />

DIV Deutscher Industrieverlag GmbH, Arnulfstr. 124, 80636 München<br />

www.di-verlag.de<br />

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Bestellung per Fax: +49 (0) 201 Deutscher / 82002-34 Industrieverlag GmbH o<strong>der</strong> | Arnulfstr. abtrennen 124 und | 80636 im München Fensterumschlag einsenden<br />

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<strong>Elektrische</strong> Zugför<strong>der</strong>ung im Lötschberg-Basistunnel<br />

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dass ich vom DIV Deutscher Industrieverlag o<strong>der</strong> vom Vulkan-Verlag per Post, per Telefon, per Telefax, per E-Mail, nicht über interessante, fachspezifische Medien und Informationsang<strong>eb</strong>ote informiert und beworben werde.<br />

Diese Erklärung kann ich mit Wirkung für die Zukunft je<strong>der</strong>zeit wi<strong>der</strong>rufen.

Historie<br />

<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> im Jahre<br />

1939 – Teil 1<br />

Betri<strong>eb</strong><br />

Den Vorjahresrückblick [1] prägte<br />

die Zusammenführung <strong>der</strong> Bahnnetze<br />

von Deutscher Reichsbahn<br />

(DR) und Österreichischen Bundesbahnen<br />

(BBÖ) nach dem politischen<br />

Anschluss Österreichs am<br />

15. März 1938. Die heute so genannte<br />

Kompatibilität <strong>der</strong> beiden<br />

16 2 /3-Hz-Netze erfor<strong>der</strong>te nur bei<br />

den Wippen- und Schleifleistenbreiten<br />

<strong>der</strong> Stromabnehmer technische<br />

Übergangslösungen.<br />

Bei <strong>der</strong> Verreichlichung <strong>der</strong> süddeutschen<br />

Lokalbahn AG war die<br />

elektrisch betri<strong>eb</strong>ene Streckenlänge<br />

durch fünf DC-Lokalbahnen<br />

um 37 km und durch die seit<br />

1905 mit 1 AC 5 kV 16 Hz betri<strong>eb</strong>ene<br />

Strecke Murnau – Oberammergau<br />

um 24 km gewachsen.<br />

Die BBÖ-Strecken hatten 915 km<br />

1AC-Strecken g<strong>eb</strong>racht, woraus<br />

sich 3 273 km Gesamtlänge ergab<br />

(Bild 1). Der Verbrauch an elektrischer<br />

Energie hatte 1,1 Mrd. kWh<br />

betragen, davon 49 % aus Wasserkraft.<br />

Daran beteiligt war auch <strong>der</strong><br />

4 000-kVA-Netzkupplungsumrichter<br />

in Pforzheim. In <strong>der</strong> „Ostmark“<br />

waren 66,4 MW bahneigene und<br />

17,7 MW fremde Bahnstromerzeugerleistung<br />

hinzugekommen,<br />

darunter Anlagen mit Jahres- o<strong>der</strong><br />

Kurzzeitspeicher. Um die 50-kV-<br />

Fernleitungen an das 100-kV-Netz<br />

des „Altreichs“ anzuschließen,<br />

wurde beschleunigt <strong>der</strong> Bau von<br />

zwei 100-kV-Bahnstromleitungen<br />

Bild 1:<br />

<strong>Elektrische</strong>r Zugbetri<strong>eb</strong> <strong>der</strong> Deutschen Reichsbahn Anfang 1939 (Bild 1 aus [1]).<br />

Strecke Nürnberg – Saalfeld mit 182 km tatsächlich erst ab MaI 1939 elektrisch<br />

Staatsgrenze zur Tschechoslowakei nach Münchener Abkommen vom September 1938<br />

222 112 (2014) Heft 4

Historie<br />

(BL) und 100/50-kV-Kupplungen<br />

in Auftrag geg<strong>eb</strong>en. Tatsächlich<br />

wurden die BL Kochel – Zirl und<br />

Traunstein – Steindorf 1940 und<br />

1941 fertiggestellt (<strong>eb</strong> 3/2008,<br />

S. 115–124) und dienen heute<br />

noch dem Energieaustausch. Die<br />

Elektrifizierungen <strong>der</strong> BBÖ seit<br />

1920 wurden aufgeführt und Sektionschef<br />

Paul Dittes, bis 1928 Elektrifizierungsdirektor<br />

und weiterhin<br />

EB-Mitherausg<strong>eb</strong>er, als verdienstvoller<br />

„wahrhaft deutscher Mann“<br />

gewürdigt. Alle von den BBÖ begonnenen<br />

Elektrifizierungsarbeiten<br />

sollten fortgesetzt, bestehende<br />

Lieferverträge über elektrische<br />

Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge und Kraftwerksanlagen<br />

weiter geführt und teilweise<br />

durch „Überbrückungsaufträge“<br />

aufgestockt werden.<br />

Das große Elektrifizierungsprojekt<br />

Nürnberg – Halle und<br />

– Leipzig war weit fortgeschritten.<br />

Im Reichsbahnkraftwerk<br />

Muldenstein waren eine Netzkupplung<br />

100/60 kV errichtet<br />

sowie ein neuer Maschinensatz<br />

im Bau und <strong>eb</strong>enso in Nürnberg<br />

ein Umformerwerk. Alle Co’Co‘-<br />

Güterzuglokomotiven E 94 und<br />

die für die Ostmark vorgesehenen<br />

Bo’Bo‘-Lokomotiven E 44 sollten<br />

Wi<strong>der</strong>standsbremsen bekommen,<br />

um bei Talfahrten Radreifen und<br />

Bremsklötze zu schonen<br />

Bei <strong>der</strong> Berliner S-Bahn sollte<br />

die DC-Stromschienenspannung<br />

von 800 auf 900 V erhöht und<br />

selbsttätig geregelt werden, um<br />

die Leistung zu steigern und<br />

Energie zu sparen. Der durch<br />

Planän<strong>der</strong>ungen verzögerte Bau<br />

des Nord-Süd-Tunnels war verstärkt<br />

fortgesetzt worden; er<br />

wurde dann am 9. Oktober 1939<br />

eröffnet. Die Arbeiten zur Umstellung<br />

<strong>der</strong> Hamburger S-Bahn<br />

von 1 AC 25 Hz auf DC 1,2 kV<br />

waren weiter vorangeschritten.<br />

Die Reichsbahn hatte dafür 43<br />

dreiteilige Tri<strong>eb</strong>züge ET+EB+ET<br />

mit sowohl Wi<strong>der</strong>stands- als<br />

auch Nutzbremse bestellt.<br />

Für München umfasste „<strong>der</strong><br />

vom Führer und Reichskanzler im<br />

Mai 1937 angekündigte Umbau<br />

<strong>der</strong> Hauptstadt <strong>der</strong> Bewegung“<br />

eine unterirdische S-Bahn zwischen<br />

einem neuen Hauptbahnhof<br />

für Durchgangsverkehr und<br />

dem Ostbahnhof, wegen <strong>der</strong><br />

vorhandenen 1AC-Vorortbahnen<br />

mit 1 AC 15 kV 16 2 /3 Hz zu betreiben.<br />

Die Entwicklung neuer<br />

dreiteiliger Tri<strong>eb</strong>züge war begonnen<br />

und eine S-Bahn-Tunnelfahrleitung<br />

mit geringer Systemhöhe<br />

war entwickelt und wurde<br />

erprobt. Anstelle des Unterwerks<br />

(Uw) Pasing sollten drei neue Uw<br />

den erwarteten Energi<strong>eb</strong>edarf<br />

decken. Das Jahr 1938 war mit<br />

Planungen ausgefüllt und Erdarbeiten<br />

hatten schon begonnen,<br />

aber erst ab Mitte <strong>der</strong> 1960er<br />

Jahre wurde das S-Bahnprojekt<br />

mit Blick auf die Olympischen<br />

Spiele 1972 verwirklicht.<br />

Der Bericht [1] mit seinem vielen<br />

strategischen Inhalt war <strong>der</strong> letzte<br />

seiner Art vor den Kriegsjahren.<br />

Für das erweiterte 16 2 /3 Hz-<br />

Netz wurde die Einrichtung einer<br />

<strong>Elektrische</strong>n Oberbetri<strong>eb</strong>sleitung<br />

(EObl) in Innsbruck und nachgeordneter<br />

<strong>Elektrische</strong>r Betri<strong>eb</strong>sleitungen<br />

(EBl) angekündigt und<br />

<strong>der</strong>en Standorte Innsbruck, München-Pasing,<br />

Muldenstein und<br />

Mittelsteine benannt [6]. Die hierarchischen<br />

Aufgaben entsprachen<br />

denen heutiger Leitstellen. Ein Leiten<strong>der</strong><br />

<strong>der</strong> EObl beschri<strong>eb</strong> in [11]<br />

anhand von Kreisdiagrammen die<br />

Nachteile von Kurzschlussprüfschaltungen<br />

mit Wi<strong>der</strong>ständen,<br />

beson<strong>der</strong>s angesichts <strong>der</strong> weit<br />

streuenden Transformatorimpedanzen<br />

von AC-Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen,<br />

und eine zuverlässig arbeitende<br />

Schaltung mit Ferraris-Messwerk.<br />

Das Anlagevermögen des elektrischen<br />

Betri<strong>eb</strong>s <strong>der</strong> Reichsbahn<br />

am Jahresende 1938 wurde mit<br />

430 Mio. RM für ortsfeste Anlagen<br />

und 480 Mio. RM für Lokomotiven<br />

und Tri<strong>eb</strong>züge beziffert [1].<br />

Auf <strong>der</strong> Titelseite von Heft 4<br />

stand ein von dem als Fachmann<br />

international geachteten Reichsverkehrsminister<br />

Julius Dorpmüller,<br />

zugleich Reichsbahn-Generaldirektor,<br />

unterschri<strong>eb</strong>enes Editorial<br />

zum 50. G<strong>eb</strong>urtstag des Führers,<br />

das heute überaus peinlich wirkt.<br />

Kommentar<br />

Von dem Editorial im Heft 4 zum<br />

50. G<strong>eb</strong>urtstag des obersten<br />

Mannes in Deutschland kann<br />

man heute durchaus peinlich<br />

berührt sein. Bei genauerem Lesen<br />

kann man aber auch darüber<br />

staunen, wie geschickt das<br />

Personenbezogene beschränkt<br />

und zwei Drittel <strong>der</strong> Zeilen mit<br />

nicht Beanstandungsfähigem<br />

gefüllt wurden – wenn auch<br />

dies im Stil <strong>der</strong> Zeit. Im Übrigen<br />

steht das Editorial, im Gegensatz<br />

zu einigen Nachrufen, we<strong>der</strong> im<br />

Inhaltsverzeichnis des Heftes<br />

noch im Sach- o<strong>der</strong> im Verfasserverzeichnis<br />

des Jahrgangs.<br />

Be<br />

Fahrzeugtechnik<br />

Wohl kaum zufällig platziert folgte<br />

dieser Huldigung direkt ein<br />

betont sachlicher Bericht des<br />

AEG-Werkdirektors über erste Erfahrungen<br />

im Prob<strong>eb</strong>etri<strong>eb</strong> <strong>der</strong><br />

Schnellfahrlokomotiven E 19 01<br />

und E 19 02, dem Höhepunkt<br />

deutscher Lokomotivbautechnik<br />

vor 1939 (<strong>eb</strong> 11/2013, S. 692).<br />

Hier bereitete die Lauftechnik <strong>der</strong><br />

Radsatzanordnung 1´Do1´ in <strong>der</strong><br />

Geraden offenbar große Sorgen.<br />

Man untersuchte an <strong>der</strong> Vorläuferbaureihe<br />

E 18 fünf Varianten<br />

zur Lagerung <strong>der</strong> Treibradsätze<br />

und die Auswirkungen auf die<br />

Krauß-Helmholtz-Lenkgestelle.<br />

Schließlich ergab sich, alle Treibradsätze<br />

seitenverschi<strong>eb</strong>lich zu<br />

lassen und, vom Fahrtrichtungswen<strong>der</strong><br />

gesteuert, am nachlaufenden<br />

Lenkgestell die Rückstellfe<strong>der</strong><br />

zusätzlich zu spannen;<br />

für Öldämpfer waren weitere<br />

Versuche durchzuführen. Auch<br />

das Zusammenwirken <strong>der</strong> elektrischen<br />

Wi<strong>der</strong>standsbremse mit <strong>der</strong><br />

Druckluft-Klotzbremse bereitete<br />

Sorgen. Bei 230 % Abbremsung<br />

an den Treibrä<strong>der</strong>n konnten die<br />

angestr<strong>eb</strong>ten Bremswege

Historie<br />

Bild 3:<br />

Messwagen F für 200 km/h des Elektrotechnischen Versuchsamtes (Bild 8 aus [14]).<br />

Bild 2:<br />

Zugkraft- und Leistungsschaubild 1´Do1´Schnellzuglokomotive<br />

E 19 (Bild 6 aus [14]).<br />

Umrechnungen: 1 500 PS = 1 100 kW, 5 t ≈ 50 kN<br />

7 880 PS, also 5 800 kW als größte<br />

Anfahrleistung (Bild 2), was<br />

dann zu öffentlichkeitswirksamen<br />

„8 000 PS“ verführte.<br />

Solche Geschwindigkeiten erfor<strong>der</strong>ten<br />

entsprechende Messungen,<br />

was zu einem neuen Messwagen<br />

F für das Elektrotechnische Versuchsamt<br />

München „als mo<strong>der</strong>nstes<br />

Messmittel seiner Zeit“ führte<br />

(Bild 3) [15]. Der elegante, für<br />

200 km/h windschnittig geformte<br />

Wagen hatte ein zweiachsiges und<br />

ein dreiachsiges Drehgestell mit<br />

spurkranzlosem Messradsatz und<br />

besaß Stromabnehmer sowie alle<br />

elektrischen Einrichtungen zum<br />

Einschleifen <strong>der</strong> Leistungszufuhr<br />

in die Lokomotive. Neuartig war<br />

die hydraulische Zugkraftmessung<br />

mittels eines Messzylin<strong>der</strong>s mit eingeschliffenem<br />

Differenzialkolben<br />

in <strong>der</strong> durchgehenden Zugstange<br />

(Bild 4). Die Messräume waren mit<br />

analogen Zeigerinstrumenten und<br />

auf Papier schreibenden Messgeräten<br />

ausgestattet (Bild 5). An <strong>der</strong>en<br />

Ehrfurcht g<strong>eb</strong>ietenden Anblick erinnert<br />

sich <strong>der</strong> Berichter noch l<strong>eb</strong>haft,<br />

denn <strong>der</strong> Messwagen überstand<br />

den Krieg und wurde noch<br />

viele Jahre bei <strong>der</strong> <strong>DB</strong> genutzt.<br />

Es lag auch nahe, dass ehemalige<br />

BBÖ-Beamte ihre Erfahrungen<br />

und Leistungen darstellen<br />

konnten. So tauchen in [5] die<br />

Bild 4:<br />

Zugkraftmesszylin<strong>der</strong> (Bild 14 aus [14]).<br />

Bild 5:<br />

Messraum mit Messtafeln für Fahrmotoren (rechts) und für Hilfsbetri<strong>eb</strong>e (links) (Bild 10 aus [15]).<br />

224 112 (2014) Heft 4

Historie<br />

längst vergessenen Lokomotivfabriken<br />

Maschinen-Fabrik <strong>der</strong> österreichisch-ungarischen<br />

Staats-Eisenbahn-Gesellschaft<br />

(StEG, vielfach<br />

auch an<strong>der</strong>s ausgeschri<strong>eb</strong>en),<br />

Sigl in Wiener Neustadt, Krauß in<br />

Linz und Wiener Lokomotiv-Fabrik<br />

(WLF) in Floridsdorf wie<strong>der</strong> auf.<br />

Diese hatten sich in kleinsten Volumina<br />

die Aufträge geteilt, aber die<br />

ersten drei hatten die Wirtschaftskrise<br />

nicht überl<strong>eb</strong>t und waren<br />

1930 in letzterer aufgegangen<br />

– aber auch diese existiert heute<br />

nicht mehr. Bemerkenswerte Konstruktionen<br />

waren die seit 1923<br />

g<strong>eb</strong>auten (1‘C)(C1‘)-Krokodile<br />

Reihe 1100 und die schon 1927<br />

für Mittenwald- und Salzkammergutbahn<br />

gelieferte Bo’Bo‘-<br />

Reihe 1170. Sie war die europaweit<br />

erste 1AC-Lokomotive mit<br />

zweiachsigen Drehgestellen und<br />

wurde in zwei Schritten bis 1934<br />

weiterentwickelt (Bild 6). Ein Exot<br />

war die 1‘E1‘-Lokomotive 1082 01<br />

von 1931 mit einem 1AC/3AC/<br />

DC-Umformer in einem dampfkesselartigen<br />

Gehäuse (Bild 7).<br />

Die Reichsbahn nummerte diese<br />

übernommenen Fahrzeuge als<br />

E 89, E 45 bis E 45 2 und E 88.301.<br />

Die Radsatzanordnung Bo’Bo‘<br />

verhalf <strong>der</strong> deutschen Industrie zu<br />

einem Exportgeschäft [10]: Die<br />

Südafrikanischen Staatsbahnen<br />

(SAR) bestellten bei einer Arbeitsgemeinschaft<br />

von SSW und AEG<br />

drei Probelokomotiven. Dabei gab<br />

es strenge Vorgaben zu Starkstromschaltung<br />

mit Nutzbremse, Mehrfachtraktionssteuerung<br />

mit über<br />

100 gleichartigen Lokomotiven von<br />

Metropolitan-Vickers, Manchester,<br />

Tauschbarkeit <strong>der</strong> Drehgestelle und<br />

Beschaffung vieler Komponenten<br />

wie Zahnrä<strong>der</strong>n in England. Der<br />

Spielraum war also gering, insofern<br />

verwun<strong>der</strong>t heute die Überschrift.<br />

Er wurde so gut es ging genutzt,<br />

zum Beispiel zur Hilfsbetri<strong>eb</strong>eversorgung<br />

mit nur einem 3-kV-Umformer<br />

statt zweien. Die im Detail<br />

beschri<strong>eb</strong>enen Schaltungen und<br />

Schaltwalzendiagramme entsprachen<br />

dem damaligen Stand mit Reihen-und<br />

Reihenparallelschaltung<br />

und Anfahrwi<strong>der</strong>ständen bei erh<strong>eb</strong>lichem<br />

Geräteaufwand (Bild 8). Mit<br />

Doppeltraktion ließen sich 1500 t<br />

Anhängelast in 20 ‰ Gefälle elektrisch<br />

in Beharrung halten.<br />

Mit vielen Bil<strong>der</strong>n wurden in [3]<br />

Hilfsfahrzeuge, teils mit Verbrennungsmotoren<br />

und teils nicht angetri<strong>eb</strong>en,<br />

aus <strong>der</strong> Anfangszeit <strong>der</strong><br />

österreichischen Bahnelektrifizierung<br />

vorgestellt, die aus heutiger<br />

Sicht zum Teil kurios anmuten,<br />

aber einen Einblick in damalige<br />

Arbeitsbedingungen mit hohem<br />

Lohnstundenanteil bieten.<br />

Lei<strong>der</strong> ein Einzelstück bli<strong>eb</strong><br />

<strong>der</strong> von den Gemeinden im<br />

Schweizer Jura bestellte elegante<br />

Schnelltri<strong>eb</strong>wagen in typischer<br />

Leichtbauweise (Bild 9) [16]. Im<br />

Unterschied zu an<strong>der</strong>en schweizerischen<br />

Tri<strong>eb</strong>wagen dieser Zeit<br />

war <strong>der</strong> Hauptumspanner mit<br />

Nie<strong>der</strong>spannungsschaltwerk und<br />

Ölkühler unterflur angeordnet:<br />

Die beiden Drehgestelle hatten<br />

lenkbare Radsätze nach Liechty<br />

wegen <strong>der</strong> steigungs- und kurvenreichen<br />

Bergstrecken, und<br />

Bild 6:<br />

Lokomotive Reihe 1170.200 <strong>der</strong> BBÖ (Bild 3 aus [5]).<br />

Normalspur, Fahrleitungsspannung 1 AC 15 kV 16 2 /3 Hz, Länge<br />

über Puffer 12 920 mm, Radsatzfolge Bo’Bo‘, Dienstmasse 84 t,<br />

Stundenleistung 2 180 PS = 1 600 kW [5], spezifische Leistung<br />

19 kW/t, Höchstgeschwindigkeit 80 km/h<br />

Bild 7:<br />

Lokomotive 1082 01 <strong>der</strong> BBÖ (Bild 2 aus [5]).<br />

Normalspur, Fahrleitungsspannung 1 AC 15 kV 16 2 /3 Hz, Länge<br />

über Puffer 15 654 mm, Radsatzfolge 1‘E1‘, Dienstmasse 119 t<br />

davon auf Treibradsätzen 87 t, Stundenleistung 2 250 PS = 1 655 kW<br />

[5], spezifische Leistung 14 kW/t, Höchstgeschwindigkeit 60 km/h<br />

es gab eine Wi<strong>der</strong>standsbremse.<br />

Der mit Steuerwagen einsetzbare<br />

Tri<strong>eb</strong>wagen war mit einigen Umbauten<br />

noch bis 1977 in Betri<strong>eb</strong>.<br />

Bild 8:<br />

Grundriss Bo’Bo’ Lokomotive für SAR (Ausschnitt Bild 4 aus [10]).<br />

Kapspur, Fahrleitungsspannung DC 3 kV, Länge über Kupplungen 13 260 mm, Radsatzfolge<br />

Bo’Bo’, Dienstmasse 67 t, Stundenleistung 1040 kW, spezifische Leistung<br />

15,5 kW/t, Höchstgeschwindigkeit 72 km/h<br />

b 3-kV-Hochspannungsraum mit Blitzschutzdrossel (3), Gerüst mit 43 Druckluftschützen<br />

(4), Anfahrwi<strong>der</strong>ständen (5), Umformer (7), Lüftern für Anfahrwi<strong>der</strong>stände<br />

und Fahrmotoren (8)<br />

d Nie<strong>der</strong>spannungsraum mit Luftpresser (11), Vakuumpumpe (12)<br />

112 (2014) Heft 4<br />

Bild 9:<br />

Leichttri<strong>eb</strong>wagen <strong>der</strong> SBB (Ausschnitt Bild 2 aus [16]).<br />

Normalspur, Fahrleitungsspannung 1 AC 15 kV 16 2 /3 Hz, Länge<br />

über Puffer 22 620 mm, Radsatzfolge Bo‘2‘, Eigenmasse 44 t davon<br />

auf Treibradsätzen 25 t, Anfahrzugkraft 45 kN, Stundenleistung<br />

455 kW, Höchstgeschwindigkeit 110 km/h, Sitzplatzzahl 71,<br />

Gepäck- und Posträume ≈5,5 m 2<br />

225

Historie<br />

In [4] wurden Erg<strong>eb</strong>nisse bei<br />

Versuchsfahrten mit einer fünfachsigen<br />

Güterzuglokomotive<br />

mit Stangenantri<strong>eb</strong> vorgestellt<br />

und diskutiert, die zylindrische<br />

Radreifen statt konischer hatte. Es<br />

gab Erkenntnisse zum Einfluss auf<br />

den Krümmungswi<strong>der</strong>stand und<br />

auf die „nützliche Reibung“, also<br />

den Kraftschluss. Der Schlusskommentar<br />

lautete: „Es dürfte<br />

sich empfehlen, bei <strong>der</strong> Beurteilung<br />

<strong>der</strong> erzielbaren nützlichen<br />

Reibung einer Lokomotivbauart<br />

den tatsächlich bestehenden<br />

Aufstandsflächen größere Bedeutung<br />

zuzumessen, als dies bisher<br />

<strong>der</strong> Fall war.“<br />

Ohne Bahnbezug o<strong>der</strong> an<strong>der</strong>e<br />

Zweckangabe wurde in [9]<br />

ein zweistufiges Zahnradgetri<strong>eb</strong>e<br />

gezeigt, dessen Ritzel mit<br />

100 000 min –1 150 PS übertragen<br />

konnte.<br />

Bild 10:<br />

Fahrleitung Bahnhof Vöcklamarkt, Strecke Salzburg – Attnang-<br />

Puchheim (Bild 1 aus [2]).<br />

Energieversorgung und ortsfeste<br />

Anlagen<br />

Im Netz <strong>der</strong> ehemaligen BBÖ<br />

wurde die 1937 beschlossene<br />

Elektrifizierung <strong>der</strong> 71 km langen<br />

Teilstrecke Salzburg – Attnang-<br />

Puchheim als Teil <strong>der</strong> Westbahn<br />

Wien – Salzburg fortgeführt [2].<br />

Erstaunt liest man, dass – wie<br />

seit 1930 bei <strong>der</strong> Tauernstrecke<br />

– konsequent die Fahrleitungsbauart<br />

mit beweglichen Auslegern<br />

an Einzelmasten und nachgespanntem<br />

Tragseil ausgeführt<br />

wurde, bevorzugt auch auf Zwischenbahnhöfen<br />

anstelle Querfel<strong>der</strong>n<br />

(Bild 10). Zur selben Zeit<br />

baute die DR – abgesehen von<br />

kurzen Versuchsabschnitten – auf<br />

ihrer Hauptstrecke von Nürnberg<br />

nach Norden noch die Einheitsfahrleitung<br />

1928 mit festen Auslegern<br />

und nicht nachgespanntem<br />

Tragseil. Erst nach Kriegsende<br />

zog die <strong>DB</strong> mit <strong>der</strong> für 160 km/h<br />

geeigneten Einheitsfahrleitung<br />

1950 nach, <strong>der</strong> nach 1954 auch<br />

die DR in <strong>der</strong> DDR folgte.<br />

Die in [12] vorgestellte, 25 km<br />

lange und seit 1903 mit DC<br />

2 x 700 V betri<strong>eb</strong>ene Lokalbahn<br />

lag auf gerade von Deutschland<br />

okkupiertem tschechischen G<strong>eb</strong>iet.<br />

Sie hatte eine zweipolige<br />

Oberleitung und wurde aus einem<br />

eigenen Kraftwerk gespeist.<br />

An dessen Stelle trat nun an jedem<br />

Endbahnhof eine 3AC/DC-<br />

Glasgleichrichterstation für DC<br />

1,5 kV und als Fahrleitung diente<br />

eine nach tschechischer 3-kV-<br />

Norm mit Tragseil.<br />

Das zweite Heft dieses Jahrgangs<br />

war dominiert durch die<br />

Berichte zu [7]. Diese Teiltagungen<br />

lagen zwischen den seit<br />

1924 alle fünf bis sechs Jahre<br />

stattfindenden Volltagungen <strong>der</strong><br />

Weltkraftkonferenz. Gegenstand<br />

<strong>der</strong> Tagung in Wien war die<br />

Energieversorgung von Landwirtschaft,<br />

Gewerbe, Haushalten,<br />

öffentlicher Beleuchtung und als<br />

Abteilung E elektrischen <strong>Bahnen</strong>.<br />

Hierzu lagen 19 teils umfangreiche<br />

Berichte von Vertretern<br />

aus zwölf Län<strong>der</strong>n bis Amerika<br />

und Japan vor. Schwerpunkte<br />

darin waren unter vielem an<strong>der</strong>en:<br />

Zentrale o<strong>der</strong> dezentrale<br />

Erzeugung o<strong>der</strong> Umformung,<br />

Spitzenausgleich durch eigene<br />

Hochspannungsnetze o<strong>der</strong> lokale<br />

Speicher, Abhängigkeit bei Tarifen<br />

und Nutzbremsschaltungen<br />

zur Energierückgewinnung. Die<br />

Aussprache behandelte vier Fragen:<br />

Bahneigenerzeugung o<strong>der</strong><br />

Fremdbezug, Vermin<strong>der</strong>ung von<br />

Energieverbrauch und -kosten,<br />

Einfluss <strong>der</strong> Fahrplangestaltung<br />

und Dampfspeicher in Kraftwerken.<br />

Bei den Diskussionen priesen<br />

die jeweiligen Landesvertreter<br />

natürlich möglichst das eigene<br />

Bahnversorgungssystem. Manche<br />

Fragestellungen sind auch<br />

heute aktuell, beson<strong>der</strong>s angesichts<br />

<strong>der</strong> Entwicklung <strong>der</strong> Umrichtertechnik.<br />

Hierzu passt die Studie [8],<br />

die nach damaligem technischen<br />

Stand <strong>der</strong> Energieumwandlung<br />

mit rotierenden Umformern<br />

o<strong>der</strong> mit Umrichtern die Frage<br />

dezentrale Einspeisung aus 3 AC<br />

50 Hz o<strong>der</strong> zentrale Einspeisung<br />

aus 1 AC 16 2 /3 Hz für Schweden<br />

und für mitteleuropäische Netze<br />

mathematisch anging. Alle<br />

kapital- und verbrauchsabhängigen<br />

Kosten von Kraftwerken,<br />

Umformerwerken und Fernleitungen,<br />

für längenabhängige<br />

Leitungsverluste, Verluste aus<br />

Wirkungsgraden und an<strong>der</strong>es<br />

wurden formelmäßig verknüpft.<br />

Im Erg<strong>eb</strong>nis entstanden Hyperbel-Grenzkurven,<br />

anhand <strong>der</strong>er<br />

<strong>der</strong> Autor das schwedische<br />

Umformersystem bei geringer<br />

Verbrauchsdichte und niedrigen<br />

Energiekosten für wirtschaftlich<br />

gerechtfertigt hielt, in Mitteleuropa<br />

mit hoher Verbrauchsdichte<br />

dagegen nicht. Statische<br />

Umrichter verschoben das Kennlinienfeld<br />

zugunsten dezentraler<br />

Einspeisung.<br />

Auf vier Hefte des Jahrgangs<br />

verteilt wurden VDE-Fachberichte<br />

referiert. Einen Abschnitt <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> gab es dabei nicht,<br />

weit blickend war aber ein Vortrag<br />

Vergleich zwischen Konstantspannungs-<br />

und Konstantstromsystem<br />

bei <strong>der</strong> Gleichstrom-Hochspannungsübertragung<br />

(Heft 3).<br />

Christian Tietze<br />

Hauptbeiträge Jahrgang 15<br />

(1939) Hefte 1 bis 4<br />

[1] Wechmann, Wilhelm: Die elektrische<br />

Zugför<strong>der</strong>ung <strong>der</strong> Deutschen<br />

Reichsbahn im Jahre 1938.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 15 (1939),<br />

H. 1, S. 1–8.<br />

[2] David, Karl: Die Fahrleitungsanlage<br />

Salzburg – Attnang-Puchheim<br />

<strong>der</strong> Deutschen Reichsbahn. In:<br />

<strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 15 (1939),<br />

H. 1, S. 9–17.<br />

226 112 (2014) Heft 4

Historie<br />

[3] Karbus, Sepg: Die Hilfsfahrzeuge<br />

für die Fahrleitungserhaltung bei<br />

den ehem. Österreichischen Bundesbahnen.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

15 (1939), H. 1, S. 18–29.<br />

[4] Pflanz: Beitrag zur Frage <strong>der</strong> Radreifenumrißlinie.<br />

In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 15 (1939), H. 1, S. 29–33.<br />

[5] Seidl, Oskar: Der Anteil <strong>der</strong> österreichischen<br />

Lokomotivfabriken an<br />

<strong>der</strong> Entwicklung <strong>der</strong> elektrischen<br />

Zugför<strong>der</strong>ung in <strong>der</strong> Ostmark.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 15 (1939),<br />

H. 1, S. 33–36.<br />

[6] Wechmann, W.: <strong>Elektrische</strong> Oberbetri<strong>eb</strong>sleitung<br />

und <strong>Elektrische</strong> Betri<strong>eb</strong>sleitungen<br />

bei <strong>der</strong> Deutschen<br />

Reichsbahn. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

15 (1939), H. 2, S. 37–39.<br />

[7] Dittes, Paul: Die Energieversorgung<br />

<strong>der</strong> elektrischen <strong>Bahnen</strong> auf <strong>der</strong><br />

Teiltagung Wien 1938 <strong>der</strong> Weltkraftkonferenz.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

15 (1939), H. 2, S. 39–67.<br />

[8] Schmidt, Heinrich: Über die wirtschaftliche<br />

Gestaltung <strong>der</strong> Stromversorgungsanlagen<br />

von Wechselstrombahnen.<br />

In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 15 (1939), H.3, S. 69–73.<br />

[9] N.N.: Krupp-Getri<strong>eb</strong>e. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 15 (1939), H. 3, S. 74.<br />

[10] Schrö<strong>der</strong>, Wilhelm: Deutsche Güterzuglokomotive<br />

Bauart Bo’Bo‘<br />

3000 V Gleichstrom für Südafrika.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 15 (1939),<br />

H. 3, S. 75–82.<br />

[11] Weinrath, Hans: Ein neues Meßinstrument<br />

zur Fehlerorteingrenzung<br />

im Fahrleitungsnetz<br />

elektrisch betri<strong>eb</strong>ener Wechselstrombahnen.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

15 (1939), H. 3, S. 83–88.<br />

[12] Bilek, T.: Umbau <strong>der</strong> elektrischen<br />

Lokalbahn Tábor – Bechynĕ auf<br />

1500 V Fahrdrahtspannung. In:<br />

<strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 15 (1939),<br />

H. 3, S. 88–89.<br />

[13] Kleinow, Walter: 1‘Do1‘ Reichsbahn-Schnellzuglokomotive<br />

Reihe<br />

E 19 für 180 km/h Geschwindigkeit.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 15<br />

(1939), H. 4, S. 92–98.<br />

[14] Grospietsch, K.; Curtius, Ernst Werner:<br />

Ein neuer Meßwagen zur Untersuchung<br />

elektrischer Fahrzeuge<br />

für hohe Geschwindigkeiten.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 15 (1939),<br />

H. 4, S. 98–110.<br />

[15] Steiner, F.: Der neue Tri<strong>eb</strong>wagen<br />

Ce 2/4 Nr. 701 <strong>der</strong> SBB. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 15 (1939), H. 4,<br />

S. 110–111.<br />

Suchmeldung<br />

Zur Verstaatlichung <strong>der</strong> N<strong>eb</strong>enbahn Murnau – Oberammergau<br />

im Jahre 1938 wird in [1] noch als Detail<br />

berichtet:<br />

• „Die Strecke wird betri<strong>eb</strong>en mit Einphasenwechselstrom<br />

von 5 kV und 16 2 /3 Hz. Die Energie wird<br />

in einem bahneigenen Wasserkraftwerk und in<br />

einem Umspannwerk 15/5 kV erzeugt.“<br />

Hiernach kann man folgern, dass entgegen landläufiger<br />

Meinung und mancher Literatur die Frequenz<br />

nicht erst bei <strong>der</strong> Spannungsumstellung von 5 auf<br />

15 kV im Jahre 1954 heraufgesetzt wurde [2].<br />

Dokumentiert ist ferner in [3]:<br />

• „... (ein Abzweig) ... mittels dessen die Lokalbahn<br />

A.G. zur Versorgung ihrer Strecke Murnau<br />

– Oberammergau elektrische Arbeit von <strong>der</strong><br />

Reichsbahn bezieht.“<br />

Nicht unwi<strong>der</strong>legbar belegt ist aber bisher, ob und<br />

ab wann hier schon früh Verbundbetri<strong>eb</strong> die Regel<br />

war, also nicht nur aushilfsweise gespeist wurde.<br />

Ein Expertengedächtnis weiß von den Olympischen<br />

Winterspielen 1936 mit ihrem starken Son<strong>der</strong>verkehr,<br />

Jahresberichte zeigen Energieaustausch zwischen<br />

dem 15-kV-Unterwerk und <strong>der</strong> 5-kV-Strecke<br />

und <strong>der</strong> Satz in [3] klingt nach Tatsachenbehauptung.<br />

Aus Erfahrung kann man jedoch Formulierungen<br />

wie die letzte allenfalls als Indiz sammeln, darf<br />

aber nicht darauf bauen: ein Zusatz wie „in Regelschaltung“<br />

o<strong>der</strong> ähnlich wäre eindeutig, aber ist es<br />

auszuschließen, dass „beziehen kann“ gemeint war?<br />

Man sieht an dem ersten Zitat „Die Energie wird ...<br />

in einem Umspannwerk ... erzeugt“, wie es oft mit<br />

Sorgfalt und Genauigkeit aussieht – nur weiß man<br />

hierbei immerhin verlässlich, was gemeint ist.<br />

Es ergeht also erneut ein Ruf an alle Leser, hierzu<br />

nach einem Beleg zu suchen. Vielleicht sind Pensionärstreffen<br />

eine Gelegenheit, diese Frage weiter zu<br />

g<strong>eb</strong>en. Redaktion und Verlag würden den Fund des<br />

missing link g<strong>eb</strong>ührend würdigen.<br />

Be<br />

[1] Wechmann, Wilhelm: Die elektrische Zugför<strong>der</strong>ung <strong>der</strong><br />

Deutschen Reichsbahn im Jahre 1938. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 15 (1939), H. 1, S. 1–8.<br />

[2] Behmann, U.; Koeltzsch, W.: <strong>Bahnen</strong>ergienetzverbund<br />

Deutschland – Österreich – Schweiz. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

106 (2008), H. 3, S. 115–124.<br />

[3] Rauch, A.: Das Unterwerk Murnau <strong>der</strong> Deutschen Reichsbahn.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 1 (1925), H. 5, S. 141–150.<br />

112 (2014) Heft 4<br />

227

Nachrichten <strong>Bahnen</strong><br />

Teilelektrifizierung auf <strong>der</strong> Nah<strong>eb</strong>ahn<br />

Die 142 km lange <strong>DB</strong>-Strecke<br />

3511 Bingen Hbf (früher Bingerbrück)<br />

– Saarbrücken war von<br />

1960 bis 1969 vom Endpunkt<br />

her schrittweise bis zum letzten<br />

saarländischen Bahnhof (Bf)<br />

Türkismühle (km 92) elektrifiziert<br />

worden, wo bisher <strong>der</strong><br />

rheinland-pfälzische Regionalverkehr<br />

mit Diesletri<strong>eb</strong>zügen<br />

endet. Dieser soll im Dezember<br />

2014 ab Bf Heimbach (Nahe)<br />

(km 81) auf die inzwischen<br />

kommunal betri<strong>eb</strong>ene 9 km<br />

lange Strecke 3200 zum Bf<br />

Baumhol<strong>der</strong> umgelenkt werden.<br />

Umgekehrt wird <strong>der</strong> Betri<strong>eb</strong> mit<br />

Elektro-Tri<strong>eb</strong>zügen um 6 km bis<br />

Bf Neubrücke (Nahe) verlängert.<br />

Die Investitionen teilen sich<br />

das Saarland mit 6 Mio. und<br />

Rheinland-Pfalz mit 4 Mio. EUR.<br />

– Durchgehende Elektrifizierung<br />

vom Rhein her war in den<br />

1970er Jahren gescheitert, weil<br />

ein von Rheinland-Pfalz bereit<br />

gelegter fester Investitionszuschuss<br />

<strong>der</strong> <strong>DB</strong> nicht ausreichte.<br />

Das Vorhaben war teuer durch<br />

das Freimachen des Lichten<br />

Raumes in 13 zwischen 50 und<br />

500 m langen Tunneln; Feste<br />

Fahrbahn und Deckenstromschiene<br />

wurden damals noch<br />

abgelehnt. Auf <strong>der</strong> Strecke lag<br />

seinerzeit viel schwerer Militärverkehr<br />

zum und vom großen<br />

Panzertruppen-Übungsg<strong>eb</strong>iet<br />

bei Baumhol<strong>der</strong>.<br />

Koordinierte Verkehrspolitik?<br />

Die Bahnstrecke von Saarbrücken<br />

nach Ludwigshafen wird<br />

zufolge eines internationalen<br />

Abkommens <strong>der</strong>zeit abschnittsweise<br />

für 200 km/h Höchstgeschwindigkeit<br />

hergerichtet (<strong>eb</strong><br />

3/2014, S. 146). Die Baumaßnahmen<br />

sind in vollem Gange<br />

und stellenweise abgeschlossen.<br />

Anfang März wurde bei einem so<br />

genannten Bahn-Gipfel mit dem<br />

<strong>DB</strong>-Vorstandsvorsitzenden und<br />

<strong>der</strong> Regierung des Saarlandes bekannt,<br />

dass <strong>der</strong> Betreiber <strong>der</strong> gut<br />

g<strong>eb</strong>uchten TGV-ICE-Verbindung<br />

Paris Est – Saarbrücken – Frankfurt<br />

(Main) von den <strong>der</strong>zeit fünf täglichen<br />

Zugpaaren eines streichen<br />

will, sobald die Schnellfahrstrecke<br />

durch die Vogesen nach Straßburg<br />

fertig ist. Aufgrund <strong>der</strong> Vertragslage<br />

kann die <strong>DB</strong> hier nicht einseitig<br />

einspringen. Die Gesamtfahrzeit<br />

wird auf dem Weg über Karlsruhe<br />

voraussichtlich etwas kürzer als<br />

auf dem direkten Wege durch den<br />

Pfälzer Wald; außerdem liegt dann<br />

von <strong>der</strong> längeren Gesamtstrecke<br />

ein etwas größerer Teil in Frankreich<br />

als vorher. – Vom Saarland<br />

gefor<strong>der</strong>te bessere Fernverkehrsanbindungen<br />

nach Mannheim<br />

erklärte die <strong>DB</strong> als schwer zu<br />

erfüllen, weil die Strecke ang<strong>eb</strong>lich<br />

durch reichliche Regionalverkehrsbestellungen<br />

auch von Rheinland-<br />

Pfalz zu stark belegt wäre. Nicht<br />

erwähnt wurde, dass sie auch<br />

starken Güterverkehr trägt.<br />

<strong>DB</strong> bewirbt sich mit S-Bahn Berlin für die Ringbahn<br />

In Erwartung einer Teilausschreibung<br />

des Ringverkehrs <strong>der</strong> S-Bahn<br />

in Berlin hat <strong>der</strong> Aufsichtsrat <strong>der</strong><br />

<strong>DB</strong> dem Vorschlag des Konzernvorstands<br />

zugestimmt, die bereits<br />

begonnene Fahrzeugausschreibung<br />

fortzusetzen und ein Ang<strong>eb</strong>ot abzug<strong>eb</strong>en.<br />

Der Berliner Senat möchte<br />

für Ende 2017 den S-Bahn-Verkehr<br />

auf dem Ring und im Südosten Berlins<br />

mit neuen Fahrzeugen verg<strong>eb</strong>en<br />

haben (<strong>eb</strong> 2/2013, S. 72–73).<br />

U-Bahn-Zug C2 für München vorgestellt<br />

Bis 2015 wird die Münchner<br />

U-Bahn 21 neue U-Bahn-Züge<br />

C2 erhalten. Im F<strong>eb</strong>ruar wurde<br />

<strong>der</strong> erste von Siemens für<br />

die Münchner Verkehrsgesellschaft<br />

(MVG) g<strong>eb</strong>aute Zug <strong>der</strong><br />

Öffentlichkeit vorgestellt. Den<br />

sechsteiligen C2 unterscheidet<br />

unter an<strong>der</strong>em eine höhere<br />

Leistung, höhere Fahrgastkapazität<br />

und eine wesentlich<br />

verbesserte Beleuchtung von<br />

seinem Vorgänger C1, <strong>der</strong> seit<br />

2002 im Münchner U-Bahnnetz<br />

unterwegs ist. Das Design des<br />

C2 wurde bereits mehrfach<br />

ausgezeichnet, zum Beispiel<br />

mit dem Deutschen Designpreis,<br />

dem Universal Design Award<br />

2013 und dem Red Dot Award<br />

Bild: Siemens<br />

für Produktdesign (<strong>eb</strong> 4/2013,<br />

S. 220–221).<br />

228 112 (2014) Heft 4

<strong>Bahnen</strong> Nachrichten<br />

Straßenbahnfahrzeuge für Gmunden<br />

Mo<strong>der</strong>nisierung schwedischer<br />

Hochgeschwindigkeitszüge<br />

Die SJ lässt ihre 36 vorhandenen<br />

Hochgeschwindigkeitszüge<br />

X 2000 gründlich mo<strong>der</strong>nisieren,<br />

die seit Ende <strong>der</strong> 1980er Jahre<br />

fahren. ABB erhielt dabei den<br />

Auftrag, für 0,2 Mrd. EUR neue<br />

Die Stern & Hafferl Verkehrsgesellschaft<br />

hat für 30 Mio. EUR einen<br />

Auftrag über die Lieferung von elf<br />

Zweirichtungs-Straßenbahnfahrzeugen<br />

für die oberösterreichische<br />

Stadt Gmunden an Vossloh verg<strong>eb</strong>en.<br />

Vossloh Electrical Systems<br />

übernimmt die Rolle des Konsortialführers<br />

und liefert die komplette<br />

elektrische Ausrüstung. Das<br />

Design und die Montage erfolgt<br />

am Standort Valencia durch Vossloh<br />

Rail Vehicles. Nach <strong>der</strong> Ende<br />

2015 beginnenden Auslieferung<br />

soll Vossloh für 16 Jahre auch die<br />

Instandhaltung übernehmen.<br />

SJ-Tri<strong>eb</strong>züge X 2000 (Foto: ABB).<br />

elektrische Systeme zu entwickeln,<br />

zu liefern und von 2015<br />

bis 2019 in Schweden einzubauen.<br />

Engineering und Produktion<br />

<strong>der</strong> Teile werden überwiegend in<br />

Turgi und Genf ausgeführt.<br />

Stuttgart – Zürich<br />

ab 2017 im<br />

Stundentakt<br />

Der Fernverkehr zwischen<br />

Stuttgart und Zürich wird in<br />

zwei Etappen verbessert. Mit<br />

Fahrplanwechsel Ende 2015<br />

werden die Fahrzeiten um<br />

jeweils 30 min vorverlegt, sodass<br />

in den vergangenen Jahren<br />

eing<strong>eb</strong>üßte Anschlussbeziehungen<br />

sowohl in Stuttgart als auch<br />

in Zürich wie<strong>der</strong> hergestellt<br />

werden. Die maximal si<strong>eb</strong>en<br />

Zugpaare werden wie in den<br />

letzten Jahren aus Eurocity-Refit-<br />

Wagen <strong>der</strong> SBB g<strong>eb</strong>ildet sein<br />

und unverän<strong>der</strong>t knapp 3 h für<br />

die Gesamtstrecke benötigen.<br />

Zum Fahrplanwechsel Ende<br />

2017 wird <strong>der</strong> Fernverkehr mit<br />

neuen IC-Doppelstockzügen<br />

<strong>der</strong> <strong>DB</strong> auf einen Stundentakt<br />

verdichtet. Hierfür und für<br />

weiteren Verkehr in Baden-Württemberg<br />

hat die <strong>DB</strong> Ende 2013<br />

bei Bombardier Transportation,<br />

im Anschluss an 27 <strong>der</strong>artige<br />

Züge für den innerdeutschen<br />

Verkehr (<strong>eb</strong> 1-2/2011, S. 83–86)<br />

17 weitere IC-Doppelstockzüge<br />

bestellt. Diese bekommen auch<br />

schweizerische Zugsicherung<br />

und Stromabnehmer. – Von<br />

1999 bis 2010 waren in <strong>der</strong><br />

Relation Stuttgart – Zürich<br />

ICE-T-Tri<strong>eb</strong>züge <strong>Baureihe</strong> 415<br />

und später auch 411 eingesetzt,<br />

davon bis 2008 mit aktivierter<br />

Neigetechnik.<br />

Jointventure für Fahrzeug ausschreibung<br />

<strong>der</strong> Moskauer U-Bahn<br />

Die Wagen <strong>der</strong> Moskauer U-Bahn<br />

sollen mo<strong>der</strong>nisiert und um<br />

mehr als 2 000 Neufahrzeuge<br />

ergänzt werden. Die Vergabe des<br />

Auftrages wird vermutlich an den<br />

Nachweis lokaler Wertschöpfung<br />

g<strong>eb</strong>unden sein. In Vorbereitung<br />

auf die Ausschreibung haben<br />

Siemens und die Russian Machines<br />

Corporation ein Jointventure<br />

in <strong>der</strong> Region Moskau gegründet.<br />

Zunächst bringen beide Firmen<br />

insgesamt 800 Mitarbeiter und<br />

rund 160 Mio. EUR ein. Ab 2017<br />

könnte die Produktion in Russland<br />

anlaufen, eventuell unterstützt<br />

durch das Siemens-Werk<br />

in Wien.<br />

112 (2014) Heft 4<br />

229

Nachrichten <strong>Bahnen</strong><br />

Fahrerloser Metrobetri<strong>eb</strong> in Singapur<br />

Die Regierung von Singapur<br />

investiert im Rahmen des Programms<br />

Masterplan 2030 rund<br />

28 Mrd. USD in die Erweiterung<br />

des Schienennetzes auf insgesamt<br />

280 km Streckenlänge.<br />

Aktuell ist Singapurs Metronetz<br />

etwa 180 km lang und<br />

wird täglich von rund 2,5 Mio.<br />

Pendlern genutzt. Die neue,<br />

42 km lange und 34 Stationen<br />

umfassende Downtown-Linie<br />

wird ab 2017 die Wohnviertel<br />

im Nordwesten und Osten mit<br />

Singapurs Innenstadt verbinden<br />

und täglich 0,5 Mio. Fahrgäste<br />

transportieren. Nachdem<br />

eine erste Teilstrecke innerhalb<br />

des Zentrums bereits eröffnet<br />

wurde, soll 2015 ein zweiter<br />

16 km langer Abschnitt und<br />

2017 ein dritter 21 km langer<br />

in Betri<strong>eb</strong> gehen. Für den<br />

fahrerlosen Betri<strong>eb</strong> liefert und<br />

installiert Siemens das automatische<br />

Zugsicherungssystem<br />

Trainguard Sirius CBTC, dazu<br />

elektronische Stellwerke Typ<br />

Trackguard Westrace MK2 und<br />

für die automatische Zugüberwachung<br />

das Betri<strong>eb</strong>sleitsystem<br />

Controlguide Rail 9000. Auch<br />

errichtet das Unternehmen<br />

die <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

mit DC 750 V. Die Einspeisung<br />

erfolgt aus dem 66-kV-Netz<br />

und ein 22-kV-Ring versorgt<br />

die Traktionsunterwerke, die<br />

Bahnhöfe und das Depot.<br />

Radsatzgetri<strong>eb</strong>e für neue britische<br />

Hochgeschwindigkeitszüge<br />

Fotos: Voith Turbo<br />

Großbritannien mo<strong>der</strong>nisiert<br />

mit dem<br />

Intercity Express<br />

Programme<br />

(IEP) bis<br />

2017 einen Teil<br />

seiner Fernverkehrsflotte. Dabei<br />

werden in einem <strong>der</strong> größten<br />

Hochgeschwindigkeitsprojekte<br />

in Europa ältere Züge durch<br />

122 Tri<strong>eb</strong>züge von Hitachi<br />

abgelöst. Die neuen Züge sind<br />

teils rein elektrisch und teils<br />

bimodal, die Höchstgeschwindigkeit<br />

ist rund 200 km/h.<br />

Alle Treibradsätze bekommen<br />

das einstufige Radsatzgetri<strong>eb</strong>e<br />

SE-369 von Voith, das mit<br />

Leichtmetallgehäuse um rund<br />

ein Drittel leichter ist als mit<br />

Stahlgussgehäuse. Noch 2014<br />

werden 44 Prototypen nach<br />

Japan geliefert und von 2015<br />

bis 2017 gehen 800 Getri<strong>eb</strong>e<br />

an den von Hitachi ausgewählten<br />

britischen Radsatzhersteller.<br />

Ab Ende 2017 sollen die ersten<br />

57 Züge an die Betreibergesellschaft<br />

Great Western Main Line<br />

und ab 2018 weitere 35 an die<br />

East Coast Main Line geliefert<br />

werden.<br />

Strategischer Verkehrskorridor in Schottland<br />

Ein Edinburgh to Glasgow<br />

Improvement Plan (EGIP) über<br />

650 Mio. GBP enthält die Elektrifiziering<br />

<strong>der</strong> Hauptstrecke vom<br />

Bahnhof Edinburgh Waverly<br />

über Falkirk High zum Bahnhof<br />

Glasgow Queen Street. Die<br />

Arbeit soll im Juni 2014 und <strong>der</strong><br />

elektrische Betri<strong>eb</strong> 2016 beginnen.<br />

Auf <strong>der</strong> Strecke ist nur in<br />

einem Tunnel <strong>der</strong> lichte Raum<br />

herzustellen.<br />

230 112 (2014) Heft 4

<strong>Bahnen</strong> Nachrichten<br />

Hochgeschwindigkeitszüge <strong>Velaro</strong> für die Türkei<br />

Von den 16 Tri<strong>eb</strong>zügen <strong>Velaro</strong><br />

D, die die <strong>DB</strong> als <strong>Baureihe</strong><br />

<strong>407</strong> bei Siemens bestellt hat<br />

(siehe Fokus Praxis in diesem<br />

Heft, Seiten 164–165) waren<br />

die mit den Nummern 711,<br />

713, 715 und 717 im Dezember<br />

2013 und sind die mit den<br />

Nummern 709, 710, 713 und<br />

716 von Januar bis März 2014<br />

geliefert worden. Der Zug mit<br />

<strong>der</strong> Nummer 701 war in <strong>der</strong><br />

Türkei vorgeführt worden und<br />

ist schon an die TCDD überg<strong>eb</strong>en,<br />

die inzwischen sechs<br />

weitere bestellt hat. Im Zusammenhang<br />

mit <strong>der</strong>en Fertigung<br />

wird auch <strong>der</strong> als Kompensation<br />

vereinbarte 17. Zug für die <strong>DB</strong><br />

g<strong>eb</strong>aut; ein Termin dafür steht<br />

noch nicht fest.<br />

Lokomotivdurchlauf Rotterdam – Provinz Mailand<br />

BLS Cargo hat mit dem schweizerischen<br />

Eisenbahnverkehrsunternehmen<br />

(EVU) railCare<br />

elektrische Lokomotiven Re<br />

425 und Re 465, die nur in <strong>der</strong><br />

Schweiz fahren können, gegen<br />

Vierspannungslokomotiven<br />

<strong>Baureihe</strong> (BR) 186 DACHINL<br />

getauscht. Das Kunstwort ist<br />

aus den internationalen Kraftfahrzeugkennzeichen<br />

<strong>der</strong> fünf<br />

Län<strong>der</strong> zusammengesetzt, in<br />

denen diese BR zugelassen ist.<br />

BLS Cargo konnte dadurch von<br />

dem EVU European Rail Shuttle<br />

einen Auftrag für durchgehende<br />

Transporte von wöchentlich<br />

24 Containerzügen zwischen<br />

Rotterdam und Melzo (Provinz<br />

Mailand) gewinnen. Der Laufplan<br />

besteht aus 21 Stunden<br />

Einsatzzeit und drei Stunden<br />

Stilllager an sechs Tagen in<br />

<strong>der</strong> Woche. Frühere Aquisitionsversuche<br />

hierfür waren an<br />

den Lokomotivwechseln in den<br />

Grenzbahnhöfen gescheitert;<br />

weil die dabei eingesetzten<br />

Lokomotiven auf paarige Verkehre<br />

gekuppelt waren, musste<br />

ein pünktlich angekommener<br />

Zug auf einen verspäteten <strong>der</strong><br />

Gegenrichtung warten.<br />

Baubeginn Gommerleitung<br />

In <strong>der</strong> Schweiz haben Bundesgericht<br />

und Bundesverwaltungsgericht<br />

im Herbst 2013 definitiv die<br />

Teilabschnitte Bitsch/Massaboden<br />

– Mörel und Fiesch – Ulrichen <strong>der</strong><br />

Gommerleitung genehmigt. Diese<br />

kann nunmehr als Freileitung<br />

g<strong>eb</strong>aut werden und wird n<strong>eb</strong>en<br />

Drehstromkreisen auch eine<br />

einschleifige SBB-Übertragungsleitung<br />

tragen. Swissgrid startet<br />

nun die Arbeiten hierfür. Ein<br />

kurzer Abschnitt zwischen Bitsch<br />

und Termen soll noch im Herbst<br />

2014 realisiert werden, sonst soll<br />

auf den bewilligten Abschnitten<br />

im Frühjahr 2014 gerodet und im<br />

Früjahr 2015 gegründet werden.<br />

Für den Zwischenabschnitt Mörel<br />

– Fiesch sind gemäß Bundesgerichtsurteil<br />

noch eine teilweise<br />

Verkabelung sowie eine separate<br />

SBB-Freileitung zu prüfen. Die<br />

Kabelstudie soll bis Herbst 2014<br />

Prof. Dr. Heinrich Brakelmann,<br />

Universität Duisburg-Essen, im<br />

Auftrag von Swissgrid erstellen.<br />

– Die Leitungen sind für<br />

den 50-Hz-Energietransit von<br />

Frankreich nach Italien und für<br />

den 16,7-Hz-Netzbetri<strong>eb</strong> <strong>der</strong><br />

SBB wichtig, beide bewiesen<br />

durch jeweils einen spektakulären<br />

Netzzusammenbruch vor einigen<br />

Jahren.<br />

Grafik: SBB<br />

112 (2014) Heft 4<br />

231

Nachrichten <strong>Bahnen</strong><br />

US-Großauftrag für Diesellokomotiven<br />

Designentwurf: Siemens<br />

Foto:<br />

Siemens<br />

Die Verkehrsministerien <strong>der</strong><br />

US-Bundesstaaten Illinois,<br />

Kalifornien, Michigan, Missouri<br />

und Washington haben für den<br />

Schienenpersonenverkehr mit<br />

Geschwindigkeiten bis 200 km/h<br />

Siemens mit <strong>der</strong> Lieferung<br />

von 32 dieselelektrischen<br />

Lokomotiven für 225 Mio. USD<br />

(165 Mio. EUR) beauftragt, die<br />

ab Herbst 2016 bis Mitte 2017<br />

ausgeliefert werden sollen; dazu<br />

gehört eine Option über weitere<br />

75 Stück für den Regional- und<br />

150 Stück für den Fernverkehr.<br />

Für das Unternehmen bedeutet<br />

das den Einstieg in den<br />

Straßenbahn fahrzeuge<br />

Avenio für Den Haag<br />

US-Markt für dieselelektrische<br />

Lokomotiven. Entwurf und<br />

Ang<strong>eb</strong>ot basieren auf den Plattformen<br />

Eurosprinter, Eurorunner<br />

und Vectron. Primärantri<strong>eb</strong> wird<br />

ein 3,2-MW-Dieselmotor mit 16<br />

Zylin<strong>der</strong>n und 95 l Hubraum von<br />

Cummins, Columbus (Indiana);<br />

er erfüllt die strengen Anfor<strong>der</strong>ungen<br />

<strong>der</strong> US-Abgasnorm<br />

Stufe 4, die ab 2015 gilt. Auch<br />

alle an<strong>der</strong>en Komponenten<br />

kommen nur aus den USA. Die<br />

Lokomotiven werden etwa 120 t<br />

schwer und können mit 290 kN<br />

anfahren. G<strong>eb</strong>aut werden sie im<br />

Werk Sacramento (Kalifornien).<br />

Der Nahverkehrsbetreiber HTM<br />

hat bei Siemens für 55 Mio. EUR<br />

weitere 20 Nie<strong>der</strong>flur-Straßenbahnfahrzeuge<br />

Typ Avenio für<br />

Den Haag aus einer Option<br />

bestellt, die im Herbst 2011 bei<br />

einem Auftrag über 40 dieser<br />

Fahrzeuge vereinbart war. HTM<br />

war weltweit <strong>der</strong> erste Kunde für<br />

diesen Typ. G<strong>eb</strong>aut werden die<br />

Fahrzeuge im Werk Wien.<br />

Trolleybusse für<br />

Seattle und San<br />

Francisco<br />

Der kanadische Bushersteller<br />

New Flyer, Winnipeg, wird<br />

an King County Metro Transit,<br />

die den Busverkehr in Seattle<br />

betreibt, 141 Busse Xcelsior<br />

liefern, und zwar teils 12 m lange<br />

XT40 und teils 18 m lange<br />

XT60 sowie an Muni MTA, San<br />

Francisco, 60 Stück XT60; für<br />

bis zu 330 weitere Beschaffungen<br />

wurden Optionen vereinbart.<br />

Vossloh Electrical Systems<br />

liefert dabei für 51 Mio. USD<br />

das komplette Traktionssystem,<br />

zu dem unter an<strong>der</strong>em<br />

Notfahrbatterien und Stromabnehmer<br />

OSA 500 gehören. Ein<br />

erster Prototyp soll im dritten<br />

Quartal 2014 geliefert werden,<br />

die ganzen Serien bis 2016. Die<br />

Konnditionen entsprechen den<br />

Bestimmungen Buy America,<br />

sodass die Fahrzeuge wie die<br />

elektrischen Kernkomponenten<br />

in den USA gefertigt werden.<br />

Die beiden Herstellerpartner<br />

haben schon 262 Trolleybusse<br />

nach Vancouver und 38 nach<br />

Philadelphia geliefert.<br />

232 112 (2014) Heft 4

Energie und Umwelt Nachrichten<br />

Betri<strong>eb</strong> alpha ventus und Anschlussprojekte<br />

TABELLE<br />

Windparks mit 3,6-MW-Turbinen.<br />

Bauherr EWE Vattenfall E.ON<br />

Park Riffgatt Dan Tysk Amrumbank West<br />

Lage vor Borkum westlich Sylt nördlich Helgoland<br />

Leistung 108 MW 288 MW 288 MW<br />

Stand Anfang<br />

2014<br />

seit F<strong>eb</strong>ruar<br />

2014 am Netz<br />

ab Frühjahr 2014<br />

Maschineninstallation<br />

ab Januar 2014<br />

Fundamentbau<br />

Der erste deutsche Offshore-<br />

Windpark alpha ventus liegt<br />

45 km vor Borkum und besteht<br />

aus je sechs 5-MW-Windturbinen<br />

Typ Areva Wind m 5000 und Typ<br />

REpower 5 M. Der Prob<strong>eb</strong>etri<strong>eb</strong><br />

wurde 2009 und <strong>der</strong> Regelbetri<strong>eb</strong><br />

im April 2010 aufgenommen<br />

[1]. Bis Anfang 2014 hat <strong>der</strong><br />

Park rund 1 TWh in das Übertragungsnetz<br />

gespeist. Die Erg<strong>eb</strong>nisse<br />

dieser Anlage fließen in die<br />

Konstruktion, Bau und Betri<strong>eb</strong><br />

weiterer Anlagen ein. EWE, E.ON<br />

und Vattenfall hatten für dieses<br />

Projekt die Deutsche Offshore-<br />

Testfeld und Infrastruktur (DOTI)<br />

gegründet. Sie betreiben o<strong>der</strong><br />

realisieren <strong>der</strong>zeit drei Folgeprojekte<br />

(Tabelle).<br />

Instandhaltung alpha ventus (Foto: alpha ventus/Matthias Ibeler).<br />

[1] Behmann, U.: Windenergiepark<br />

alpha ventus. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

108 (2010), H. 5, S. 226–<br />

229; H. 11, S. 532.<br />

Photovoltaikanlagen und Netzstabilität<br />

Nach den bis Ende 2011<br />

geltenden Anschlussregeln<br />

mussten sich die Wechselrichter<br />

von Photovoltaikanlagen (PVA)<br />

beim Überschreiten von 50,2 Hz<br />

Netzfrequenz automatisch<br />

vom Netz trennen. Seit einigen<br />

Jahren ist aber die Gesamtleistung<br />

aller PVA in Deutschland<br />

so groß, dass <strong>der</strong>en zeitgleiches<br />

Abschalten die Stabilität des<br />

europäischen Verbundnetzes<br />

gefährden kann. Deshalb müssen<br />

gemäß Systemstabilitätsverordnung<br />

(SysStabV) vom 20.<br />

Juli 2012 bis Dezember 2014 in<br />

Deutschland rund 0,4 Mio. PVA<br />

mit über 1 Mio. Wechselrichtern<br />

umgerüstet werden. Im<br />

Wesentlichen betroffen sind<br />

PVA mit >10 kW p , die nach dem<br />

30. August 2005 ans Nie<strong>der</strong>spannungsnetz<br />

gegangen sind.<br />

Bei den Umrüstungen wird <strong>der</strong><br />

zulässige Frequenzbereich mit<br />

einer Kennlinienfunktion nach<br />

<strong>der</strong> seit 1. Januar 2012 verbindlichen<br />

VDE-Anwendungsregel<br />

N 4105 eingestellt. Die Hersteller<br />

von PVA-Wechselrichtern<br />

haben entsprechende Aktionen<br />

gestartet.<br />

Unternehmen Nachrichten<br />

Neues Logistikzentrum in Salzgitter<br />

Auf dem Werksgelände in Salzgitter<br />

lässt Alstom ein neues<br />

3 ha großes Logistikzentrum für<br />

Lagerung und Verwaltung von<br />

Bauteilen für Schienenfahrzeuge<br />

errichten, das Ende 2014 fertig<br />

sein soll. Geplant, realisiert und<br />

für 15 Jahre an Alstom vermietet<br />

wird es vom Hamburger Immobilien-Entwickler<br />

Garbe Logistic.<br />

112 (2014) Heft 4<br />

233

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Für Schüler / Studenten (gegen Nachweis) zum Vorzugspreis<br />

als Heft für € 118,13 zzgl. Versand<br />

(Deutschland: € 30,- / Ausland: € 35,-).<br />

als ePaper (Einzellizenz) für € 118,13<br />

als Heft + ePaper für € 183,56 inkl. Versand<br />

(Deutschland) / € 188,56 (Ausland).<br />

Alle Preise sind Jahrespreise und verstehen sich inklusive Mehrwertsteuer. Nur wenn ich nicht bis 8 Wochen<br />

vor Bezugsjahresende kündige, verlängert sich <strong>der</strong> Bezug zu regulären Konditionen um ein Jahr.<br />

Firma/Institution<br />

Vorname, Name des Empfängers<br />

Straße / Postfach, Nr.<br />

Land, PLZ, Ort<br />

Antwort<br />

Leserservice <strong>eb</strong><br />

Postfach 91 61<br />

97091 Würzburg<br />

Telefon<br />

E-Mail<br />

Branche / Wirtschaftszweig<br />

Telefax<br />

Wi<strong>der</strong>rufsrecht: Sie können Ihre Vertragserklärung innerhalb von zwei Wochen ohne Angabe von Gründen in Textform (z.B.<br />

Brief, Fax, E-Mail) o<strong>der</strong> durch Rücksendung <strong>der</strong> Sache wi<strong>der</strong>rufen. Die Frist beginnt nach Erhalt dieser Belehrung in Textform. Zur<br />

Wahrung <strong>der</strong> Wi<strong>der</strong>rufsfrist genügt die rechtzeitige Absendung des Wi<strong>der</strong>rufs o<strong>der</strong> <strong>der</strong> Sache an den Leserservice <strong>eb</strong>, Postfach<br />

9161, 97091 Würzburg.<br />

✘<br />

Ort, Datum, Unterschrift<br />

PAEBAH2014<br />

Nutzung personenbezogener Daten: Für die Auftragsabwicklung und zur Pflege <strong>der</strong> laufenden Kommunikation werden personenbezogene Daten erfasst und gespeichert. Mit dieser Anfor<strong>der</strong>ung erkläre ich mich damit einverstanden,<br />

dass ich vom DIV Deutscher Industrieverlag o<strong>der</strong> vom Vulkan-Verlag per Post, per Telefon, per Telefax, per E-Mail, nicht über interessante, fachspezifische Medien und Informationsang<strong>eb</strong>ote informiert und beworben werde.<br />

Diese Erklärung kann ich mit Wirkung für die Zukunft je<strong>der</strong>zeit wi<strong>der</strong>rufen.

Personen Nachrichten<br />

Hermann Wolters 80 Jahre<br />

Am 2. F<strong>eb</strong>ruar hat Dipl.-Ing.<br />

Hermann Wolters sein 80.<br />

L<strong>eb</strong>ensjahr vollendet. Er war<br />

1961 bei <strong>der</strong> <strong>DB</strong> eingetreten,<br />

nach den üblichen Pflichtstationen<br />

1974 Abteilungsleiter<br />

Elektrotechnik im Bundesbahn-<br />

Zentralamt München und<br />

1979 Abteilungsleiter Maschinen-<br />

und Elektrotechnik sowie<br />

zugleich Vizepräsident <strong>der</strong><br />

Bundesbahndirektion München<br />

geworden. Ab 1985 leitete er<br />

in Frankfurt (Main) und Mainz<br />

den Gesamtbereich Werke <strong>der</strong><br />

<strong>DB</strong> und wurde 1994 Leiter des<br />

Geschäftsbereichs Werke und<br />

Vorstandsmitglied <strong>der</strong> Deutschen<br />

Bahn AG. Als herausragende<br />

Eigenschaft kennt man<br />

– in seiner Ebene durchaus<br />

kontrastreich – sein ruhiges Auftreten<br />

und besonnenes Reden,<br />

Markenzeichen war ein Mini-Taschenrechner<br />

für Blitzchecks, ob<br />

vorgetragene Zahlen plausibel<br />

waren. In <strong>der</strong> Doppelfunktion<br />

als Bereichsvorstand von Deutscher<br />

Bundesbahn und Deutscher<br />

Reichsbahn bekam Wolters<br />

die undankbare Aufgabe, die<br />

enormen Überkapazitäten bei<br />

den Fahrzeugwerkstätten abzubauen.<br />

Dem intervenierenden<br />

Ministerpräsidenten eines Bundeslandes<br />

empfahl er einmal, er<br />

möge doch mit seinen Amtskollegen<br />

abgestimmt vorschlagen,<br />

welche Werke in Deutschland<br />

bestehen bleiben sollten. Zu<br />

den harten Entscheidungen gehörten<br />

auch personelle, aber die<br />

eine o<strong>der</strong> an<strong>der</strong>e Führungskraft<br />

aus seinem Bereich verdankte<br />

ihm noch einige Jahre dienstliches<br />

Überl<strong>eb</strong>en. In seiner letzten<br />

Funktion musste Wolters sogar<br />

seinen eigenen gut organisierten<br />

Geschäftsbereich auflösen,<br />

damit alle Fahrzeugwerkstätten<br />

aus undurchsichtigen Motiven<br />

den drei Transportbereichen<br />

zugeschlagen werden konnten.<br />

Wie zu erwarten und zum<br />

Glück wurde einige Jahre später<br />

wenigstens die schwere Instandhaltung<br />

wie<strong>der</strong> organisatorisch<br />

zusammengeführt. Von Wolters‘<br />

Ehrenämtern im Laufe eines<br />

Vierteljahrhun<strong>der</strong>ts sollen hier<br />

nur die als Redakteur EB – <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> (<strong>eb</strong> 8-9/2013,<br />

S. 488), Lehrbeauftragter an <strong>der</strong><br />

Technischen Universität München<br />

und Vorstandsmitglied<br />

sowie zeitweilig 1. Vorsitzen<strong>der</strong><br />

des Verbandes Deutscher Elektrotechniker<br />

genannt werden.<br />

Be<br />

Das Verfassen von Geschäftsbriefen<br />

08.04.2014 Kundenorientiert und effektiv<br />

Berlin<br />

korrespondieren!<br />

Normgerechtes Anwenden und Beurteilen von<br />

zerstörungsfreien Prüfverfahren<br />

14.-15.04.2014 in Zusammenarbeit mit <strong>der</strong><br />

Berlin<br />

Deutschen Gesellschaft für<br />

Zerstörungsfreie Prüfung e.V.<br />

Innovative Fahrzeugakustik heute<br />

15.-16.05.2014<br />

Dresden<br />

Störungen am Bau rechtzeitig<br />

erkennen und vermeiden<br />

20.05.2014 Vertiefungsseminar zur VOB/B<br />

Berlin<br />

Vergabe von Bauleistungen rechtssicher<br />

handhaben<br />

23.04.2014 Ein Seminar für Auftragg<strong>eb</strong>er<br />

Berlin<br />

und Auftragnehmer<br />

Funktionaler Leichtbau<br />

Haus <strong>der</strong> Technik am Alexan<strong>der</strong>platz<br />

Karl-Li<strong>eb</strong>knecht-Str. 29, 10178 Berlin<br />

Fon: +49 30 3949-3411, Fax: -3437<br />

E-Mail: h.cramer-jekosch@hdt-essen.de<br />

Internet: www.hdt-berlin.de<br />

05.-07.05.2014 Konstruktionsprinzipien –<br />

Berlin Gewichtsminimierung –<br />

Steifigkeitsoptimierung –<br />

Kostensenkung<br />

Tagung: Aktive Strömungsbeeinflussung<br />

12.-13.05.2014 Berlin <br />

112 (2014) Heft 4<br />

235

Nachrichten Berichtigungen<br />

zu „Elektrobus-<br />

Projekt TOSA ...“ in <strong>eb</strong><br />

1-2/2014 auf Seite 11<br />

Die Schnelladung liefert nicht<br />

1,7 kWh, son<strong>der</strong>n nur 0,17 kWh.<br />

zu „<strong>Elektrische</strong> Lokomotiven ...“ in <strong>eb</strong> 1-2/2014<br />

Tabelle auf Seite 14<br />

Die <strong>Baureihe</strong> (BR) 139 wurde<br />

bis 1965 geliefert und die<br />

BR 151 bis 1977. Von den Zweistromlokomotiven<br />

BR 180 kam<br />

die erste 1988, die Serie aber<br />

erst 1991.<br />

Nachrichten Blindleistung<br />

Nestwärme und<br />

Kin<strong>der</strong>sicherung<br />

Endlich auch Nutzung des<br />

3AC-Gegensystems<br />

(aus Übersicht elektrischer <strong>Bahnen</strong> in Süd- und Mittelamerika in EB 1964).<br />

Fahrleitung <strong>der</strong> Compagnie Midi (Foto: C. Courtois).<br />

Londoner Wetter<br />

„Tagung über Adhäsionsprobleme<br />

<strong>der</strong> Eisenbahnen in London am 27.<br />

und 28. November 1963“ (Überschrift<br />

eines Beitrags in EB 1964).<br />

Luxus pur<br />

„Mit Investitionen von rund<br />

300 000 Millionen Euro wird im<br />

Saarland erstmals eine Privatbahn<br />

die Strecke von Saarbrücken<br />

nach Frankfurt über Mainz<br />

bedienen.“ (aus Saarbrücker<br />

Zeitung vom 3. F<strong>eb</strong>ruar 2014).<br />

Vergleichsfall Bärenzwinger<br />

„ ... kurz nach 01.30 Uhr ... wollte<br />

<strong>der</strong> angetrunkene Mann seiner<br />

Begleiterin einen Seiltanz auf <strong>der</strong><br />

SBB-Fahrleitung vorführen. Dazu<br />

sprang er über das Gelän<strong>der</strong><br />

von <strong>der</strong> Spinnereibrücke auf das<br />

Schutzdach über <strong>der</strong> Fahrleitung.<br />

Trotz Warnungen seiner Begleiterin<br />

setzte <strong>der</strong> Mann den Fuss<br />

auf das Tragseil <strong>der</strong> Fahrleitung.<br />

... Durch seine Begleiterin und<br />

einen Passanten konnte das Feuer<br />

gelöscht werden ...“ (schweizerische<br />

Pressemeldung vom<br />

4. F<strong>eb</strong>ruar 2014).<br />

236 112 (2014) Heft 4

Auch unter<br />

www.<strong>eb</strong>-info.eu<br />

Unternehmensportrait/<br />

Recruiting<br />

in <strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

Präsentieren Sie Ihr Unternehmen in<br />

<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> und auf<br />

unserer W<strong>eb</strong>präsenz www.<strong>eb</strong>-info.eu.<br />

Gewinnen Sie qualifizierte Fachkräfte aus den<br />

Bereichen Entwicklung, Bau, Betri<strong>eb</strong> und<br />

Instandhaltung elektrischer <strong>Bahnen</strong> und neuer<br />

Verkehrssysteme mit den Schwerpunkten<br />

Energieversorgung und elektrische Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge.<br />

Folgende Unternehmen stellen sich vor:<br />

Ihre Ansprechpartner im Verlag:<br />

Kirstin Sommer<br />

VERLAGSLEITUNG & MEDIABERATUNG<br />

Telefon: +49 89 203 53 66-36, Telefax: +49 89 203 53 66-99<br />

E-Mail: sommer@di-verlag.de<br />

Angelika Weingarten<br />

MEDIABERATUNG<br />

Telefon: +49 89 203 53 66-13, Telefax: +49 89 203 53 66-99<br />

E-Mail: weingarten@di-verlag.de<br />

www.<strong>eb</strong>-info.eu

Unternehmensportrait Balfour Beatty Rail GmbH<br />

Garmischer Str. 35<br />

81373 München<br />

www.bbrail.de<br />

info.de@bbrail.com<br />

Balfour Beatty Rail GmbH<br />

Balfour Beatty Rail GmbH ist einer <strong>der</strong> führenden<br />

Anbieter in <strong>der</strong> Systemauslegung und -optimierung,<br />

Planung, Integration, Realisierung, Wartung und Instandhaltung<br />

<strong>der</strong> Eisenbahninfrastruktur. Er bietet<br />

das gesamte Spektrum – beginnend von <strong>der</strong> ersten<br />

Fragestellung bis hin zur Umsetzung von Komplettlösungen<br />

in den Bereichen systemtechnische<br />

Auslegung, Fahrleitung, <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung,<br />

50 Hz-Anlagen, Signaltechnik, Großgeräte und<br />

Gleisanlagen. Als ingenieurgetri<strong>eb</strong>enes Technologieunternehmen<br />

ist <strong>der</strong> Bahninfrastrukturausrüster<br />

Balfour Beatty Rail GmbH seit über 100 Jahren eine<br />

feste Größe in <strong>der</strong> Bahnindustrie, weltweit. Mit<br />

eigenen Produkten und Systemen und dem Know-<br />

How aus <strong>der</strong> gesamten Historie ist Balfour Beatty<br />

Rail GmbH ein Treiber von innovativen Lösungen<br />

für die Bedarfe <strong>der</strong> Kunden. Die Anfor<strong>der</strong>ungen des<br />

Kunden stehen dabei stets im Vor<strong>der</strong>grund.<br />

Über den Arbeitg<strong>eb</strong>er<br />

Firmengröße: 1.700 Mitarbeiter<br />

Branche: Bauindustrie, Energieversorgung, Elektrotechnik<br />

Kompetenzen: Gesamtleistungen <strong>der</strong> <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung, Systemtechnik, Fahrleitungen,<br />

Stromversorgung, Gleisbau, Services<br />

Benefits<br />

• För<strong>der</strong>programm für Schulen: Balfour Beatty Rail hat das Projekt „Balfour Beatty Rail Partnerschule“<br />

ins L<strong>eb</strong>en gerufen. Das Unter nehmen übernimmt dabei gesellschaftliche Verantwortung im<br />

Einklang mit den Unternehmens werten und unterstützt Schulprojekte in <strong>der</strong> direkten Umg<strong>eb</strong>ung<br />

seiner Unternehmensstandorte.<br />

• Praktika, Werkstudententätigkeiten, Bachelor-/Masterarbeiten in allen Bereichen, individuelle<br />

Traineeprogramme für Einsteiger<br />

Ansprechpartner<br />

Michael Lotz<br />

Fon: +49 234 29844-210<br />

Fax: +49 234 29844-224<br />

E-Mail: personal@bbrail.com<br />

Internet: http://karriere.bbrail.de/<br />

Standorte<br />

81373 München, Garmischer Str. 35<br />

10247 Berlin, Pettenkoferstr. 4a<br />

44799 Bochum, Wasserstr. 221<br />

38112 Braunschweig, Schmalbachstr. 17<br />

63067 Offenbach/Main, Frankfurter Str. 111<br />

39418 Staßfurt, Maybachstr. 16

SIGNON Unternehmensportrait<br />

SIGNON Deutschland GmbH<br />

SIGNON steht für ein einzigartiges Portfolio an Consulting-<br />

und Engineering-Leistungen für die Ausrüstungstechnik<br />

des internationalen Schienenverkehrs.<br />

Wir beraten, begleiten und unterstützen Bahnbetreiber<br />

und Infrastrukturunternehmen, Systemlieferanten,<br />

Zulassungsbehörden und Ministerien weltweit<br />

entlang <strong>der</strong> gesamten Prozesskette Planung,<br />

Realisierung und Betri<strong>eb</strong>.<br />

Um dem wachsenden Projektumfang gerecht zu<br />

werden, suchen wir engagierte neue Kolleginnen<br />

und Kollegen zur Verstärkung unseres Teams. Wir<br />

bieten ein hoch interessantes Umfeld, ausgezeichnete<br />

Perspektiven, spannende Projekte auf <strong>der</strong><br />

ganzen Welt und nicht zuletzt die einzigartige<br />

Chance, die Zukunft <strong>der</strong> weltweiten <strong>Bahnen</strong> mit<br />

zu gestalten.<br />

Über den Arbeitg<strong>eb</strong>er<br />

Firmengröße: 170 Mitarbeiter<br />

Branche: Ingenieur-Unternehmen, Engineering und Consulting<br />

Kompetenzen: Leit- und Sicherungstechnik, <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung, Fahrzeugtechnik, IT-Lösungen<br />

Leistungen: Planungsleistungen, Studien, Simulationen, Gutachten, Risikoanalysen, Bauüberwachung<br />

Benefits<br />

Mitwirkung an interessanten Projekten im In- und Ausland, Einglie<strong>der</strong>ung in motivierte Teams, Einsatzmöglichkeiten<br />

an verschiedenen Standorten, auch in <strong>der</strong> Schweiz und in Österreich, umfangreiche Weiterbildungsmöglichkeiten,<br />

leistungsgerechtes Gehalt, flexible Arbeitszeiten, betri<strong>eb</strong>liche Altersvorsorge, weitere<br />

Leistungen wie beispielsweise Firmenticket, auf Wunsch Einsatzmöglichkeit im außereuropäischen Ausland<br />

Ansprechpartner<br />

Klaus Orphal<br />

Fon: +49 30 247387-32<br />

Fax: +49 30 247387-11<br />

E-Mail:<br />

klaus.orphal@signon-group.com<br />

Internet: www.signon-group.com<br />

Standorte<br />

10117 Berlin, Deutschland, Schützenstraße 15-17<br />

47051 Duisburg, Deutschland, Neudorfer Straße 41<br />

01099 Dresden, Deutschland, Königsbrücker Straße 34 und 49<br />

80339 München, Deutschland, Barthstraße 16<br />

1010 Wien, Österreich, Elisabethstraße 1/202<br />

8048 Zürich, Schweiz, Aargauerstrasse 250

Impressum<br />

<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

Gegründet 1903 von Prof. Wilhelm Kübler,<br />

Königlich Sächsische Technische Hochschule zu Dresden.<br />

Herausg<strong>eb</strong>er:<br />

Dipl.-Ing. Thomas Groh, Geschäftsführer, <strong>DB</strong> Energie GmbH, Frankfurt am Main (fe<strong>der</strong>führend)<br />

Dr.-Ing. Friedrich Kießling, Baiersdorf<br />

Prof. Dr.-Ing. Peter Mnich, Fachg<strong>eb</strong>iet Betri<strong>eb</strong>ssysteme elektrischer <strong>Bahnen</strong>, Technische Universität Berlin<br />

Dr.-Ing. Steffen Röhlig, TÜV SÜD, Geschäftsfeld Rail, Dresden<br />

Prof. Dr.-Ing. Andreas Steimel, Forschungsgruppe elektrische Energietechnik und Leistungselektronik, Bochum<br />

Beirat:<br />

Dipl. El.-Ing. ETH Martin A<strong>eb</strong>erhard, Leiter Systemdesign, SBB AG Infrastruktur Energie, Zollikofen (CH)<br />

Dipl.-Ing. Dirk Behrends, Eisenbahn-Bundesamt, Bonn<br />

Dipl.-Ing. Christian Courtois, Leiter des Geschäftsg<strong>eb</strong>ietes Traktionsenergie-Versorgungssysteme<br />

in <strong>der</strong> Direction de l‘ingénière <strong>der</strong> SNCF, Paris (FR)<br />

Dr.-Ing. Thomas Dreßler, Experte für Energie, RailConCert, Wien (AT)<br />

Dr.-Ing. Gert Fregien, Bereichsleiter Betreuung Bahnbetreiber, Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge<br />

GmbH, München<br />

Dr. Andreas Fuchs, Principal Engineer, Siemens Rail Systems, Erlangen<br />

Dipl.-Ing. Axel Güldenpenning, Bad Homburg<br />

Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtschaftsing. Wolfgang Harprecht, Senior Consultant, Marburg an <strong>der</strong> Lahn<br />

Dipl.-Verwaltungsbetri<strong>eb</strong>swirt Alfred Hechenberger, Standortverantwortlicher München und Leiter<br />

Öffentlichkeitsarbeit, <strong>DB</strong> Systemtechnik, München<br />

Dr. Dieter Klumpp, Mannheim<br />

Dr. Werner Krötz, Abteilungsleiter Stromabnehmer und Oberleitungsanlagen, <strong>DB</strong> Netz AG, Frankfurt am Main<br />

Dipl.-Ing Hans-Peter Lang, Vorsitzen<strong>der</strong> <strong>der</strong> Geschäftsführung <strong>DB</strong> Systemtechnik, Minden<br />

Dipl.-Ing. Martin Lemke, Leiter Planung und Projekte, <strong>DB</strong> Energie GmbH, Köln<br />

Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann, Geschäftsführer VDV-För<strong>der</strong>kreis e.V., Köln<br />

Dr. Dipl.-Ing. Johann Pluy, Geschäftsbereichsleiter Energie, ÖBB-Infrastrukturtechnik AG, Wien (AT)<br />

Dr. Thorsten Schütte, Senior Scientist, Atkins Sverige AB, Västerås (SE)<br />

Dipl.-Ing. Peter Schulze, Bauherrenfunktion Großprojekte, <strong>DB</strong> Netz AG, Berlin<br />

Dipl.-Ing. Udo Stahlberg, Fachbereichsleiter Nahverkehrs-Schienenfahrzeuge, elektrische Energieanlagen<br />

und Standseilbahnen, Verband Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV), Köln<br />

Prof. Dr.-Ing. Arnd Stephan, Lehrstuhl für <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong>, Technische Universität Dresden<br />

Dipl.-Ing. (FH) Mike Walter, Leiter Kompetenzcenter Elektrotechnik,<br />

Balfour Beatty Rail GmbH, Offenbach am Main<br />

Dipl. El.-Ing. ETH Urs Wili, Geschäftsleitung Furrer + Frey AG, Bern (CH)<br />

Chefredakteur:<br />

Dr.-Ing. Steffen Röhlig (verantwortlich), E-Mail: roehlig@di-verlag.de<br />

Redaktion:<br />

Dipl.-Ing. Andreas Albrecht, Dresden<br />

Dipl.-Ing. Uwe Behmann, St. Ingbert<br />

Dipl.-Ing. Martin Binswanger, Mering<br />

Dr.-Ing. Friedrich Kießling, Baiersdorf<br />

Redaktionelle Mitarbeit:<br />

Dipl.-Ing. Walter Gunselmann, Siemens Railsystems, Erlangen<br />

Dipl.-Ing. Wolfgang Kropp, Balfour Beatty Rail GmbH, Offenbach am Main<br />

Redaktionsbüro:<br />

Ursula Grosch, Fon: +49 89 3105499<br />

E-Mail: grosch@di-verlag.de<br />

Verlag:<br />

DIV Deutscher Industrieverlag GmbH, Arnulfstraße 124,<br />

80636 München, Deutschland, Fon: +49 89 203 53 66-0, Fax: -99,<br />

Internet: http://www.di-verlag.de<br />

Geschäftsführer:<br />

Carsten Augsburger, Jürgen Franke<br />

Verlagsleitung/Spartenleitung/Mediaberatung:<br />

Kirstin Sommer, Fon: +49 89 203 53 66-36, Fax: -99,<br />

E-Mail: sommer@di-verlag.de<br />

Zurzeit gilt Anzeigenpreisliste Nr. 60.<br />

Mediaberatung:<br />

Angelika Weingarten, Fon: +49 89 203 53 66-13, Fax: -99,<br />

E-Mail: weingarten@di-verlag.de<br />

Abonnement/Einzelheftbestellungen:<br />

DataM-Services GmbH, Marcus Zepmeisel, Franz-Horn-Str. 2, 97082 Würzburg, Deutschland,<br />

Fon: +49 931 4170-459, Fax: +49 931 4170-494,<br />

E-Mail: leserservice@di-verlag.de<br />

Bezugsbedingungen:<br />

„<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong>“ erscheint 10 x jährlich (davon 2 Doppelhefte).<br />

Jahresinhaltsverzeichnis im Dezemberheft<br />

Jahresabonnement Print (AboBasic) 315,00 € (inkl. MwSt.)<br />

Porto Inland 30,00 € (inkl. MwSt.) / Porto Ausland 35,00 €<br />

Einzelheft 37,00 € (inkl. MwSt.), Porto (Deutschland 3,00 € / Ausland 3,50 €)<br />

Einzelausgabe als ePaper 37,00 €<br />

Weitere Abo-Varianten wie AboPlus und AboPremium auf Anfrage.<br />

Die Preise enthalten bei Lieferung in EU-Staaten die Mehrwertsteuer, für das übrige Ausland sind sie Nettopreise.<br />

Studentenpreis: 50 % Ermäßigung gegen Nachweis.<br />

Bestellungen über jede Buchhandlung o<strong>der</strong> direkt an den Verlag.<br />

Abonnements-Kündigungen 8 Wochen zum Ende des Kalen<strong>der</strong>jahres.<br />

Mikrofilmausgaben ab Jahrgang 44 (1973), sind durch University Mikrofilms Ltd., St. John‘s Road Tylers<br />

Green High Wycombe, Buckinghamshire, England, HP 108 HR, zu beziehen.<br />

Diese Zeitschrift und alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen sind urh<strong>eb</strong>errechtlich geschützt.<br />

Mit Ausnahme <strong>der</strong> gesetzlich zugelassenen Fälle ist eine Verwertung ohne Einwilligung des Verlages strafbar.<br />

ISSN 0013-5437<br />

Gedruckt auf chlor- und säurefreiem Papier<br />

240

Termine<br />

Messen, Tagungen, Fachausstellungen<br />

Rail Solutions Asia<br />

07.-09.05.2014 TDH Exhibitions LTD<br />

Kuala Lumpur Fon: +44 1483 548-290, Fax: -302,<br />

(MY)<br />

E-Mail: info@tdhrail.com,<br />

Internet: www.tdhrail.co.uk<br />

CRTS – 10th China International Rail Transit Technology<br />

Forum & Exhibition<br />

07.-09.05.2014 ECM Expo&Conference Management<br />

Peking (CN) Fon: +49 30 617843-40, Fax: -49,<br />

E-Mail: ks@ecm-berlin.de,<br />

Internet: www.tunnel-expo.com<br />

Infrarail<br />

20.-22.05.2014 Mack Brooks Exhibitions Ltd.<br />

London (UK) Fon: +44 1727 814-400, Fax: -401,<br />

E-Mail: michael.wilton@mackbrooks.co.uk,<br />

Internet: www.infrarail.com/contact<br />

VDV-Jahrestagung<br />

26.-28.05.2014 Verb. Deutscher Verkehrsunternehmen e. V.<br />

Berlin (DE) Fon: +49 221 57979-0, Fax: -8000,<br />

E-Mail: info@vdv.de,<br />

Internet: www.vdv.de<br />

Der Preis des Verkehrs – Wert und Kosten <strong>der</strong> Mobilität<br />

04.06.2014 ETHZ + Universität Zürich FSW<br />

Zürich (CH) E-Mail: christian.marti@ivt.baug.ethz.ch,<br />

Internet: www.preis-des-verkehrs.ch<br />

International Conference on Railway Engineering and<br />

Management<br />

13.-14.06.2014 WASET<br />

Kopenhagen Internet: www.waset.org/conference/2014<br />

(DK)<br />

Africa Rail 2014<br />

01.-02.07.2014 Terrapinn Ltd.<br />

Johannesburg Fon: +27 11 5164015,<br />

(ZA) Fax: +27 11 4636000,<br />

E-Mail: enquiry.za@terrapinn.com,<br />

Internet: www.terrapinn.com<br />

42. Tagung „Mo<strong>der</strong>ne Schienenfahrzeuge<br />

07.-10.09.2014 Technische Universität Graz<br />

Graz (AT) Fon: +43 316 8-736216, Fax: -16896,<br />

E-Mail: office@schienenfahrzeug.at,<br />

Internet: www.schienenfahrzeugtagung.at<br />

InnoTrans 2014<br />

23.-26.09.2014 Messe Berlin GmbH<br />

Berlin (DE) Fon: +49 30 3038-2376, Fax: -2190,<br />

E-Mail: innotrans@messe-berlin.com,<br />

Internet: www.innotrans.com4.04.2014<br />

Metro Rail Asia<br />

08.-09.10.2014 Terrapinn Ltd.<br />

Mumbai (IN) Fon: +61 2 9-0050700, Fax: -2813950,<br />

E-Mail: enquiry.au@terrapinn.com,<br />

Internet: www.terrapinn.com<br />

Exporail Russia<br />

28.-30.10.2014 Mack Brooks Exhibitions<br />

Moskau (RU) Fon: +44 1727 814-400, Fax: -401,<br />

E-Mail: exporailrussia@mackbrooks.com,<br />

Internet: http://exporailrussia.com<br />

DMG-Jahrestagung 2014<br />

20 Jahre Bahnreform – Blick zurück – nach vorn<br />

09.-11.10.2014 DMG – Bezirksgruppe Nord<br />

Hannover (DE) Fon: 49 531 314354,<br />

E-Mail: A.Kallmerten@gmx.de,<br />

Internet: www.dmg-berlin.info<br />

14. Intern. Signal+Draht-Kongress<br />

06.-07.11.2014 DVV Media Group GmbH<br />

Fulda (DE) c/o punktgenau GmbH<br />

Fon: +49 40 23714-470, Fax: -471,<br />

E-Mail: eurailpress-events@dvvmedia.com<br />

Internet: www.eurailpress.de<br />

7. Fachtagung More drive 2014 –<br />

Wie umweltschonend ist die E-Mobilität?<br />

13.11.2014 OVE<br />

Wien (AT) Fon: +43 1 5876373-23,<br />

Fax: +43 1 3705806370,<br />

E-Mail: k.stanka@ove.at,<br />

Internet: www.ove.at/gesellschaften/ogma/<br />

Call for Papers: www.ove.at/akademie/<br />

moredrive/Call_for_paper.pdf

<strong>eb</strong> – Das Fachmagazin<br />

für den Bahnprofi<br />

www.elektrisch<strong>eb</strong>ahnen.de<br />

Elektrotechnik im Verkehrswesen<br />

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Bau, Betri<strong>eb</strong> und Instandhaltung elektrischer <strong>Bahnen</strong> und<br />

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Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge, Fahrzeugausrüstung, Infrastruktur und<br />

Energieversorgung.<br />

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9161, 97091 Würzburg.<br />

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