eb - Elektrische Bahnen Bahnenergieversorgungssystem der DB erneut bestätigt (Vorschau)

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Elektrische
Bahnen
Elektrotechnik
im Verkehrswesen
B 2580
3/2013
Termine
März
Standpunkt
Steffen Röhlig und Dirk Behrends, acrps
Fokus
Interview
Mirko Düsel, Siemens
Thema
Bahnenergieversorgungssystem der DB erneut bestätigt
Traction energy supply system of DB confirmed again
Machbarkeitsstudie zur Verknüpfung von Bahn-und Energieleitungsinfrastrukturen
Bahnenergieversorgung in Deutschland – Alles schon mal dagewesen
Normfrequenz 16 2 /3 Hz – die Zukunft elektrischer Bahnen mit Umrichtern
HGÜ in der Nordsee – Notbremse ziehen!
HV DC in the North Sea – Pull the emergency brake!
Praxis
Desiro-RUS werden im fahrplanmäßigen Betrieb eingesetzt
Oberleitung
Objektorientierte Planung von Oberleitungsanlagen
Sicherheit
Fahrleitungserdung – automatisiert mit Sicat ® AES
Pantographs
Carbon contact strip materials – Testing of wear
Bahnenergieversorgung
Feststoffisolierte Schaltanlage für Fern- und Nahverkehrsbahnenergieversorgung
Fahrzeuge
ROTRAC-Elektro-Rangierfahrzeuge mit Zweiwege-Technik

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WISSEN FÜR DIE
ZUKUNFT

Standpunkt
10 Jahre acrps – Willkommen in Leipzig!
10 years of acrps – Welcome to Leipzig!
V
or nunmehr zehn Jahren fand die erste
acrps (a.c. rail power supply) in Leipzig
statt.
Als sich am 13. und 14. März 2003
Fachleute aus zehn Ländern trafen, war der anhaltende
Erfolg dieser Konferenz nicht sicher. Die Veranstalter
Deutsche Bahn,
Eisenbahn-Bundesamt,
Eisenbahn-CERT, Balfour
Beatty, Siemens, ELBAS
und die eb, die durch
die DMG Deutsche
Maschinentechnische
Gesellschaft und den
VDEI Verband Deutscher
Eisenbahn-Ingenieure
ergänzt wurden, erwarteten
150 Teilnehmer.
Es kamen weit mehr als
doppelt so viele.
Obwohl anfänglich
geplant, wanderte die
Konferenz nicht von
einem Ort zum andern,
sondern blieb in Leipzig. Mit zunehmendem Erfolg.
Dafür sorgten in erster Linie die Teilnehmer. Und
es gibt nicht wenige, die sich keine acrps entgehen
ließen.
Die Teilnehmerzahlen stiegen von Jahr zu Jahr.
Bereits 2011 waren knapp 500 Experten gemeldet.
In diesem Jahr werden es definitiv mehr als 500
Teilnehmer sein. Dabei hätte diese Zahl locker viel
größer sein können: Der Ruf der acrps ist so, dass
sie auch 700 Personen zusammenbringen würde.
Die Veranstalter haben sich aber entschlossen, die
500er Grenze nicht zu überschreiten, weil dadurch
das wirtschaftliche Risiko der Veranstaltung und
damit der Tagungsbeitrag steigen, die Veranstaltung
möglicherweise an Attraktivität und Zuspruch
verlieren würde. Die Tagung soll nicht nur das Management
der Unternehmen ansprechen, sondern
gerade auch die Ingenieure, die täglich die Projekte
ausführen. Die acrps soll Weiterbildung und Gedankenaustausch
ermöglichen. Man freut sich auf die
I
t is now ten years that the first acrps
(a.c. rail power supply) took place in Leipzig.
When experts from ten countries met on
March 13 and 14, 2003, a continuing success
of the conference was anything but sure. The
organisers Deutsche Bahn, Eisenbahn-Bundesamt,
Eisenbahn-CERT, Balfour
Beatty, Siemens, ELBAS
and eb, which were
completed by DMG
Deutsche Maschinentechnische
Gesellschaft
and VDEI Verband
Deutscher Eisenbahn-
Ingenieure, expected
150 participants. Many
more than twice that
number came.
Although originally
planned, the conference
did not move from one
place to another but
stayed in Leipzig – with
increasing success,
which was primarily due to the participants‘ activities.
The number of those who did not wish to miss
out on one acrps is not negligible.
And the number of participants increased from
year to year. A little less than 500 experts were
registered in 2011, and this year their number will
definitely exceed 500. And the number could easily
be much larger: The reputation of the acrps is such
that it can easily accommodate 700 persons. However,
the organisers have decided not to exceed a
limit of 500 because otherwise the economic risk of
the event and thus the fees would increase, and the
meeting might lose attractivity and popularity. This
meeting is meant to address not only the management
of the companies but first and foremost the
engineers who are involved in all daily projects.
One purpose of the acrps is to further education
and the exchange of ideas. The acrps is an event
one looks forward to. The question is not if but
when the acrps is booked out.
111 (2013) Heft 3
117

Standpunkt
acrps. Es ist nicht eine Frage ob, sondern wann die
acrps ausgebucht ist.
Gleichwohl hat es Änderungen gegeben und
wird es weiterhin geben. Während die ersten Veranstaltungen
rein deutschsprachig unter Einbeziehung
der Schweiz und Österreichs waren, hat sich
der Charakter geändert hin zu einer zunehmend
internationalen Veranstaltung, auch aus dem nicht
deutschsprachigen Raum. Das ist im Interesse der
beteiligten Firmen, die weltweit tätig sind, aber
auch der nationalen Besucher, für die der Blick über
den Tellerrand ein entscheidendes Teilnahmekriterium
ist. Voraussetzung dafür ist die seit 2009
angebotene Simultan übersetzung. Der internationale
Zuspruch wächst. 2013 werden Teilnehmer aus
knapp 20 Ländern erwartet, und zwar erneut nicht
nur aus Europa.
Die acrps ist erwachsen geworden, sie hat Tradition.
Sie ist anerkannt, was die Teilnahme auch
von höherem Management der Unternehmen und
insbesondere die Schirmherrschaft durch Dr. Volker
Kefer, Vorstandsmitglied der Deutschen Bahn AG,
zeigen. Es gibt mehr Anmeldungen für Redebeiträge,
als Zeit zur Verfügung steht. Zahlreiche Firmen
nutzen die Tagung zur Präsentation und unterstützen
sie auf diese Weise. Das soll fortgeführt werden.
Die sechste Ausgabe zum zehnten Geburtstag
am 7. und 8. März 2013 hält wieder ein attraktives
Programm bereit. Das Thema Planen und Betreiben
von Wechselstrombahnanlagen hat Bestand. Neben
Beiträgen aus dem deutschsprachigen Raum über
die 16,7-Hz-Bahnenergieversorgung wird es Ausführungen
zu weltweit verbreiteten 50-Hz-Bahnnetzen
geben. Die Beiträge werden wie bei allen vorangegangenen
Veranstaltungen in einer Ausgabe der
eb, dem Medienpartner der Tagung, in Textform
erscheinen.
Wir wünschen der acrps 2013 und darüber hinaus
mindestens für die nächsten zehn Jahre viel Erfolg.
Im Namen der acrps-Organisatoren
Of course there have been changes and there
will be further changes in the future. While the first
meetings, including participants from Switzerland
and Austria, were held in the German language
throughout, their character has changed and become
increasingly international, with participants
coming also from non-German speaking countries.
This is in the interest of participating companies
which do business worldwide, but also of national
participants for whom thinking outside the box
is an essential criterion. A prerequisite for coping
with this change is the simultaneous interpretation
service that has been offered since 2009. The event
is enjoying an increase in international popularity.
In 2013 participants from almost 20 countries are
expected - again also from non-European countries.
The acrps has grown up, and it has tradition. It
is widely recognised, which is also evidenced by the
participation of upper-level managers of the companies,
in particular by the patronage of Dr. Volker
Kefer, member of the executive board of Deutsche
Bahn AG. We have received more registrations for
reading papers than the time available would allow
to cope with. A large number of companies use the
meeting for presentations, supporting it in this way.
This is meant to be continued.
The sixth edition issued on the occasion of the
tenth birthday on March 7 and 8, 2013 will again
present an attractive programme. The topic of
planning and operating A.C. railway power systems
will continue to be of importance. In addition to
contributions from the German-speaking countries
on the 16.7 Hz railway power supply there will also
be such on 50 Hz railway networks used worldwide.
As in all previous events, the contributions will be
published in text form in an eb edition issued by the
media partner on the occasion of the meeting.
We wish the acrps 2013 much success, at least
for the next ten years!
In the name of the acrps organisers
Steffen Röhlig
Dirk Behrends
118 111 (2013) Heft 3

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Inhalt
3 / 2013
Standpunkt
Elektrische
Bahnen
Elektrotechnik
im Verkehrswesen
117 Steffen Röhlig, Dirk Behrends
10 Jahre acrps – Willkommen in Leipzig!
10 years acrps – Welcome to Leipzig!
Fokus
Interview
122
Mirko Düsel
Smart-Grid-Lösungen für die
Bahnelektrifizierung
Thema
124 Bahnenergieversorgung der DB erneut
bestätigt
Traction energy supply system of DB
confirmed again
126 Leibnitz-Universität Hannover,
Technische Universität Dresden,
Technische Universität Clausthal
Machbarkeitsstudie zur Verknüpfung von
Bahn- und Energieleitungsinfrastrukturen
149 Uwe Behmann
Bahnenergieversorung in Deutschland –
Alles schon mal dagewesen
151 Uwe Behmann, Thorsten Schütte
Normfrequenz 16 2 /3 Hz – die Zukunft
elekt rischer Bahnen mit Umrichtern
157 HGÜ in der Nordsee – Notbremse ziehen!
HV DC in the North Sea – pull the
emergency brake!
Praxis
160 Roland Granzer
Desiro-RUS werden im fahrplanmäßigen
Betrieb eingesetzt
Titelbild
Transport to be by the railway
© Depositphotos.com/Iurii Юрий Коваленко

Inhalt
Hauptbeiträge
Bahnenergieversorgung
Oberleitung
196
162
N. Berthold, G. Hofmann, W. Blaser
Objektorientierte Planung von Oberleitungsanlagen
Object-oriented planning of overhead wire
systems
Planification de lignes aériennes de contact en
fonction de l’utilisation
M. Schmalz
Feststoffisolierte Schaltanlage für Fern- und
Nahverkehrsbahnenergiesysteme
Solid insulated switchgear for railway
applications
Installation de distribution à isolation solide
pour systèmes d’alimentation en courant de
traction des lignes à grand parcours et de
transport urbain
172
Sicherheit
206
Fahrzeuge
A. Dölling, M. Focks, G. Gumberger
Fahrleitungserdung – automatisiert
mit Sicat ® AES
Earthing of contact lines – Automatisized
by use of Sicat ® AES
Mise à la terre automatisée de lignes de contact
avec Sicat ® AES
M. Manthey, St. Zwiehoff
ROTRAC-Elektro-Rangierfahrzeuge mit
Zweiwege-Technik
ROTRAC electric shunters in two-way technology
Engins électriques de manœuvre
rail-route ROTRAC
Pantographs
Nachrichten
186
211 Bahnen
212 Energie und Umwelt
G. Auditeau, St. Avronsart, Ch. Courtois,
W. Krötz
Carbon contact strip materials –
Testing of wear
Werkstoffe für Schleifstücke – Untersuchung
des Verschleißes
Matériaux des bandes de contact en carbon –
Tests d’usure
212 Personen
213 Medien
214 Berichtigung
215 Blindleistung
216 Impressum
U 3
Termine

Fokus Interview
Mirko Düsel
Smart-Grid-Lösungen für
die Bahn elektrifizierung
Smart Grids weisen den Weg in die Zukunft der Energiewirtschaft. Innovationen
bei Produkten und Dienstleistungen in allen IT-Bereichen
ermöglichen effizienten Netzbetrieb, auch für Bahnnetze. Wie wachsen
öffentliche und Bahnstromnetze zusammen? Wie lassen sich regenerative
Energien einbinden und Bremsenergie am besten nutzen? Ein
eb-Gespräch mit Mirko Düsel, CEO Business Unit Rail Electrification,
Smart Grid Division, Siemens-Sektor Infrastructure & Cities.
eb: Veränderungen in der Energiewelt
verlangen neue, intelligente Netzstrukturen
und neue Geschäftsmodelle. Wie erfüllen
Smart-Grid-Lösungen die Anforderungen der
Netzbetreiber, auch bei den Bahnen?
Mirko Düsel: Konsequente Nutzung der IT sowohl
bei Kommunikation wie im Feld erlaubt durchgängige
Lösungen. Damit können die Energiemärkte
viel flexibler auf Schwankungen reagieren. Ein weiterer
Aspekt ist nachhaltige Erzeugung: Erst integrierte
IT-Lösungen wie Microgrids und Demand Response ermöglichen
das Einbinden dezentraler Erzeuger und
ein Verbrauchermanagement. Das gilt für Netze der
Landesversorgung wie der Bahnen. Viele Produkte
und Lösungen von Siemens bewältigen schon heute
Aufgaben, die für Smart Grids wichtig sind.
Überdies werden durch Smart Grids Endkunden zu
Prosumern: Sie können sowohl als Konsument als
auch als Energieproduzent aktiv sein und ihren Bedarf
kostengünstig und umweltverträglich steuern.
Mit dem Zusammenwachsen dieser Netze
kommen neue Aufgaben. Welche sind das,
und welche Lösungen sehen Sie hier?
Das kommt darauf an, welche Spannung das Drehstromnetz
hat, ob die Bahn ein eigenes Übertragungsoder
Verteilungsnetz hat und mit welcher Stromart
und Frequenz sie fährt. Am einfachsten ist das bei
Gleichstrombahnen, die über Gleichrichter gespeist
werden. Bei Wechselstrombahnen sind Frequenzumformung,
Unsymmetrie und Blindleistung zu bewältigen.
Wenn die Bahn mit anderer Frequenz fährt als
das Landesnetz sie hat, verbinden statische Umrichter
die beiden Netze und entkoppeln sie zugleich. Das
machen wir mit der Multilevel-Technik Sitras SFC plus.
Schwieriger wird es bei Bahnen, die unmittelbar über
Transformatoren an den Drehstromlandesnetzen
hängen. Hier können Smart Grids Einspeisung und
Abnahme aufeinander abstimmen. Das Mittel dafür
ist der Active Balancer, der Unsymmetrie im Drehstromlandesnetz
als Folge einphasiger Bahnleistung
vermeidet und die Blindleistung des Bahnsystems
kompensiert. Er braucht Sensorik, also Messpunkte,
an denen die Situation der Netze aufgenommen
wird. Dann können wir durch gesteuertes Übertragen
von Blindleistung beide Netze stabilisieren und
damit ihr Zusammenwirken sicherstellen. Ohne solche
Kompensation müsste man auf den Anschluss an
Netze mit höherer Kurzschlussleistung ausweichen,
also 230 kV oder sogar 400 kV, die aber nicht überall
greifbar sind. Außerdem ist der Neubau solcher Anschlussleitungen
erheblich zeit- und kostenaufwändiger
als bei 110 oder 150 kV.
Eine andere Lösung ist hier der konsequente
Einsatz von Umrichtern?
In der Tat ist die unsymmetrische Belastung durch die
Einphasen-Transformatoren das Problem schlechthin
bei einem engen Verbund. Wir setzen dafür aktive
Stromrichter ein und belasten die 50-Hz-Netze nur
noch symmetrisch, stören sie also nicht mehr. Mit
dieser Technik gelingt es, längere Oberleitungsabschnitte
aus dem Drehstromnetz mit gleicher Phasenlage
zu versorgen. Bei den Bahnen ermöglicht
122 111 (2013) Heft 3

Interview Fokus
dies dann das Durchschalten der Fahrleitungen, was
die Belastung gleichmäßiger macht und dadurch
Lastspitzen abbaut. Diese Idee wollen wir verfolgen.
Zur unmittelbaren Nutzung erneuerbarer
Energien: Wie lassen sich diese einbinden?
Und wie ist die Rekuperationsbremse hier
einzuordnen?
Grüne Energie wird schon viel für die Bahnen genutzt.
Bestes Beispiel sind bahneigene Wasserkräfte
in Skandinavien und in den Alpenländern, die sich
über die Netzverknüpfungen auch für die öffentliche
Versorgung eignen. In Deutschland ist hauptsächlich
die Einbindung von Windparks interessant.
Hierbei sind auch die Pumpenspeicherkraftwerke zu
sehen.
Regenerative Energien einzusetzen und gespeicherte
Energien wiederzuverwenden wird mehr und mehr
gefordert. Wir wollen dafür neue Produkte bereitstellen,
und dazu laufen umfangreiche Forschungsaktivitäten.
Genau hier bieten Smart Grids die Chance,
die Effizienz voranzutreiben. So lässt sich bei den öffentlichen
Netzen der Energiefluss heute nicht mehr
genau voraussagen, weil die Einspeisung regenerativer
Energien stark wechselt. Hier braucht man frühzeitig
Informationen über drohende Überlastungen,
was Messpunkte im Netz erfordert. Das gilt auch für
die Bahnnetze mit der Besonderheit, dass die Bremsenergie
an undefinierten Stellen und zu undefinierten
Zeiten aufkommt.
Welches sind die wichtigsten Maßnahmen für
eine möglichst gute Energiebilanz?
Am wirkungsvollsten ist hier, neben hohen Wirkungsgraden
aller Betriebsmittel, die Bremsenergie
so hoch wie möglich zu nutzen und zwar vorrangig
bei der Bahn selbst. Sehr einfach ist es und braucht
kein Smart Grid, wenn immer ein beschleunigender
Zug in der Nähe eines bremsenden ist. Sonst muss
man andere Wege suchen.
Bei Gleichstrombahnen können Wechselrichter in
das Mittelspannungsnetz zurückspeisen. Hier gibt es
noch Netzrückwirkungen. Wir haben solche Wechselrichter
seit Mitte 2000 im Einsatz, und zwar bei Verkehrsbetrieben
mit eigenem Drehstrom-Verteilnetz.
Rückspeisen in das öffentliche Netz wird auch deswegen
vorerst die Ausnahme bleiben, weil die Infrastrukturen
in den Bahnhöfen meist ausreichen, die
Bremsenergie aufzunehmen.
Ein anderer Weg ist das Speichern der Bremsenergie.
Das geschieht entweder auf dem Fahrzeug in
Doppelschicht-Kondensatoren, die die Energie sehr
schnell aufnehmen und abgeben. Mit einer zusätzlichen
Traktionsbatterie machen wir auch oberleitungsloses
Fahren möglich. Oder mit stationären
Speichern stabilisieren wir zusätzlich zur Bremsenergienutzung
die Spannung in Netzen, deren Einspeisepunkte
weit auseinander liegen.
111 (2013) Heft 3
Bei Wechselstrombahnen sind Frequenzumrichter
bestens geeignet, im Vierquadrantenbetrieb die
Nutzung der Bremsenergie zu managen.
Sollten wir an dieser Stelle die Vorteile statischer
Umrichter nochmals nennen?
Da ist zunächst das Fehlen bewegter Teile vorteilhaft
für die Instandhaltung. Sodann hat sich der Wirkungsgrad
so signifikant erhöht, dass wir die Umwandlung
mit über 98 Prozent fast schon verlustfrei
nennen können. Und bei den Schallemissionen
an die Umgebung hat die
neue Generation so große Fortschritte
gemacht, dass als Hauptgeräuschquelle
nur noch der Transformator bleibt. Zusammen
mit den wesentlich kleineren
Abmessungen besonders bei der Containerbauweise
können unsere Kunden
heute Umrichter auch in der Nähe von
Wohngebieten aufstellen.
Wie können Echtzeitinformationen aus beiden
Netzen deren Verfügbarkeit erhöhen,
aber auch ihre Betriebskosten senken?
Auch hierzu ein Beispiel: Wenn ein Netz, ein Teil
davon oder auch nur ein Betriebsmittel überlastet
zu werden droht, kann man weniger wichtige Verbraucher
wie Heizung oder Klimatisierung vorübergehend
automatisch abschalten. Oder im Rahmen
eines Energiemanagements mit dieser Maßnahme
Leistungsspitzen abbauen.
Wir gehen aber noch weiter und sehen die Zuverlässigkeit
von Netzen nicht nur elektrisch, sondern auch
mechanisch. Das gilt besonders für die dynamisch
belasteten Oberleitungen. Deren mechanischen Zustand
überwachen wir am Radspanner und melden
beispielsweise Fahrdrahtbrüche an eine Leitstelle. So
lassen sich mechanische Fehler erkennen und daraus
folgende Betriebsstörungen verhindern.
Nicht betriebsrelevant, aber wirtschaftlich interessant
ist es, exakte Informationen aus den Schaltanlagen zu
bekommen wie über die Beanspruchung von Schaltern
oder den Zustand von Transformatoröl. Damit
lässt sich die Instandhaltung bedarfsgerecht steuern.
Herr Düsel, herzlichen Dank für das Gespräch.
ZUR PERSON
Dipl.-Ing. Mirko Düsel hat von 1988 bis 1995 an der Universität
Erlangen-Nürnberg Elektrotechnik studiert. Seitdem arbeitet
er bei Siemens AG, zunächst zwölf Jahre mit leitenden
Aufgaben in Vertrieb, Abwicklung und Marketing innerhalb
des Siemens Energiegeschäftes. Von 2006 bis 2008 war er
bei Siemens LLC als Lower Gulf General Manager in der
Energieerzeugung tätig. Seit 2008 ist er wieder bei Siemens
AG als General Manager Electrification Systems und seit
2011 dort CEO Rail Electrification.
Durchschalten der
Fahrleitungen baut
Lastspitzen ab.
123

Fokus Thema
Bahnenergieversorgungssystem der DB
erneut bestätigt
Traction energy supply system of DB
confirmed again
Die Bahnnergieversorgung in Deutschland
mit ihrem autarken 110-kV-Übertragungs- und
Verteilungsnetz wurde im Laufe der Jahrzehnte
wiederholt hinterfragt. Der letzte Vorgang entstand
aus dem festgefahrenen Nord-Süd-Fernleitungsbau
zur Sicherung der so genannten
Energiewende. Ein Gutachten der Bundesnetzagentur
hat das System wiederum bestätigt.
During its operating decades, the German traction
energy supply system with its autonomous 110 kV
transmission network was questioned several
times. The latest case resulted from the deadlock
with the construction of north-south-transmission
lines that should ensure the so-called Energiewende.
A new expertise initiated by the Federal Network
Agency approved again the DB’s supply system.
Der notwendige Bau neuer Höchstspannnungsleitungen
von Nord- nach Süddeutschland steckt seit
einigen Jahren in einer Sackgasse. Bei der Suche
nach Auswegen waren die mit 2 AC 110 kV 16,7 Hz
betriebenen Bahnstromleitungen der DB Energie ins
Blickfeld geraten. Aufkommender öffentlicher Druck
hatte die Bundesnetzagentur (BNetzA) veranlasst,
Ende 2011 ein Gutachten
• „Machbarkeitsstudie zur Verknüpfung von Bahnund
Energieleitungsinfrastrukturen“
auszuschreiben, und zwar in den Teilen
• Los 1 „Technische Machbarkeit der Nutzung von
Bahnstromtrassen für Freileitungs- und Kabeltrassen
öffentlicher Energieversorgung“,
• Los 2 „Technische Machbarkeit der Dezentralisierung
des Bahnstromnetzes“,
• Los 3 „Untersuchung der rechtlichen Rahmenbedingungen“.
Auftragnehmer wurde ein Institut der Leibniz Universität
Hannover, das als weitere Forschungsstellen je
ein Institut zweier anderer Universitäten beizog (siehe
umseitig).
Aus deren Ergebnisberichten, einer Einleitung
und einer Zusammenfassung erstellte die BNetzA,
begleitet durch weitere Behörden und Unternehmen
(Tabelle), in einem umfangreichen Verfahren ein
• „Gutachten zur Nutzung von Bahnstromtrassen
beim Netzausbau“
und veröffentlichte dieses am 2. Juli 2012.
Die Kernsätze und wesentlichen Aussagen lauten:
zu Los 1:
„Die bestehenden Bahnstromtrassen sind nur unter
engen Restriktionen im Rahmen des anstehenden
Netzausbaus nutzbar.“ Technische Hindernisse sind
Construction of new high-voltage transmission lines
from North to South Germany is necessary and urgent
but has got stuck in a blind alley since several
years. Looking for a way out, the transmission lines
of DB Energie operated by 2 AC 110 kV 16,7 Hz were
focussed. Caused by arising public pressure, by the
end of 2011 the Federal Network Agency (BNetA)
startet a call of tenders on a
• „Feasibility study on bundling infrastructures of
traction and public energy lines“
splitted into three parts
• Lot 1 „Technical feasibility of utilization traction
power rights-of-way for overhead or underground
lines serving for public energy supply“
• Lot 2 „Technical feasibility of dezentralizing the
traction power grid“
• Lot 3 „Investigating the legal conditions“
An institute of Leibniz University Hannover became
contractor and called in two institutes of other universities
for specific subjects (see next pages).
Based on their reports, an introduction and a
summery the Agency in close cooperation with
further authorities and enterprises (Table) established
the
• „Expertise about utilization of traction power
rights-of-way for grid reinforcement“
and published that on 2 nd July 2012.
Basic findings and essential messages are these:
Part 1:
„Existing traction energy rights-of-way will be
suitable for the forthcoming grid reinforcements
to a low extent only.“ Tecnical obstructions here
will be required new tower configurations, problems
because of interference between 3 AC and
124 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
TABELLE
Mitwirkende beim Erstellen des Gutachtens der
Bundesnetzagentur (BNetzA).
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)
Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung
(BMVBS)
Eisenbahn-Bundesamt (EBA)
Deutsche Bahn (DB)
Übertragungsnetzbetreiber: TenneT TSO, 50Hertz Transmission,
Amprion, TransnetBW
TABLE
Entities assisting the elaborating of the Federal
Network Agency’s Expertise.
Federal Ministry of Economics and Technology
Federal Ministry of Transport, Building and Urban Development
Federal Railway Authority
Deutsche Bahn
Transmission Grid Operators: TenneT TSO, 50Hertz Transmission,
Amprion, TransnetBW
hier neue erforderliche Mastbilder, Beeinflussungsprobleme
zwischen längeren parallelen 3AC- und
2AC-Freileitungen und die Kapazität von 50-Hz-Erdkabeln;
DC-Erdkabel wären sehr teuer.
zu Los 2:
„Aus technischer, bahnbetrieblicher und betriebswirtschaftlicher
sowie rechtlicher Sicht ist der Weiterbetrieb
des vorhandenen zentralen Bahnstromnetzes
... die eindeutige Vorzugslösung.“ Ausschlaggebend
dafür sind neben zwei anderen risikobehafteten
Punkten die laufenden Kosten für Netzbetrieb und
Energiebezug. Diese bestimmen zu etwa 80 % die
Lebenszykluskosten, die bei ganz dezentral versorgtem
Netz um viele Milliarden Euro höher wären.
zu Los 3:
„Alle untersuchten Varianten sind aus rechtlicher
Sicht grundsätzlich zulässig.“ Allerdings gibt es viele
mögliche Hindernisse, und der Umfang der meist
notwendigen Verfahren erschreckt.
Ausführlich stehen die Empfehlungen der Gutachter
auf den Seiten 13 bis 15 der Zusammenfassung.
Wie im Jahre 1944 mit dem Ganzenmüller-Gutachten
und im Jahre 1956 mit der „Stellungnahme der
Deutschen Bundesbahn“ ist die Zeitschrift Elektrische
Bahnen das Forum, dieses Gutachten der BNetzA allgemein
bekannt zu machen. Eine gute Gelegenheit
dazu ist die 6. Fachtagung acrps am 7. und 8. März
2013 in Leipzig, auf der ein breites und internationales
Publikum erreicht wird. Anders als vor 70 und
60 Jahren geschieht das hier zunächst mit autorisiertem
Nachdruck der – gleichfalls von den Gutachtern
erstellten – Einleitung und Zusammenfassung im laufenden
Heft; leicht lässt sich aber auch wie früher ein
Sonderdruck nachliefern, wenn es dafür trotz Internet
hinreichend Interesse gibt. Die drei Ergebnisberichte
selbst sind 140, 82 und 150 Seiten lang, sodass
hierzu der Verweis auf das Internet genügen muss.
Be
2 AC overhead lines running in parallel over long
distances and cable capacitances with AC 50 Hz;
DC underground cables will heavily enhance the
investments.
Part 2:
„From tecnical, railway operational and railway economical
as well as from legal points of view continuing
operation of the existing centralized traction
power grid ... is definitely the preferred solution.“
Costs for grid operation and energy purchase proved
to be decisive besides two other points envolved
risks. These costs determine at about 80 % the
LCC which will rise by many Billions of Euro in case
of a totally decentralized grid.
Part 3:
„From legal point of view, all investigated configurations
are admissable in principle.“ However, many
obstructions may arise in detail, and the extent of
necessary procedures to achieve approvals is frightening.
The experts‘ detailed recommendations can be
found on pp. 13–15 of the summary.
Like in 1944 for the Ganzenmüller-expertise and
in 1956 for the „Statement of Deutsche Bundesbahn“
the Journal Elektrische Bahnen is the best-suited
platform to present the BNetA’s expertise to the
community. The 6 th acrps Congress from march 6 th
to 7 th , 2013 in Leipzig forms a good occasion to do
so, since there a wide and international auditory will
be adressed. Unlike 70 and 60 years ago this is done
here at first by reprinting, authorized by the Agency,
of introduction and summery both written by the
experts as well. However, also a special print can
easily be published in case of adequate demand in
spite of Internet. The three resulting reports comprise
140, 82 and 150 pages, thus reference to Internet
must be sufficient here.
Be
Weil die Bundesnetzagentur ihren Internet-Auftritt geändert hat, empfiehlt es sich, in ein Suchprogramm
zu gehen: / Because the Federal Network Agency has changed its internet performance, entering a search
program is recommended: „bundesnetzagentur machbarkeitsstudie bahnstromtrassen“.
111 (2013) Heft 3
125

Fokus Thema
Machbarkeitsstudie
zur Verknüpfung von
Bahn- und Energieleitungsinfrastrukturen
Einleitung
Bearbeiter:
Leibniz Universität Hannover
Institut für Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
Appelstraße 9a
30167 Hannover
Technische Universität Dresden
Institut für Bahnfahrzeuge und Bahntechnik
Professur für Elektrische Bahnen
Hettnerstraße 3
01069 Dresden
Technische Universität Clausthal
Institut für deutsches und internationales Berg- und Energierecht
Arnold-Sommerfeld-Straße 6
38678 Clausthal-Zellerfeld
Hannover, Dresden und Clausthal-Zellerfeld, 05.06.2012
126 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
Auftraggeber
Auftragnehmer
Forschungsstellen
Bundesnetzagentur für Elektrizität,
Gas, Telekommunikation, Post und
Eisenbahnen
Institut für Energieversorgung und
Hochspannungstechnik der
Leibniz Universität Hannover
Projektleiter:
Prof. Dr.-Ing. habil. Lutz Hofmann
Institut für Energieversorgung und
Hochspannungstechnik der
Leibniz Universität Hannover
Bearbeiter:
Prof. Dr.-Ing. habil. Lutz Hofmann,
Dipl.-Ing. Christian Rathke
Institut für Bahnfahrzeuge und
Bahntechnik der
Technischen Universität Dresden
Bearbeiter:
Prof. Dr.-Ing. Arnd Stephan,
Dipl.-Ing. Andreas Albrecht
Institut für deutsches und internationales
Berg- und Energierecht der
Technischen Universität Clausthal
Bearbeiter:
Prof. Dr. jur. Hartmut Weyer,
Christian Lismann
Behördensitz Bonn
Tulpenfeld 4
53113 Bonn
Appelstraße 9a
30167 Hannover
Appelstraße 9a
30167 Hannover
Hettnerstraße 3
01069 Dresden
Arnold-Sommerfeld-Straße 6
38678 Clausthal-Zellerfeld
111 (2013) Heft 3
127

Fokus Thema
1
Im Zuge wachsender Stromtransportaufkommen, welche u. a. aus der zunehmenden Einspeisung
aus regenerativen Energiequellen sowie dem zunehmenden europäischen Stromhandel
resultieren, ist der Netzausbau notwendiger und zwingender Bestandteil des Energiekonzepts
der Bundesregierung. Insgesamt ist aus den genannten Gründen ein Ausbau der Netztransportkapazitäten
von Norden nach Süden sowie von Osten nach Westen unumgänglich.
Jedoch ergeben sich gerade bei der Planung von neuen Freileitungsprojekten oftmals aufgrund
mangelnder Akzeptanz der durch den Ausbau betroffenen Anrainer Hemmnisse bzw. zeitliche
Verzögerungen bei der Durchführung der notwendigen Planungs- und Zulassungsverfahren.
Ziel dieser Machbarkeitsstudie ist es daher zu analysieren, ob und inwieweit eine Nutzung der
bestehenden Trassenpotentiale des 16,7-Hz-Bahnstromnetzes der DB Energie GmbH für die
Errichtung neuer Übertragungsleitungen der allgemeinen 50-Hz-Stromversorgung möglich
ist. Im Mittelpunkt stehen dabei die Fragen, ob und auf welche Art und Weise die Errichtung
neuer Drehstrom- oder Gleichstrom-Freileitungen oder -Kabelanlagen in bestehenden
Bahnstromtrassenräumen technisch machbar ist und inwieweit in der Verknüpfung ein Beschleunigungspotential
bei der Durchführung der Planungs- und Zulassungsverfahren liegt.
Daneben ist zu untersuchen, inwieweit Infrastrukturverknüpfungsmöglichkeiten in Gestalt
von kombinierten Leitungstrassen zwischen Bahnstrom und öffentlicher Energieversorgung
bestehen. Schließlich ist in die Untersuchung einzubeziehen, welche Auswirkungen die dabei
ggf. notwendige Dezentralisierung des bestehenden zentralen Bahnstromnetzes auf die Betriebsmittelausstattung
und den Netzbetrieb der zukünftigen Bahnstromversorgung in
Deutschland hat.
Für die Untersuchungen wurden deshalb zwei grundsätzliche Varianten A und B unterschieden.
Bei Variante A ändert sich am Aufbau des existierenden Bahnstromnetzes grundsätzlich
nichts. Es wird lediglich der vorhandene Trassenraum genutzt, um hierin eine zusätzliche parallele
Infrastruktur für die elektrische Energieversorgung aufzubauen. Dies kommt damit
einer Bündelung der vorhandenen Bahnstromleitungen mit zusätzlichen Leitungen der öffentlichen
Energieversorgung in Drehstrom- oder Gleichstromtechnik gleich. Hierbei werden als
Untervarianten zum einen die Errichtung neuer Freileitungen untersucht, an die dann neben
den Stromkreisen für die öffentliche Stromversorgung auch die Stromkreise der Bahnstromversorgung
(110-kV-Wechselspannung mit 16,7 Hz) angehängt werden. Zum anderen wird
128 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
auch die Möglichkeit betrachtet, Kabeltrassen parallel zu den existierenden Bahnstromleitungen
zu errichten.
Bei der Variante B wird das Hochspannungsnetz der Bahn zugunsten einer dezentralen
Stromversorgung der Bahnstrecken aus dem öffentlichen Netz ganz oder teilweise abgebaut.
Diese Variante bedeutet damit nicht nur den Rückbau der Bahnstromleitungen, sondern auch
den Neubau von (deutlich größeren) Umrichterwerken für die Bahn und von (Drehstrom-)-
Anschlussleitungen zu diesen Umrichterwerken. Der so frei werdende Trassenraum kann
dann für die Errichtung von Dreh- oder Gleichstrom-Freileitungen und/oder -Kabelanlagen
genutzt werden.
Eine Übersicht über die beiden wesentlichen Szenarien gibt die Tabelle 1.1.
Tabelle 1.1 Übersicht über die beiden wesentlichen Szenarien
Szenario
A
B
Maßnahme
Vollständiger Erhalt und Weiterbetrieb des bestehenden zentralen 16,7-Hz-
Bahnstromnetzes unter der Voraussetzung einer Leitungstrassenbündelung
mit der 50-Hz-Landesenergieversorgung im bestehenden Trassenraum, keine
Dezentralisierung der Bahnstromversorgung
Mindestens teilweiser Entfall des 16,7-Hz-Bahnstromnetzes, teilweise oder
vollständige Dezentralisierung der Bahnstromversorgung. Neubau von Übertragungsleitungen
der 50-Hz-Landesenergieversorgung im freiwerdenden
Trassenraum
Entsprechend der Ausschreibung und Auftragsvergabe für drei Lose ist die Machbarkeitsstudie
in drei Teilberichte untergliedert, deren Ergebnisse in einer gemeinsamen vergleichenden
Bewertung und Empfehlung zusammengefasst sind. Die drei Lose sind durch jeweils einen
Partner des beauftragten Konsortiums aus Instituten der Leibniz Universität Hannover, Technischen
Universität Dresden und Technischen Universität Clausthal federführend bearbeitet
worden.
111 (2013) Heft 3
129

Fokus Thema
1.1 Los 1 Technische Machbarkeit der Nutzung von Bahnstromtrassen
für Freileitungs- und Kabeltrassen öffentlicher Energieversorgung
Los 1 wurde federführend vom Fachgebiet Elektrische Energieversorgung des Instituts für
Energieversorgung und Hochspannungstechnik an der Leibniz Universität Hannover bearbeitet.
Im Mittelpunkt der Untersuchungen stehen die Bahnstromtrassen und deren Nutzungsmöglichkeiten.
Demzufolge wird in erster Linie untersucht, ob und wie der bestehende Trassenraum
des Bahnstromnetzes für Freileitungs- und Kabeltrassen der öffentlichen Energieversorgung
in Form der Drehstrom- oder der Gleichstromtechnik genutzt werden kann.
Auf Basis einer Analyse des aktuellen Ausbaus des deutschen Übertragungsnetzes und des
Netzausbaubedarfs durch Auswertung von aktuellen Studien sowie einer Beschreibung und
vergleichenden Bewertung der grundsätzlich für die Übertragung von elektrischer Energie auf
der Höchstspannungsebene verfügbaren Übertragungstechnologien (Freileitungen und Kabel
in Drehstrom- und Gleichstromtechnik) werden die Möglichkeiten der Nutzung des
Bahnstromtrassenraumes für Leitungen der öffentlichen Energieversorgung beschrieben und
untersucht. Dabei werden neben dem Vergleich der technischen Daten (z. B. Abmessungen
und elektrische Eigenschaften) und den technischen Anforderungen bei Bau (z. B. mit bestehenden
Stahlgitter-Mastkonstruktionen oder Vollwand-Mastkonstruktionen wie dem Wintrack-Mast)
und Betriebsführung auch die Kosten für die Errichtung und den Betrieb ermittelt.
Weiterhin werden die technischen Voraussetzungen und einschlägigen Normen für eine parallele
Leitungsführung von Bahnstromleitungen und Drehstrom- oder Gleichstromleitungen der
öffentlichen Energieversorgung ermittelt und beschrieben sowie auch die auftretenden elektrischen
und magnetischen Felder berechnet und vergleichend bewertet. Hierbei wird sowohl die
gemeinsame Führung der unterschiedlichen Stromkreise auf gemeinsamen Freileitungsmasten
als auch die Errichtung von zusätzlichen Kabelanlagen in Drehstrom- und Gleichstromtechnik
parallel zu bestehenden Bahnstromfreileitungen berücksichtigt.
1.2
Los 2 wurde federführend durch die Professur Elektrische Bahnen des Instituts für Bahnfahrzeuge
und Bahntechnik der TU Dresden bearbeitet. Im Mittelpunkt dieses Leistungsabschnittes
stehen in Abgrenzung zu Los 1 nicht die Bahnstromtrassen, sondern das 2AC 110-kV-
16,7-Hz-Bahnstromversorgungsnetz und die daran angeschlossenen Bahnunterwerke zur
Streckeneinspeisung. Für die Untersuchung wird grundsätzlich unterstellt, dass der elektrische
130 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
Zugbetrieb auf den betroffenen Bahnstrecken auch für die Zeit der Umrüstung weitgehend
uneingeschränkt aufrechterhalten werden soll. Eine generelle Umstellung des Bahnstromsystems
auf die Netzfrequenz von 50 Hz wird gleichfalls nicht unterstellt, da nur ein sehr geringer
Teil der vorhandenen elektrischen Triebfahrzeuge in Deutschland dafür geeignet ist.
Ausgehend vom Trassenbedarf für neue Transportleitungen der 50-Hz-
Landesenergieversorgung werden Szenarien zur Ausgestaltung der technischen und ökonomischen
Anforderungen für eine Dezentralisierung der Bahnstromversorgung erstellt. Untersucht
wird dabei, ob und wie die bestehende zentrale Bahnstromversorgung mit separater
16,7-Hz-Bahnenergieerzeugung und zweipoligen Bahnstromfreileitungen 2 55 kV zur Speisung
der Bahn-Unterwerke 110/15 kV auf eine dezentrale Versorgung mit Umrichterwerken
zur Spannungs- und Frequenztransformation umgerüstet werden kann. Dabei ist anhand des
Trassenbedarfs für die öffentliche Energieversorgung zu klären, welche Teile des Hochspannungsnetzes
der Bahn erhalten werden können. Darauf aufbauend erfolgt eine Analyse und
Bewertung, ob und wie das dann mindestens teilweise - dezentralisierte Bahnstromnetz aus
dem Netz der öffentlichen Energieversorgung eingespeist werden kann. Des Weiteren wird
der erhöhte Flächenbedarf in Bahntrassennähe für die gegenüber den bestehenden Bahn-
Unterwerken größeren dezentralen Umrichterwerke analysiert. Hierbei ist grundsätzlich davon
auszugehen, dass die neu zu errichtenden Umrichterwerke in unmittelbarer Nähe zu den
bestehenden Bahn-Unterwerken angeordnet werden. Eine Änderung der gegenwärtigen
Bahnunterwerksstandorte hätte eine vollständige Umgestaltung der Speisestruktur der 15-kV-
Oberleitungsanlagen der elektrifizierten Bahnstrecken zur Folge. Dies würde eine großflächige
temporäre Einstellung des elektrischen Zugbetriebes erfordern, was nicht Bestandteil des
Untersuchungsauftrages ist.
Anhand der entwickelten Untersuchungsszenarien wird abschließend eine wirtschaftliche
Bewertung der Dezentralisierung mittels eines Lebenszykluskostenmodells vorgenommen.
Im Ergebnis wird herausgestellt und bewertet, ob und wie die Bahnstromversorgung bei Parallelführung
von Energieleitungstrassen der Landesenergieversorgung am besten gesichert
werden kann.
1.3
Das vom Institut für deutsches und internationales Berg- und Energierecht der TU Clausthal
bearbeitete Los 3 analysiert, welche rechtlichen Auswirkungen eine geänderte Nutzung bestehender
Bahnstromleitungstrassen hat. Im Vordergrund der Untersuchung stehen die planungs-
111 (2013) Heft 3
131

Fokus Thema
und genehmigungsrechtlichen Auswirkungen. Behandelt werden daneben die zivilrechtlichen
Auswirkungen hinsichtlich der Nutzung fremder Grundstücke. Als relevante Verknüpfungsvarianten
werden sowohl die Bündelung von Bahnstromleitungen mit Höchstspannungsleitungen
des öffentlichen Netzes, unterschieden nach Kombinationsfreileitungen auf gemeinsamem
Gestänge oder Parallelführung der Leitungen, als auch die alleinige Nutzung der Trassen
für Höchstspannungsleitungen des öffentlichen Netzes bei Dezentralisierung der
Bahnstromversorgung betrachtet. Als technische Ausführungen werden sowohl Freileitung
und Kabel als auch Drehstrom- und Gleichstromtechnik berücksichtigt.
Dargestellt wird zunächst der Rechtsrahmen für die Planungs- und Zulassungsverfahren. Die
rechtliche Untersuchung hinsichtlich des öffentlichen Netzes erfasst sowohl Netzausbaubauvorhaben
i.S.v. § 2 Abs. 1 des Netzausbaubeschleunigungsgesetzes Übertragungsnetz
(NABEG) als auch sonstige Vorhaben, für die teilweise andere Regelungen gelten. Untersucht
werden die Vorgaben für die Festlegung von Trassenkorridoren und für die Zulassung von
Leitungsbauvorhaben. Hinsichtlich des Bahnstromleitungsnetzes wird der dortige Rechtsrahmen
für die Planungs- und Zulassungsverfahren, insbesondere das Planfeststellungsverfahren
nach §§ 18 ff. AEG, behandelt. Schließlich werden die rechtlichen Vorgaben für das Zusammentreffen
von Übertragungsleitung und Bahnstromleitung analysiert.
Der Rechtsrahmen wird anschließend auf die hier zu behandelnden Varianten (Kombinationsfreileitung,
Parallelführung, Dezentralisierung) angewendet. Geprüft wird zunächst, welche
Planungs- und Zulassungsverfahren in den einzelnen Varianten erforderlich sind oder inwieweit
hierauf möglicherweise verzichtet werden kann, weil bereits Bahnstromleitungstrassen
existieren. Geprüft werden Planungs- und Zulassungsverfahren einerseits hinsichtlich der neu
zu errichtenden Übertragungsleitung. Andererseits sind aber auch Planungs- und Zulassungsverfahren
hinsichtlich der bestehenden oder zumindest planungsrechtlich geprüften, aber ggf.
zu ändernden Bahnstromleitung zu behandeln.
Untersucht wird weiterhin, welche Erleichterungen sich in den hier untersuchten Varianten
für die Planungs- und Zulassungsverfahren ergeben können. Hierbei wird auf die Möglichkeit
zur Durchführung vereinfachter Verfahren oder zur Berücksichtigung bereits aus anderen
Verfahren vorliegender Unterlagen eingegangen. Wesentliche Bedeutung haben darüber hinaus
die Trassierungsgrundsätze der Nutzung bestehender Trassen und der Trassenbündelung.
Schließlich ist auf den Vorbelastungsgrundsatz einzugehen, demzufolge bereits vorbelastete
Grundstücke in der Abwägung weniger schutzwürdig sind. Hieraus werden weiterführende
132 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
Ansätze zu einer Präzisierung der Trassierungsgrundsätze und des Vorbelastungsgrundsätze
entwickelt.
Auf privatrechtlicher Ebene werden die vertraglichen und dinglichen Absicherungen der Inanspruchnahme
fremden Eigentums dahingehend untersucht, ob Anpassungsnotwendigkeiten
bei Nutzungsänderung der Bahnstromleitungstrassen bestehen. Veränderungen des Nutzungsumfangs
können sich nicht nur bei Errichtung neuer Leitungen, sondern auch bei hinsichtlich
Lage, Ausdehnung oder Zweckbestimmung veränderter Inanspruchnahme von Grundstücken
ergeben, wie etwa im Falle verlagerter Mastfundamente, verbreiterter Schutzstreifen oder
Ausweitung der Nutzung von der Bahnstromversorgung auf die öffentliche Energieversorgung.
Ergänzend hierzu wird untersucht, welche Bedeutung dies für die Entschädigungsleistungen
an die Grundeigentümer hat.
Abschließend wird eine Gesamtbewertung der Vor- und Nachteile einer Verknüpfung von
Bahnstromleitungstrassen und Übertragungsleitungen aus rechtlicher Sicht vorgenommen.
Hierzu erfolgt ein Vergleich mit der Neutrassierung öffentlicher Höchstspannungsleitungen
wie auch ein Vergleich der verschiedenen Varianten einer Nutzungsänderung bestehender
Bahnstromleitungstrassen untereinander.
111 (2013) Heft 3
133

Fokus Thema
Machbarkeitsstudie
zur Verknüpfung von
Bahn- und Energieleitungsinfrastrukturen
Zusammenfassung der wesentlichen Ergebnisse
und
Empfehlungen der Gutachter
Bearbeiter:
Leibniz Universität Hannover
Institut für Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Fachgebiet Elektrische Energieversorgung
Appelstraße 9a
30167 Hannover
Technische Universität Dresden
Institut für Bahnfahrzeuge und Bahntechnik
Professur für Elektrische Bahnen
Hettnerstraße 3
01069 Dresden
Technische Universität Clausthal
Institut für deutsches und internationales Berg- und Energierecht
Arnold-Sommerfeld-Straße 6
38678 Clausthal-Zellerfeld
Hannover, Dresden und Clausthal-Zellerfeld, 05.06.2012
134 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
1
1.1 Los 1 Technische Machbarkeit der Nutzung von Bahnstromtrassen
für Freileitungs- und Kabeltrassen öffentlicher Energieversorgung
Fasst man die Ergebnisse zu Los 1 mtrassen
für Freileitungs- zusammen, so
lässt sich feststellen, dass eine Nutzung der Bahnstromtrassen für Freileitungs- und Kabeltrassen
öffentlicher Energieversorgung grundsätzlich möglich ist. Hierbei ergeben sich jedoch erhebliche
Unterschiede in der Bewertung der verschiedenen untersuchten Betriebsmittel. Die
folgenden Szenarien sind für diese Bewertung untersucht worden:
Szenario A: Vollständiger Erhalt und Weiterbetrieb des bestehenden zentralen 16,7-
Hz-Bahnstromübertragungsnetzes unter der Voraussetzung einer Leitungstrassenbündelung
mit der 50-Hz-Landesenergieversorgung im bestehenden
Trassenraum, keine Dezentralisierung der Bahnstromversorgung
Variante A1.1:
Variante A1.2:
Variante A2:
Variante A3:
Abbau der vorhandenen Bahnstromfreileitung und Neubau einer Freileitung
in klassischer Stahlgitterbauweise mit je zwei 380-kV-Drehstromund
110-kV- Bahnstromkreisen
Abbau der vorhandenen Bahnstromfreileitung und Neubau einer Freileitung
in Wintrack-Bauweise mit je zwei 380-kV-Drehstrom- und 110-kV-
Bahnstromkreisen
Abbau der vorhandenen Bahnstromfreileitung und Neubau einer Freileitung
mit je zwei ±400-kV-Gleichstrom und 110-kV- Bahnstromkreisen
Neubau von je zwei ±320-kV/1000-MW-Gleichstromkabeln links und
rechts der vorhandenen Bahnstrom-Freileitung
Szenario B: Vollständiger oder zumindest teilweiser Entfall des 16,7-Hz-
Bahnstromübertragungssystems, vollständige oder teilweise Dezentralisierung
der Bahnstromversorgung
Variante B1.1:
Variante B1.2:
Abbau der vorhandenen Bahnstromfreileitung und Neubau einer Freileitung
mit zwei 380-kV-Drehstromkreisen
Abbau der vorhandenen Bahnstromfreileitung und Neubau einer Freileitung
in Wintrack-Bauweise mit zwei 380-kV- Drehstromkreisen
111 (2013) Heft 3
135

Fokus Thema
Variante B2:
Abbau der vorhandenen Bahnstromfreileitung und Neubau einer Freileitung
mit zwei ±400-kV-Gleichstromkreisen
Variante B3: Abbau der vorhandenen Bahnstromfreileitung und Neubau von vier ±320-
kV/1000-MW-Gleichstromkabeln
Für eine grobe Abschätzung der Investitions- und Betriebskosten bei Nutzung des Bahnstromtrassenraumes
für Höchstspannungs-(HöS-)Freileitungen und -Kabel der öffentlichen Energieversorgung
wurde auf Basis von existierenden Studien ein Ausbauszenario im HöS-Netz
entwickelt, das einen Leistungstransport auf vier Leitungsverbindungen von den Erzeugungsschwerpunkten
in Norddeutschland in die Verbrauchszentren in Süddeutschland und damit
dem zukünftig erwarteten Transportszenario von Nord nach Süd und Ost nach West Rechnung
trägt. In diesem Ausbauszenario werden Leitungstrassen mit einer Gesamtlänge von
2246 km entlang entsprechender Bahnstromleitungen genutzt. Die Kostenbewertungen erfolgten
mit der Barwertmethode über einen Zeitraum von 30 Jahren.
Bei der Untersuchung der 380-kV-Drehstrom-Freileitungen wurde festgestellt, dass eine Nutzung
der Bahnstromtrasse mit den heute üblichen Stahlgitterkonstruktionen zu einer erheblichen
Verbreiterung des Schutzstreifens führt. Die Maste sind zudem mit einer üblichen Höhe
zwischen ca. 40 und 60 m etwa doppelt so hoch wie bei einer typischen 110-kV-Bahnstrom-
Freileitung (etwa 30 m Höhe), was zu einer erhöhten Sichtbarkeit führt. Die auftretenden
elektrischen und magnetischen Felder liegen unterhalb der Grenzwerte der 26. BImSchV, sind
aber wesentlich höher als die einer Bahnstromfreileitung. Sollen die vorhandenen
Bahnstromsysteme auf dem gleichen Gestänge mitgeführt werden, so ergibt sich hieraus eine
weitere Erhöhung der Maste um ca. 10 m. Außerdem ist, insbesondere bei unsymmetrischen
Fehlern, mit einer starken Beeinflussung der Bahnstromkreise durch die Drehstromkreise zu
rechnen, die diese Lösung nur für kurze Strecken von einigen Kilometern Länge (ca. 50 km 1 )
geeignet macht. Aus wirtschaftlicher Sicht treten bei den klassischen 380-kV-Drehstrom-
Freileitungen die insgesamt geringsten Kosten in Höhe von 6,79 Milliarden Euro ohne bzw.
7,23 Milliarden Euro bei Mitführung der Bahnstromsysteme (nur Investitions- und Betriebskosten)
auf.
Eine erhebliche Verringerung der Trassenbreite lässt sich durch die Verwendung von alternativen
Kompaktmastformen wie z. B. dem Wintrack-Mast erreichen. Mit diesen Masten wird
1 A. Moser: Machbarkeitsstudie zur Verlegung von Bahn- und Drehstromkreisen auf einem Gemeinschaftsgestänge.
Wissenschaftliche Studie der RWTH Aachen im Auftrag der DB Energie GmbH, 2012.
136 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
es dann auch möglich, die Schutzstreifenbreite einer Bahnstromfreileitung einzuhalten. Ein
380-kV-Wintrack-Mast ist dabei mit 57 m Höhe aber ebenfalls erheblich höher als ein typischer
Bahnstrommast. Außerdem treten erhebliche Mehrkosten in Höhe von 3,09 Milliarden
Euro gegenüber den Standard-Freileitungen auf, die sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit
auswirken. Bei einer zu engen Führung der Leiterseile ist ferner mit Einschränkungen in der
Betriebsführung zu rechnen, da eine Besteigung der Maste, z. B. zu Wartungszwecken, nur
unter Abschaltung beider Stromkreise möglich ist. Weiterhin bestehen heute noch kaum Betriebserfahrungen
mit Kompaktmasten, und eine gemeinsame Führung von Drehstrom- und
Bahnstromkreisen ist aufgrund der großen Beeinflussung ebenfalls auf kurze Strecken (siehe
oben) beschränkt.
Auch 380-kV-Drehstromkabel sind prinzipiell im Trassenraum einer Bahnstromfreileitung
einsetzbar, wobei sich etwa vier Drehstromkreise im Schutzstreifen der Bahnstromfreileitung
unterbringen lassen. Hierdurch wird zwar ungefähr die Übertragungsleistung einer Drehstrom-Doppelfreileitung
erreicht, diese nimmt aber aufgrund der hohen kapazitiven Ladeströme
schon für kurze Längen ab. Aus diesem Grund sind die Ladeströme der Kabel bereits
ab Längen von ca. 25-30 km durch die Aufstellung von Drosselspulen zu kompensieren. In
einer Studie im Auftrag des BMU 2 wurde ermittelt, dass dieser hohe technische Aufwand und
die daraus resultierenden Mehrkosten sowie die hohen Investitionskosten Drehstrom-Kabel
für die in dieser Machbarkeitsstudie angedachte großräumige Energieübertragung über längere
Strecken ungeeignet machen.
Die Untersuchung von ±400-kV-Gleichstrom-Freileitungen ergab, dass diese mit den klassischen
Stahlgittermasten ebenfalls erheblich breitere Schutzstreifen und deutlich höhere Maste
erfordern als eine typische Bahnstrom-Freileitung. Prinzipiell ist aber auch hier der Bau von
Gleichstrom-Kompaktmasten mit den oben genannten Vorteilen denkbar, wodurch wie bei
den Drehstrom-Kompaktmasten entsprechende Mehrkosten entstehen. Da solche Maste aber
bisher noch nicht ausgeführt wurden, besteht hier noch Untersuchungs- und Entwicklungsbedarf.
Weitere Mehrkosten entstehen bei der HGÜ dadurch, dass eine Kopplung mit dem Drehstromnetz
nur über Umrichter erfolgen kann. Dies schlägt sich nicht nur in höheren Investitions-
sondern auch in höheren Verlustkosten im Vergleich zu der Drehstrom-Übertragung nie-
2 L. Hofmann, C. Rathke, M. Mohrmann: BMU-Studie "Ökologische Auswirkungen von 380-kV-Erdleitungen
und HGÜ-Erdleitungen" Bericht der Arbeitsgruppe Technik/Ökonomie., Energieforschungszentrum Niedersachsen,
Göttingen: Cuvillier Verlag, 2012.
111 (2013) Heft 3
137

Fokus Thema
der. Die Barwerte der Gesamtkosten sind bei der HGÜ mit Freileitungen daher für das betrachtete
Netzausbauszenario um ca. 3 Milliarden Euro höher als bei der Drehstrom-
Übertragung mit Standard-Freileitungen. Dies entspricht einem Mehrkostenfaktor von 1,40.
Sollen die Bahnstromfreileitungen auf dem gleichen Gestänge mitgeführt werden, sind bei der
Nutzung der HGÜ Vorteile gegenüber der Drehstrom-Leitung zu erwarten. Diese resultieren
daraus, dass hier mit wesentlich geringeren gegenseitigen Beeinflussungen zu rechnen ist und
so auch lange Parallelführungen technisch möglich sein sollten. Da für diese Variante keine
Betriebserfahrungen vorliegen, besteht allerdings noch ein erheblicher Untersuchungs- und
Entwicklungsbedarf. Insgesamt betrachtet scheint aber die Nutzung der HGÜ-Technologie bei
einer Parallelführung mit Bahnstromkreisen auf einem gemeinsamen Gestänge die technisch
sinnvollste Lösung zu sein.
Die Berechnung der elektrischen und magnetischen Felder der HGÜ-Freileitung zeigte bei
den hier betrachteten Mastbildern vergleichsweise geringe Feldstärken. Da für Gleichfelder in
der 26 BImSchV bisher keine gesetzlichen Grenzwerte definiert wurden, kann hier kein
Nachweis der Zulässigkeit geführt werden. Es steht aber zu erwarten, dass die elektrischen
und magnetischen Emissionen beim Bau einer HGÜ-Freileitung aufgrund ihrer geringen Höhe
unproblematisch sein werden.
Der Bau von ±320-kV-Gleichstromkabeln im Trassenraum der Bahnstromfreileitung besitzt
den großen Vorteil, dass sich zum einen keine Erweiterung des Schutzstreifens ergibt und
zum anderen die Bahnstromfreileitung unverändert bleibt und unter Einhaltung entsprechender
Mindestabstände auch während der Bauarbeiten nicht abgeschaltet werden muss.
Anders als bei den Drehstrom-Kabeln ergeben sich durch die Verwendung von Gleichstrom
keine Längenbegrenzungen, so dass die HGÜ mit Kabeln auch über größere Strecken problemlos
eingesetzt werden kann. Es muss jedoch beachtet werden, dass die Trassierung von
Kabelstrecken nicht nach den gleichen Grundsätzen erfolgt wie bei Freileitungen. Die tatsächliche
Nutzbarkeit hängt daher immer vom konkreten Verlauf der betrachteten Leitungen ab.
Die Legung von HGÜ-Erdkabeln ist hierbei nicht nur auf den Trassenraum von Bahnstromleitungen
beschränkt, sondern kann gegebenenfalls auch im Trassenraum von bestehenden 110-,
220- oder 380-kV-Drehstromfreileitungen erfolgen.
Die HGÜ mit Kabeln besitzt kein äußeres elektrisches Feld, und die magnetische Feldstärke
liegt bei einer typischen Auslegung etwa im Bereich des Erdmagnetfeldes.
138 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
Diesen Vorteilen stehen erhebliche Mehrkosten von ca. 14 Milliarden Euro (Faktor 2,97) zur
Drehstrom-Freileitung mit Standardmasten gegenüber. Diese resultieren im Wesentlichen daraus,
dass mit den heutigen HGÜ-Kabeln maximal 1200 MW Leistung übertragen werden
kann und daher die Legung von vier HGÜ-Kabelsystemen erforderlich ist, um die Leistung
von zwei Drehstromfreileitungssystemen zu erreichen. Die HGÜ mit Erdkabeln ist damit die
mit Abstand teuerste Lösung aller untersuchten Varianten.
Insgesamt ist festzuhalten, dass bei Erhalt einer zentralen Bahnstromversorgung und der damit
verbundenen Mitführung der Bahnstromfreileitung (Variante A) von den hier untersuchten
Betriebsmitteln nur die HGÜ mit Freileitungen oder Erdkabeln für den Einsatz auf längeren
Strecken geeignet erscheint. Hierbei ist dann besonders bei der Verwendung von HGÜ-
Erdkabeln mit erheblichen Mehrkosten gegenüber 380-kV-Standard-Freileitungen zu rechnen.
Bei der Verwendung von HGÜ-Freileitungen ist außerdem der Bau von gegenüber der ursprünglichen
Bahnstromfreileitung spürbar größeren Masten notwendig. Die Verwendung von
Freileitungen mit parallelen Dreh- und Bahnstromkreisen erscheint aufgrund der Beeinflussungsproblematik
nicht möglich zu sein. Die Legung von Drehstrom-Kabeln im Trassenraum
einer Bahnstromleitung ist zwar technisch prinzipiell machbar, jedoch scheidet ein Einsatz auf
längeren Strecken aufgrund der hohen kapazitiven Ladeströme, der damit einher gehenden
begrenzten Übertragungskapazität, sowie dem hohen Kompensationsaufwand und den hohen
Kosten aus.
Kann das Bahnstromnetz dezentralisiert und damit auf eine Mitführung der Bahnstromfreileitung
verzichtet werden (Variante B), so ist die 380-kV-Drehstrom-Freileitung mit Standardmasten
die technisch und wirtschaftlich günstigste Lösung. Hierbei ist mit einer gegenüber
der Bahnstromfreileitung deutlichen Verbreiterung des Trassenraumes bei gleichzeitig erheblich
höheren Masten zu rechnen. Eine Einhaltung des vorhandenen Trassenraumes ist nur mit
speziellen Kompaktmasten möglich. Diese führen jedoch zu deutlichen Mehrkosten und bei
zu kleinen Phasenabständen auch Einschränkungen in der Betriebsführung durch die Notwendigkeit,
zu Wartungszwecken stets beide Stromkreise abschalten zu müssen.
1.2
Im Los 2 wurde die Option der Dezentralisierung der bestehenden zentralen 16,7-Hz-Bahnstromversorgung
in Deutschland untersucht. Den Hintergrund dafür bildete die erwogene
111 (2013) Heft 3
139

Fokus Thema
Nutzung vorhandener Energieleitungstrassen des 2AC 110-kV-/ 16,7-Hz-Bahnstromübertragungsnetzes
der DB Energie GmbH für neue Energieleitungstrassen der 50-Hz-
Landesenergieversorgung.
Während die Untersuchungen in den Losen 1 und 3 grundsätzlicher Art im Sinne der Machbarkeit
sind, war im Los 2 von einem konkret existierenden zentralen Bahnstromnetz auszugehen,
welches den Zugbetrieb auf dem überwiegenden Teil der elektrifizierten Strecken der
DB AG sicherstellt. Untersuchungen zur Dezentralisierung dieses Netzes erfordern somit die
Einbeziehung der konkreten Netzstruktur, der Anlagenkonfigurationen, des Leistungs- und
Energiebedarfes sowie der Netzbetriebsführung und -instandhaltung. Hierzu erfolgten detaillierte
Analysen auf Basis von aktuellen internen Geschäftsdaten der DB Energie GmbH, die
dem Gutachter umfassend zur Verfügung gestellt wurden.
Ausgehend von dem ermittelten Bedarf an neuen überregionalen Trassen für die Landesenergieversorgung
und den technischen Verträglichkeitsuntersuchungen zur Leitungstrassenbündelung
aus Los 1 sowie der aktuellen 16,7-Hz-Netzstruktur in Deutschland wurden für die
Untersuchungen in Los 2 insgesamt vier Szenarien zur Dezentralisierung der 16,7-Hz-
Bahnstromversorgung entwickelt:
Szenario A:
Szenario B1:
Szenario B2:
Szenario B3:
Vollständiger Erhalt und Weiterbetrieb des bestehenden zentralen 16,7-Hz-
Bahnstromübertragungsnetzes unter der Voraussetzung einer (machbaren)
Leitungstrassenbündelung mit der Landesenergieversorgung im bestehenden
Trassenraum, keine Dezentralisierung der Bahnstromversorgung
Erhalt eines reduzierten, aber zusammenhängenden zentralen 16,7-Hz-
Bahnstromübertragungsnetzes, Entfall einzelner 16,7-Hz-Leitungstrassen
zugunsten neuer Energieleitungstrassen der Landesenergieversorgung, regionale
Dezentralisierung der Bahnstromversorgung
Entfall zentraler Leitungstrassen des 16,7-Hz-Bahnstromübertragungsnetzes
zugunsten neuer Energieleitungstrassen der Landesenergieversorgung, Erhalt
und Weiterbetrieb mehrerer regionaler, nicht mehr zusammenhängender
16,7-Hz-Bahnstromübertragungsnetze, überregionale Dezentralisierung
der Bahnstromversorgung
Entfall des gesamten 16,7-Hz-Bahnstromübertragungsnetzes, vollständige
Dezentralisierung der Bahnstromversorgung
140 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
Das Szenario A (keine Dezentralisierung) wurde gleichsam als Referenz für alle weiteren
Szenarien B1 bis B3 (mit Dezentralisierung) genutzt.
Da die Untersuchungen im Los 2 zeitparallel zu den Losen 1 und 3 durchgeführt werden
mussten, unterstellen die Dezentralisierungsszenarien B1 bis B3 auftragsgemäß, dass eine
gemeinsame Trassenführung von Bahn- und Landesenergieleitungen technisch bzw. rechtlich
nur schwer oder gar nicht machbar ist und somit vorhandene Bahnstromleitungstrassen aufgegeben
und die betroffenen Streckenbereiche dezentral mit Bahnenergie 16,7 Hz eingespeist
werden müssen.
Die durchgeführte Untersuchung zu vorhandenen Technologien der Bahnstromerzeugung hat
ergeben, dass eine dezentrale Bahnstromversorgung mit Sonderfrequenz technisch grundsätzlich
machbar ist. Dies zeigen einerseits die langjährigen Betriebserfahrungen in den
Bahnnetzen Norwegens, Schwedens und der USA, andererseits existieren heute mit der Umrichtertechnik
neue, effizientere Technologien als noch vor 10 bis 20 Jahren. Allerdings hängt
die Wirtschaftlichkeit von zentraler oder dezentraler Sonderfrequenzversorgung sehr stark
vom Charakter des elektrifizierten Streckennetzes, vom Bahnbetrieb, vom Leistungs- und
Energiebedarf und von den Einflussmöglichkeiten auf die Energiebezugspreise (Stromgestehungskosten)
ab. Insbesondere Letzteres wirkt sich überproportional in der Gesamtbilanz
aus. Grundsätzlich gilt aus der langjährigen Erfahrung: große, engräumig vermaschte Netze
mit hohem Gesamtenergiebedarf rechtfertigen eine zentrale Bahnstromversorgung, wenig
vermaschte Netze mit einzelnen (langen) Streckenästen und geringem Gesamtenergiebedarf
sind vorteilhaft dezentral zu versorgen. Diese Aussage konnte im Ergebnis der vorliegenden
Untersuchungen am konkreten Netzbeispiel der DB AG eindeutig auch quantitativ bestätigt
werden.
Die vier o.g. Szenarien wurden im Detail technisch und wirtschaftlich analysiert. Zum einen
wurde die konkrete Einspeisesituation in das unverändert vorhandene 16,7-Hz-Fahrleitungsnetz
einschließlich Anlagenauslegung, Netzanbindung, Leitungstrassenführung und Migrationskonzept
untersucht, zum anderen wurde für alle Szenarien eine wirtschaftliche Bewertung
durchgeführt. Dafür wurde neben der Ermittlung der bahnstromseitig erforderlichen anlagentechnischen
Mengengerüste und Investitionen sowie der kalkulatorischen Restwerte der infolge
Dezentralisierung nicht mehr benötigten, aber noch nicht vollständig abgeschriebenen
zentralen Bahnstromanlagen ein Lebenzykluskostenmodell für einen Prognosezeitraum von
30 Jahren entwickelt. Damit wurden die Differenzkosten der o.g. vier Szenarien für den
111 (2013) Heft 3
141

Fokus Thema
- und Kostenwerte der DB Energie
(Stand 2010) ermittelt.
Im Ergebnis der planerischen und wirtschaftlichen Untersuchungen musste zunächst das Szenario
B1 als unrealistisch ausgeschlossen werden. Aufgrund der konkreten Anlagenkonfigurationen
im Bahnstromnetz und der gemäß Los 1 benötigten Trassen für neue Energieleitungen
der Landesversorgung war es nicht möglich, ein reduziertes, aber noch zusammenhängendes
Bahnstromübertragungsnetz zu entwerfen. Grund hierfür ist, dass die benötigten
neuen Energieleitungstrassen überwiegend auf den Haupttrassen der vorhandenen Bahnstromübertragungsleitungen
von Nord nach Süd (zwei Trassen) sowie von West nach Ost (eine
Trasse) verlaufen müssen. Fallen diese zentralen Bahnstromtrassen weg, entstehen zwangs-
wird jedoch durch das Szenario B2 abgebildet, wodurch Szenario B1 obsolet wird. Auch hinsichtlich
der anlagentechnischen Mengengerüste unterscheiden sich die konkret entworfenen
Szenarien B1 und B2 nur marginal, weshalb nur Szenario B2 weiter verfolgt wurde.
Im Ergebnis der Untersuchungen zu Los 2 können zusammenfassend folgende Aussagen
formuliert werden:
Aus technischer, bahnbetrieblicher und betriebswirtschaftlicher Sicht ist der Weiterbetrieb
des vorhandenen zentralen Bahnstromnetzes (Szenario A, keine Dezentralisierung) die
eindeutige Vorzugslösung. Ausschlaggebend dafür sind die mengenmäßige und zeitkritische
Beschaffbarkeit dezentraler Erzeugerkomponenten, die Risiken der Migration (Verfügbarkeit
von Grundstücken und Gewährleistung des durchgehenden elektrischen Zugbetriebes)
sowie die laufenden Kosten für Netzbetrieb (Abschreibungen, Instandhaltung, Betriebsführung)
und Energiebezug. Letztere bestimmen mit einem Anteil von ca. 80 % eindeutig
die Lebenszykluskosten. Abhängig von Varianzen bei den Stromgestehungskosten
und der Inflationsrate resultieren für dieses Szenario Lebenszykluskosten über 30 Jahre
abgezinst auf 2011 zwischen 22,4 und 23,4 Milliarden EUR.
Eine vollständige Dezentralisierung der 16,7-Hz-Bahnstromversorgung nach Szenario B3
würde neben den risikobehafteten Aspekten der Beschaffbarkeit und der Migrationsstrategie
kumulierte Lebenszykluskosten über 30 Jahre abgezinst auf 2011 von 28,7 bis 37,0
Milliarden EUR hervorrufen. Diese Variante ist demnach im Betrachtungszeitraum zwischen
6,3 und 13,5 Milliarden EUR teuer als der Weiterbetrieb des zentral versorgten Netzes,
ohne dass der elektrische Eisenbahnverkehr davon Nutzen hätte. Der überwiegende
142 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
111 (2013) Heft 3
143

Fokus Thema
tion nur geringstmögliche Beeinträchtigungen des elektrischen Zugbetriebes hervorrufen.
Aus Sicht des Gutachters kommt dafür technologisch vorrangig eine HGÜ-Kabeltrassenlösung
im vorhandenen Trassenraum der 2AC 110-kV-/ 16,7-Hz-Bahnstromleitungen in
Frage. Für die Migration (Planung, Bautechnologie, temporäre Ersatzlösungen im Bahnstromnetz,
Inbetriebsetzung, Fehlerbehandlung) müssen jedoch noch geeignete Lösungen
entwickelt werden. Hierbei sind insbesondere die Anforderungen aus dem Netzbetrieb der
16,7-Hz-Bahnstromversorgung zu berücksichtigen (Leistungsbedarf, temporäre Abschaltungen
bzw. Außerbetriebnahmen einzelner Leitungsabschnitte), um Beeinträchtigungen
des elektrischen Zugbetriebes zu minimieren.
1.3
Untersucht wurden rechtliche Fragen der Bündelung von Übertragungsleitungen mit
Bahnstromleitungen (Variante A-I: Gemeinschaftsgestänge, Variante A-II: Parallelführung)
sowie der Nutzung freigegebener Bahnstromleitungstrassen (Variante B: Wegfall der
Bahnstromleitung infolge Dezentralisierung der Bahnstromversorgung). Einbezogen wurde
die technische Ausführung als Frei- oder Erdkabel sowie in Drehstrom- oder Gleichstromtechnik.
Alle untersuchten Varianten sind aus rechtlicher Sicht grundsätzlich zulässig. Im Einzelfall
kann die Verwirklichung scheitern, etwa die Parallelführung von Leitungstrassen an besonderen
Engstellen. Je nach Ausgestaltung bedarf die Umsetzung der Mitwirkung von DB Energie
(insbesondere Varianten A-I und B). Eine Erdverkabelung begegnet derzeit aufgrund der sehr
eingeschränkten Verfügbarkeit eines Planfeststellungsverfahrens und der restriktiven Regelungen
zur Kostenanerkennung besonderen Schwierigkeiten.
Für die Planung der Übertragungsleitung ist ein Bundesfachplanungs- bzw. Raumordnungsverfahren
selbst dann erforderlich, wenn der vorhandene Trassenraum einer Bahnstromleitung
genutzt wird. Für die Bahnstromleitung ist kein (erneutes) Planungsverfahren notwendig.
Für die Zulassung der Übertragungsleitung ist ein Planfeststellungsverfahren durchzuführen,
auch wenn eine vorhandene Bahnstromleitungstrasse genutzt wird. Ein Planfeststellungsverfahren
ist auch für die Änderung der Bahnstromleitung in den Varianten A-I und B erforderlich,
in der Variante A-II nur, soweit Änderungen erfolgen. In der Variante B sind zusätzliche
Zulassungsverfahren für die im Zuge der Dezentralisierung erforderlichen neuen Umrichterstationen
und deren Anschlussleitungen an das öffentliche 110-kV-Netz erforderlich.
144 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
Für Gleichstrom-Übertragungsleitungen ergeben sich keine grundsätzlichen Unterschiede zu
Drehstrom-Übertragungsleitungen. Allerdings haben die zusätzlich erforderlichen Umrichterstationen
erheblichen Raumbedarf und bedürfen ihrerseits der Zulassung.
Für Übertragungsleitungen, die als Erdkabel ausgeführt werden, ist außerhalb des NABEG
weder ein Raumordnungsverfahren originär vorgesehen noch besteht in den hier relevanten
Fallgestaltungen die Möglichkeit der Planfeststellung. Sollte die Erdverkabelung auf der
Höchstspannungsebene zukünftig stärker zum Einsatz kommen, wäre eine entsprechende Anpassung
der Raumordnungsverordnung (RoV) und des § 43 EnWG sinnvoll.
Die bestehenden Nutzungsrechte der Deutschen Bahn decken die Errichtung von Übertragungsleitungen
nicht ab. In allen Varianten sind für die Übertragungsleitung neue Nutzungsvereinbarungen
zu treffen und Entschädigungen zu leisten. In der Variante A-I sind neue Vereinbarungen
auch bezüglich der Bahnstromleitungen zu treffen.
In allen Varianten ergeben sich sowohl auf der Ebene der Planungsverfahren als auch der Zulassungsverfahren
nur sehr beschränkte Möglichkeiten einer gesetzlich vorgesehenen Verfahrensvereinfachung.
Ggf. können Angaben aus den Verfahren zu Bahnstromleitungen in den
Umweltbericht für die Übertragungsleitung aufgenommen werden.
Außerhalb gesetzlich geregelter Verfahrensvereinfachungen kann die Bündelung von Übertragungsleitungen
mit Bahnstromleitungen oder die Nutzung freigegebener Bahnstromleitungstrassen
aufgrund entsprechender Trassierungsgrundsätze beschleunigende Wirkung haben.
Den Behörden erleichtern diese Trassierungsgrundsätze die Prüfung alternativer Korridor-
oder Trassenführungen; bei einer etwaigen gerichtlichen Kontrolle erhöhen sie die Sicherheit
hinsichtlich der Bestandskraft der Alternativenwahl.
Die Bündelung von Übertragungsleitungen mit Bahnstromleitungen bzw. die Nutzung freigegebener
Bahnstromleitungstrassen kann sich auch aufgrund des Vorbelastungsgrundsatzes,
wonach Vorbelastungen die Schutzwürdigkeit betroffener Grundstücke mindern, beschleunigend
auswirken. Dies gilt insbesondere für die Ausführung der Übertragungsleitung als Freileitung,
in eingeschränktem Maße aber auch im Falle der Ausführung als Erdkabel.
Beim Vergleich des Raumbedarfs der untersuchten Varianten ist die Errichtung der Übertragungsleitung
in einer freigegebenen Bahnstromleitungstrasse (Variante B) am günstigsten zu
beurteilen. Bei der Abwägung der betroffenen Belange in den Planungs- und Zulassungsverfahren
erleichtert dies die Entscheidung zu Gunsten des Leitungsbaus. Allerdings ist jeweils
111 (2013) Heft 3
145

Fokus Thema
eine Einzelfallprüfung erforderlich, die die Zulassung eines solchen Leitungsverlaufs aufgrund
besonderer Belastungen ausschließen kann, etwa bei Ortsquerungen. Außerdem ergibt
sich zusätzlicher Raumbedarf für die Umrichterstationen und Anschlussleitungen. Aus dem
Blickwinkel des Raumbedarfs am nächstgünstigsten erscheinen die Führung auf Gemeinschaftsgestänge
und die Erdverkabelung unterhalb der Bahnstromleitung, während die Parallelführung
der Übertragungsleitung neben der Bahnstromtrasse am raumintensivsten wirkt.
Bei einem Vergleich des Verfahrensaufwands schneidet Variante A-II (Parallelführung) am
günstigsten ab, da zusätzliche Verfahren hinsichtlich der Bahnstromleitung grundsätzlich
nicht erforderlich sind. Insbesondere in Variante A-I (Gemeinschaftsgestänge) können sich
Verfahrensverzögerungen aufgrund ungeklärter technischer Fragen der gegenseitigen Beeinflussung
von Übertragungsleitung und Bahnstromleitung ergeben. In Variante B (Dezentralisierung)
ist zusätzlich die Zulassung der neuen Umrichterstationen und Anschlussleitungen
erforderlich, die ihrerseits mit dem Bau der neuen Übertragungsleitung koordiniert werden
muss, der erst nach Freigabe der Bahnstromleitungstrasse möglich ist.
2
In der Gesamtbetrachtung der Ergebnisse der drei Lose geben die Gutachter die folgenden
Empfehlungen:
Aus technischer, bahnbetrieblicher und betriebswirtschaftlicher sowie rechtlicher Sicht ist
der Weiterbetrieb des vorhandenen zentralen Bahnstromnetzes (Szenario A, keine
Dezentralisierung) die eindeutige Vorzugslösung.
Die parallele Nutzung des Bahnstromtrassenraums durch 16,7-Hz-Bahnstrom- und
Drehstromfreileitungen auf einem gemeinsamen Mast erscheint aufgrund der Beeinflussungsproblematik
nur auf kurzen Streckenabschnitten möglich. Zudem wäre diese Variante
im Trassenraum der Bahnstromleitungen nur mit noch in der Entwicklung befindlichen
Kompaktmastformen machbar.
Eine gemeinsame Nutzung des Trassenraums durch die vorhandene 16,7-Hz-
Bahnstromfreileitung und Drehstrom-Kabelsysteme erscheint aufgrund der hohen kapazitiven
Ladeströme und der damit einhergehenden begrenzten Übertragungskapazität,
des hohen Kompensationsaufwands und der hohen Kosten nicht sinnvoll.
146 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
Die Parallelführung von 16,7-Hz-Bahnstromfreileitungen und HGÜ-Erdkabelsystemen
ist im vorhandenen Trassenraum möglich und ist aus Sicht des Bahnbetriebs die
bevorzugte Variante, da einerseits der Weiterbetrieb der zentralen Bahnstromversorgung
gewährleistet bleibt und andererseits bei einer Migration keine bzw. nur geringe Beeinträchtigungen
des elektrischen Zugbetriebes zu erwarten sind. Allerdings ist diese Lösung
die mit Abstand teuerste Netzausbauvariante. Außerdem muss beachtet werden, dass
eine Verlegung von Erdkabeln im Trassenraum der Bahnstromleitung technisch nicht
immer möglich ist (z. B. bei Talüberspannungen, in felsigem Gebiet oder bei Siedlungskreuzungen).
Aus rechtlicher Sicht ist bei Parallelführung von 16,7-Hz-Bahnstromfreileitungen und
HGÜ-Erdkabelsystemen vorteilhaft, dass für die Bahnstromleitungen keine erneuten
Planungs- und Zulassungsverfahren durchgeführt oder neue Nutzungsrechte erworben
werden müssen. Die Trassenführung für die HGÜ-Erdkabel wird durch die Bündelung erleichtert.
Allerdings kann die Erdverkabelung im vorhandenen Trassenraum in Teilbereichen
ausgeschlossen sein (z. B. aus Naturschutzgründen). Außerdem begegnet eine Erdverkabelung
im derzeitigen Rechtsrahmen aufgrund der sehr eingeschränkten Verfügbarkeit
eines Planfeststellungsverfahrens und der restriktiven Regelungen zur Kostenanerkennung
Schwierigkeiten.
Mit Blick auf wirtschaftliche Gesichtspunkte erscheint die Parallelführung von 16,7-Hz-
Bahnstrom- und HGÜ-Freileitungen auf einem gemeinsamen Mast als die bevorzugte
Variante. Hierbei müssen aber im Gegensatz zur Legung von HGÜ-Erdkabeln Lösungen
für eine aus Sicht des Bahnbetriebs störungsarme Migration entwickelt werden, da vorhandene
Bahnstromfreileitungsmaste durch neue kombinierte Maste in Kompaktbauweise
ersetzt werden müssten.
Aus rechtlicher Sicht erleichtert das Gemeinschaftsgestänge für 16,7-Hz-Bahnstromund
HGÜ-Freileitungen die Trassenführung erheblich. Für die Bahnstromleitung sind
zwar neue Zulassungsverfahren und in der Regel neue Nutzungsrechte erforderlich, doch
werden diese Verfahren mit der Übertragungsleitung verknüpft. Zu prüfen ist, inwieweit
sich Verzögerungen durch ungeklärte technische Fragen ergeben könnten und inwieweit
das Gemeinschaftsgestänge wegen des vorübergehenden Weiterbetriebs der Bahnstromleitung
neben der alten Trasse errichtet werden muss.
111 (2013) Heft 3
147

Fokus Thema
Die Errichtung paralleler HDÜ- und HGÜ-Freileitungen auf eigenem Gestänge könnte
das Migrationsproblem für den Bahnbetrieb beheben und neue Zulassungsverfahren und
Nutzungsrechte für die Bahnstromleitung entbehrlich machen. Die Trassenführung ist
aufgrund der größeren Trassenbreite schwieriger, profitiert aber grundsätzlich von der
Bündelung. Eine parallele HDÜ-Freileitung ist die mit Abstand günstigste Variante, während
die parallele HGÜ-Freileitung demgegenüber mit erheblichen Mehrkosten verbunden
ist.
Der Bau von HGÜ-Kabelsystemen kann natürlich auch im Trassenraum von vorhandenen
HöS-Freileitungen erfolgen. Ebenso könnten HGÜ-Freileitungen auch auf vorhandenen
Freileitungen auf einem dann zu errichtenden gemeinsamen Mast unter der Voraussetzung
mitgeführt werden, dass es zu keinen Beeinflussungsproblemen kommt.
Insgesamt besteht noch ein erheblicher weiterer Untersuchungsbedarf z. B. hinsichtlich
der Themen Parallelführung und gegenseitige Beeinflussung von Drehstrom-, Bahnstromund
Gleichstromsystemen, Aufwand für die Entwicklung und Erprobung von Kompaktmastbauformen
sowie Weiterentwicklung der Trassierungsgrundsätze für Leitungsbündelung,
die über den Zeit- und Untersuchungsrahmen dieser Machbarkeitsstudie hinausgehen.
148 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
Bahnenergieversorgung in Deutschland –
Alles schon mal dagewesen
Wie und mit welcher Frequenz in Deutschland die Bahnenergie erzeugt, verteilt und benutzt wird –
übrigens genau wie in Österreich, der Schweiz und teils in Schweden – wird immer wieder mit wohlfeilen
Vorschlägen bedacht. Auch die neueste Untersuchung von Staats wegen hat aber dazu nichts
Anderes ergeben als früher.
Als unsere Urgroßväter um die Jahreswende 1912/13
für Fernbahnen die Fahrleitungsspannung 1 AC 15 kV
16 2 /3 Hz vereinbarten und dabei direkte Erzeugung sowie
Übertragung mit Hochspannung zugrundelegten,
ahnten sie nicht welchen Zündstoff sie damit für die
nächsten hundert Jahre liefern würden – und manchmal
auch Unterhaltungsstoff (siehe Hintergrund).
Theoretisch und praktisch waren diese Entscheidungen
gut untermauert: Die Streckenlängen erforderten
Hochspannung, diese wiederum AC zum Aufund
Abspannen; leistungsfähige und wirtschaftliche
1AC-Motoren bedingten die niedrige Frequenz, und
Direkterzeugung war nötig mangels einer Landesversorgung,
die wandernde Leistungen im MW-Bereich
bereitstellen konnte.
Die beiden letzten Gründe entfielen im Laufe der
Jahrzehnte. Die stürmische Entwicklung der Halbleitertechnik
ab 1960 machte die Fahrzeugantriebe
unabhängig von Stromart und Frequenz im Fahrleitungsnetz,
was sich unter allgemeinem Beifall und
ohne größere Interessenkonflikte vollzog.
Ganz anders war das bei dem zweiten Thema. Die
öffentliche Elektrizitätsversorgung wuchs so gewaltig,
dass der 16,7-Hz-Bahnenergiebedarf mit heute
rund 11 TWh/a nur noch 2 % des gesamten Elektro-
Endenergieverbrauchs in Deutschland ausmacht. Das
erscheint nicht viel, ist aber kein Einzelkunden-Umsatz,
den sich eine Branche leichthin entgehen lässt.
Zumal wenn der Energieabnehmer in misslicherer
Position ist als jeder oberirdische Industriebetrieb: Dieser
kann umziehen, wenn ihm die Infrastruktursituation
an seinem Standort gar nicht gefällt; die Eisenbahn
dagegen braucht Leistung und Energie netzweit.
Große Industriebetriebe mit mehreren Standorten
und sogar Unternehmen, die mit ihren Produkten
konkurrieren, können noch etwas machen: sich
eigene Hochspannungsnetze bauen und betreiben.
Beispiele gibt es im Ruhrgebiet, im Saarland und
in den mitteldeutschen Revieren reichlich. Dazu
hat man aber nicht gehört, dass diese Leitungen
oder Trassen doch gefälligst für den Energietransport
von der Nordsee nach Süddeutschland freizumachen
wären.
Nur der Bahn rückte man in dieser Sache immer
wieder zu Leibe, meist von rückwärts aufgezogen mit
publikumswirksamer Kritik an der Sonderfrequenz.
111 (2013) Heft 3
Eine massive Attacke kam beispielsweise 1942
von der Wirtschaftsgruppe Elektrizitätsversorgung,
wobei man zeitgemäß geschickt mit dem Materialaufwand
argumentierte. Vermutlich wurde daraufhin
das unter dem Namen Ganzenmüller bekannte
„Gutachten über die Wahl des Stromsystems für die
Elektrisierung von Fernbahnen“ vom Juli 1941 überarbeitet,
sodass es erst als „Ergänzungsheft 1944 zur
Zeitschrift Elektrische Bahnen“ erscheinen konnte –
aber nicht im Buchhandel erhältlich war. Hierzu liegt
hoffentlich noch Archivstoff verborgen.
Ein richtiger Feldzug entzündete sich dann in
Westdeutschland an der „Elektrisierung des Rhein-
Ruhr-Eisenbahnverkehrs“. Die Geschichte dieses
Helles Licht.
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149

Fokus Thema
Systemstreits von etwa 1950 bis 1956 könnte ein
Buch füllen; hier ist kein Platz für Einzelheiten. Immerhin
kämpften die private Elektrizitätswirtschaft
und ihre Lobbyisten mit offenen Visieren, vermutlich
überzeugt von ihrer Überlegenheit in Richtung zur
Politik. Auch Frankreich intervenierte und erwirkte
ein Konzept, die ganze Moselstrecke Koblenz – Trier
– Thionville mit 50 Hz zu elektrifizieren. Trotzdem
konnte die Deutsche Bundesbahn (DB) ihr System
erfolgreich verteidigen. Entscheidend war dabei der
Nachweis, dass die zentrale Beschaffung der Energie,
ihre Übertragung und Verteilung in eigenem
Netz und der dadurch erreichte Lastspitzenausgleich
deutlich wirtschaftlicher war als Einzelbezug je Unterwerk,
noch dazu im damals streng regulierten
und demarkierten Elektrizitätsmarkt. Die finale „Stellungnahme
der Deutschen Bundesbahn“ erschien
wiederum 1956 als Sonderheft Elektrische Bahnen.
Man ist übrigens immer wieder überrascht, wie
andere Bahnen auf der Welt – weit über die eingangs
genannten drei Länder hinaus – das genau so sehen
und ihre Versorgung mit eigenem, zentral eingespeisten
Hoch- oder Mittelspannungsnetz aufgebaut
haben, so wie die S-Bahnen Berlin und Hamburg.
Parallel dazu und sogar bis in die 1960er Jahre hinein
stand das Thema ebenso in Ostdeutschland an,
wenn auch unter ganz anderen wirtschafts-, außenund
sonstigen politischen Verhältnissen. Die Schilderungen
in [1] zeigen dazu Folgendes: Eine erste
Debatte gab es 1951/52 im Vorfeld des Rückkaufs
des Demontagegutes von der Sowjetunion. Eine
zweite wurde 1953 von der Hauptverwaltung (HV)
Kohle und Energie – also quasi gleichfalls der Elektrizitätswirtschaft
– ausgelöst und lange betrieben,
während es um die Entwicklung und Beschaffung
neuer Elektrolokomotiven ging. Letztlich konnte sich
die Deutsche Reichsbahn (DR) gleichfalls mit der
Netzfrequenz 16 2 /3 Hz behaupten. Auch hier gab der
Rechenstift den Ausschlag, nachdem man die Mehrkosten
durch Zweifrequenzbetrieb im eigenen Netz
berücksichtigte; außerdem verbot die allgegenwärtige
Mangellage solche Kapriolen. Einschlägige Gutachten
dazu sind, wenn überhaupt, natürlich nicht
in Westdeutschland veröffentlicht.
Ruhe gab es aber in der Sache nicht: Jeder Anlass
war willkommen, gutgläubigen oder kritisierhungrigen
Medien Kommentare oder Ausarbeitungen pro
50 Hz zu stecken, seien es Bahnnetzausfälle in Süddeutschland
im Jahr 1995 oder Planung und Bau der
Schnellfahrstrecke Köln-Rhein/Main Ende der 1990er
Jahre; immer wieder war die Bahn zu aufwändigen
Rechtfertigungen gezwungen.
Der letzte Vorgang entstand, von wem auch
immer angestiftet, aus dem blockierten Nord-Süd-
Fernleitungsbau zur Sicherung der Energiewende.
Näheres dazu und die Ergebnisse sind an anderer
Stelle in diesem Heft referiert und dokumentiert;
sie können niemanden überraschen, der die Materie
auch nur einigermaßen kennt. Manche werden
davon enttäuscht sein, die aus unterschiedlichen
Motiven Anderes erhofft und sich schon kurz
vor dem Ziel gewähnt hatten. Zu wünschen ist,
dass mit den offen gelegten Tatsachen und den
Schlussfolgerungen das Thema nunmehr abgeschlossen
ist – zumindest für die nächsten hundert
Jahre.
Übrigens: Die Frequenz stand bei der aktuellen
Untersuchung gar nicht erst zur Debatte.
Be
[1] Glanert, P.; Scherrans, Th.; Borbe, Th.; Lüderitz, R.:
Wechselstrom-Zugbetrieb in Deutschland. Band 3: Die
Deutsche Reichsbahn, Teil 1 – 1947 bis 1960. München:
Oldenbourg Industrieverlag, 2012.
HINTERGRUND
„..., daß die für den Durchgangsbetrieb bestimmten
16 2/3 Hz-Lokomotiven einen Tender erhalten,
auf dem sich ein 50 Hz-Synchronumformer ... befindet,
dem die Energie aus dem Fahrdraht über
den Lokomotivtransformator zugeführt wird. Der
16 2/3 Hz-Transformator ist bekanntlich ohne weiteres
in der Lage, auch 50 Hz-Spannungen umzuspannen.“
(von der 50-Hz-Seite vorgeschlagener
Ausweg für Zweifrequenzbetrieb in Deutschland,
referiert Ende 1953 an der Technischen Akademie
Bergisch-Land).
„... die bisher unbekannte Tatsache zu erklären,
daß 50 Hz-Lokomotiven ... auch bei ungünstiger
Witterung ... um etwa 50 % höhere Werte der
Haftreibung ausnutzen können ...“ (Lobbyist im
März 1956 an mehrere Bundesbahn-Obere).
„Auf meinem Grabstein wird einmal stehen:
Und er hatte doch recht!“ (Lobbyist um 1956
an einen Bundesbahn-Oberen nach endgültigem
Entscheid für 16 2 /3 Hz).
„Nicht zuletzt warten auch die über 16 2 /3 Hz
schicksalhaft mit uns verbundenen Nachbarländer
schon lange auf unsere Umstellung auf 50 Hz.“
(Professor der Universität Stuttgart in den VDI-
Nachrichten im Oktober 1995 nach Bahnnetzausfall
in Bayern).
„Wie schwierig das ist, zeigt das Beispiel der
Bahn-Oberleitungen. Verkehrsminister Peter
Ramsauer hatte bereits vorgeschlagen, sie für
den Stromtransport zu nutzen.“ (hauptamtlicher
Wirtschaftsredakteur in der Saarbrücker Zeitung
im Mai 2012).
150 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
Normfrequenz 16 2 /3 Hz – die Zukunft
elektrischer Bahnen mit Umrichtern
Sobald eine Bahn aus dem 50-Hz-Landesnetz über statische Umrichter versorgt wird, ist ihre Frequenz
frei wählbar. Mit der genormten Bahnfrequenz 16 2 /3 Hz und deren physikalischen Eigenschaften
können dann beachtliche Vorteile bei der Streckeninfrastruktur genutzt und dadurch Energie
und Investitionen gespart werden.
Einführung
In einer losen Folge von Beiträgen war an dieser Stelle
aufgezeigt worden, wie sich bei 50-Hz-Bahnen
alle systembedingten Nachteile der Versorgung über
Direktumspanner mittels statischer Umrichter ausschalten
und zusätzliche Vorteile gewinnen lassen.
Für den Einstieg in diese Idee war das Schlagwort
„nicht 50 Hz auf 50 Hz, sondern 3 AC 50 Hz auf 1 AC
50 Hz“ geprägt worden.
Schon angesprochen wurde dabei auch, was offenkundig
ist: dass Umrichter die Sekundärfrequenz
von der Primärfrequenz unabhängig machen [1; 2; 3].
Der Zeitpunkt ist gekommen, dies zu vertiefen.
Als vor genau hundert Jahren die Bahnfrequenz
16 2 /3 Hz eingeführt wurde, geschah das vorrangig
wegen der besseren Fahrmotorkommutierung. Jedoch
gewann man damit als weitere Vorzüge noch
• niedrige Fahrleitungsreaktanz, dadurch wenig
Spannungsfall und geringe Übertragungsverluste
• mäßige elektromagnetische Grundwellenbeeinflussungswirkung
auf benachbarte Anlagen
An dem Bild kann man übrigens auch ermessen, welchen
Gewinn die nun viel niedrigere Stromstärke bei
den Übertragungsverlusten bedeutet.
Die Reihenschluss-Kommutatormotoren sind Geschichte,
das andere sind Ewigkeitsmerkmale.
Spannungshaltung und
Übertragungsverluste
Die Frequenz 16 2 /3 Hz wirkte sich besonders günstig
aus, solange die Triebfahrzeuge mit dem ihrer Technik
eigenen, quasi natürlichen Grundwellenleistungsfaktor
fuhren. Bild 1 zeigt dies an dem Extremfall
cos ϕ = 0,7, wie er bei Thyristor-Phasenanschnittsteuerung
vorkam; die klassische 1AC-Direktmotortechnik
hat Werte um 0,85 bis 0,9. Man sieht, wie entweder
gleiche Spannung am Stromabnehmer eine höhere
50-Hz-Ausgangsspannung ab Unterwerk erforderte
oder gleiche Ausgangsspannung einen geringeren
16 2 /3-Hz-Spannungsfall ergab, also niedrigere
Stromstärke für gleiche Leistung und damit geringere
Übertragungsverluste. Dieser Vorteil ist aber stark
geschrumpft, seit sich die Umrichter-Triebfahrzeuge
auf cos ϕ = 1 am Stromabnehmer einstellen lassen.
111 (2013) Heft 3
TABELLE 1
Bild 1:
Spannungen bei Frequenz 50 Hz
(rot) und 16 2 /3 Hz (grün) bei
Traktionsleistung mit cos ϕ = 0,7
(links) und 1 (rechts).
1 Sammelschienenspannung
Unterwerk
2 Blind- und Wirkspannungsfall
Fahr- und Rückleitung
3 Spannung und Stromstärke
Triebfahrzeug
Leistungsbedarf eines Hochgeschwindigkeitstriebzuges am Stromabnehmer,
gerundete Pauschal werte in MW.
acht Fahrmotoren je 1,3 MW 10,5
Triebfahrzeughilfsbetriebe 0,5
Umwandlungsverluste 10 % 1,0
Zugkomfort 60 % Einschaltzeit 0,5
Summe 12,0
151

Fokus Thema
Auf den ersten Blick lässt das rechte Zeigerbild
für heutige Verhältnisse nur noch marginale Unterschiede
zwischen 50 und 16 2 /3 Hz vermuten. Jedoch
ergibt eine exakte Vergleichsrechnung für einen Modellfall
noch bemerkenswerte Effekte.
Zugrunde liegt eine eingleisige Strecke mit zwei
Ausrüstungsvarianten, die immer zweiseitig von
Umrichter-Unterwerken (Uw) gespeist wird. Das soll
mit konstant geregelt 27,0 kV Ausgangsspannung
geschehen, also vollkommen unabhängig davon
was sich im versorgenden Hochspannungsnetz abspielt
und wie die eigenen Transformatoren auf Belastung
reagieren. Dazu verdeutlicht Bild 2, welchen
enormen Gewinn diese Fähigkeit der Vollumrichter
bringt: Die Stromstärke wird um gut 10 % niedriger,
und entsprechend geringer sind wiederum die Übertragungsverluste.
Als konstante Leistungsabnahme in Streckenmitte
sind 12 MW angesetzt. Das kann ein Hochgeschwindigkeitszug
mit zwei Triebköpfen sein (Tabelle 1)
oder mit verteilten Antrieben gleicher Gesamtleistung;
Doppeltraktion mit vierachsigen 6,4-MW-
Grenzleistungslokomotiven bei 20 t Radsatzlast fordert
noch mehr Leistung.
Das Modell mag nicht für alle Gebiete repräsentativ
sein, die Konstellation kann aber durchaus in
großen Ländern mit dünn besiedelten Gegenden
zwischen Zentren vorkommen, wo zudem die Elektrizitätsversorgung
wenig vernetzt und schwach ist.
Deshalb ist im Folgenden auch die Frequenzpaarung
Landesnetz 60 Hz / Bahnnetz 25 Hz mitgeführt; und
50 Hz und 60 Hz werden hier jetzt als Industriefrequenz
bezeichnet.
Ausgegangen wird von einer Streckenausrüstung
mit Oberleitung und Saugtransformatoren (englisch
booster transformers, BT) entlang der Strecke (Bild 3).
Letztere sind über ein Rückleiterseil verbunden, das je
Sektion einmal an die Fahrschienen angeschlossen ist.
Weil dieses System benachbarte Anlagen relativ geringer
beeinflusst, ist es bei 50-Hz-Bahnen sehr häufig
und in Norwegen und Schweden auch bei 16 2 /3 Hz
gebaut worden. Vergleichsvariante ist die Strecke nur
mit Oberleitung. Eine Zwischenvariante und heute
praktisch Standard bei 50-Hz-Bahnen sind Rückleiter,
auch Kompensationsleiter genannt, mit günstiger
Wirkung auf Magnetfeld und Beeinflussung. Die Rechnung
zeigt aber bei Spannung und Verlusten nur ganz
geringe, im Rahmen der Rechengenauigkeit kaum
ausweisbare Unterschiede zum einfachen System.
Als Impedanzbeläge liegen die Werte in der Tabelle
2 zugrunde. Sie wurden aus einer Vielzahl
verstreuter Quellen gemittelt, plausibel gestuft und
grob gerundet; höhere Genauigkeit wäre hier nur
vorgetäuscht angesichts der vielen Parameter. Das
gilt besonders für den frequenzproportionalen Ansatz
der Imaginärteile für die Ausrüstung ohne BT.
Bild 2:
Streckenspeisung aus verschiedenen
Unterwerken für Triebfahrzeugleistung
12 MW/cos ϕ = 1.
links mit fest eingestelltem Transformator
1 Transformator-Leerlaufspannung
25,0 kV bei mittlerer
Hochspannung
2 Spannungsfall Transformator
3 lastabhängige Sammelschienenspannung
Unterwerk
4 Blind- und Wirkspannungsfall
Fahr- und Rückleitung
5 Spannung Triebfahrzeug
22,5 kV
6 Stromstärke Triebfahrzeug
530 A
rechts mit Umrichter
1 Transformator-Leerlaufspannung
25,0 kV bei mittlerer
Hochspannung
2 beliebige Phasenlage
3 konstant geregelte
Sammelschienen -
spannung 27,0 kV
4 Blind- und Wirkspannungsfall
Fahr- und Rückleitung
5 Spannung Triebfahrzeug
25,5 kV
6 Stromstärke Triebfahrzeug
470 A
Bild 3:
Saugtransformator an schwedischer Bahnstrecke bei Västerås
(Foto: Ylva Schütte, Januar 2013).
Signal schreibt vor, nicht mit gehobenem Stromabnehmer unter
der Streckentrennung zu halten.
152 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
Zu den Realteilen ist zu sagen, dass beim BT-
System physikalisch so gut wie kein Rückstrom in
den Fahrschienen und im Erdreich fließen kann.
Deshalb ist der Wirkwiderstand einerseits frequenzunabhängig,
andererseits vor allem aber wegen
des nur begrenzt dicken Seiles und etwas auch der
Transformatorwicklungen in Hin- und Rückleitung
relativ hoch.
Bei der klassischen Rückleitung steigt der Wirkwiderstand
der Bodenausbreitung mit wachsender Frequenz,
weil sich der Strom dabei in einen kleineren
Bereich um die Gleise herum zusammendrängt. Weil
aber der Bodenwiderstand im Vergleich zum Oberleitungswiderstand
nur klein ist, wirkt sich dieser
Anstieg nur mäßig aus. Der spezifische Bodenwiderstand
spielt hier keine Rolle, da die mit ihm wachsende
Eindringtiefe sich genau so anpasst,
dass der Widerstand unverändert bleibt.
In den Fe-Fahrschienen wirkt derselbe
physikalische Prozess in einer anderen
Geometrie, hier wird der Strom mit
der Frequenz zunehmend aus dem Inneren
verdrängt, sodass ihr Widerstand
wächst.
Rückleiterseile entlang der Strecke
senken den Blindwiderstand des Stromkreises
und erhöhen seinen Wirkwiderstand
ein wenig. Beides hat aber nur so
geringen Einfluss, dass sich kein Aufwand
damit lohnt.
Als Ergebnis der Rechnung ist in Bild 4
für 60 bis 150 km Uw-Abstand l dargestellt,
welche Spannung U am Stromabnehmer
in Streckenmitte bei 12 MW Abnahme
verbleibt und welche auf 12 MW
bezogenen Übertragungsverluste ΔP in
dem Moment entstehen. Anders als nach
Bild 1 zu erwarten wäre zeigen sich dabei
deutliche Effekte, und zwar gleichermaßen
für die Paarungen 50 Hz gegen
16 2 /3 Hz und 60 Hz gegen 25 Hz:
• Bahnfrequenz bietet beträchtlich
stabilere Fahrleitungsspannung und
verursacht geringere Verluste als
Industriefrequenz.
• In diesen beiden Qualitätsmerkmalen
ist die einfache Streckenausrüstung
bei allen Frequenzen dem
BT-System überlegen, bei dem der
hohe Wirkwiderstand die Verluste
hochtreibt.
• Bei Industriefrequenz immer und
sogar bei Bahnfrequenz im BT-System
stößt die Spannung am Stromabnehmer
schon bei mittelgroßen Uw-
Abständen an den dauernd zulässigen
Grenzwert 19 kV; hier wirken sich die
hohen Reaktanzen aus.
TABELLE 2
Repräsentative gerundete Impedanzbelagswerte in
Ω/km für eingleisige Strecke mit Fahrdraht
100 ... 120 mm 2 Cu und Tragseil 50 ... 70 mm 2 Bz,
mit Saugtransformatoren Rückleiterseil 240 mm 2 Al
Frequenz
Fahrleitungsspannung
60 Hz
50 Hz
25 Hz
16 2 /3 Hz
mit Saugtransfomatoren
und
Rückleiterseil
0,270 + j.0,830
0,270 + j.0,690
0,270 + j.0,345
0,270 + j.0,230
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111 (2013) Heft 3
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Fokus Thema
Bild 4:
Ergebnisse Modellrechnung für eingleisige zweiseitig gespeiste Strecke mit und ohne Saugtransformatoren, Impedanzbelagswerte in
Tabelle 2.
l Abstand zwischen Umrichter-Unterwerken mit konstant geregleter Ausgangsspannung 27,0 kV
U Spannung am Stromabnehmer bei konstant 12 MW/cos ϕ = 1 Leistungsabnahme in Streckenmitte
ΔP momentane Verlustleistung bezogen auf 12 MW
links Industriefrequenz 50 Hz versus Bahnfrequenz 16 2 /3 Hz
rechts Industriefrequenz 60 Hz versus Bahnfrequenz 25 Hz
154 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
• Bahnfrequenz mit einfacher Streckenausrüstung
würde diesen Wert erst bei 278 oder 244 km Uw-
Abstand erreichen, dann allerdings mit 36 oder
32 % Verlusten.
• Bahnfrequenz mit einfacher Streckenausrüstung
ist allen drei anderen Varianten überlegen; sie
erlaubt größere Uw-Abstände und kann dabei
immer noch Energie sparen.
• Dieser Qualitätssprung ist am größten, wenn
Industriefrequenz wegen der Beeinflussung das
BT-System erfordern würde.
Dies alles gilt natürlich auch für bestmögliche Übertragung
und Nutzung rückgespeister Bremsenergie.
Zum Netzbetrieb gehören noch zwei Effekte,
wenn auch eher als Randerscheinungen, die beide
aus dem um rund 10 nF/km liegenden Querkapazitätsbelag
von Hochkettenfahrleitungen entstehen:
Auf langen unbelasteten Leitungen erhöht sich die
Spannung, und klassische Kurzschlussprüfungen
können bei hohem Anteil an Einleiterkabeln – als
Speisekabel oder beispielsweise in Tunneln – mit ihrem
mehr als zehnfach so hohem C-Belag verfälschte
Anzeigen liefern. Beides ist frequenzabhängig und
bei niedriger Bahnfrequenz unproblematischer.
Beeinflussung
Elektrische Bahnen sind die einzigen Großanwender
elektrischer Energie mit erdfühligem Leiter als
Teil des Betriebsstromkreises, vereinfacht: mit einem
beweglichen Erdschluss. Dies bringt notwendiger
Weise Beeinflussungen der Umgebung durch elektrische
Ströme und elektromagnetische Felder mit sich.
Dabei gibt es induktive, kapazitive und galvanische
Beeinflussungen, von denen erstere die Hauptrolle
spielt. Ihre Wirkung und deren Reichweite werden
entscheidend durch den Erdstromanteil und die große
Schleife zwischen Oberleitung und Fahrschienen
bestimmt. Weil diese Geometrie weitestgehend fest
vorgegeben ist, muss die induktive Beeinflussung auf
anderen Wegen verringert werden:
geforderte Amperewindungsgleichgewicht vollständig
in den Rückleiter. Auch das Autotransformatorsystem
mit seinem Negativfeeder wirkt auf ähnliche Weise,
jedoch nicht so vollkommen. Bei zweiseitiger Streckenspeisung
teilt sich der Rückstrom und wirkt dadurch
nicht nur absolut halbiert, sondern induzierte
Längsspannungen heben sich wegen ihrer entgegengesetzten
Richtung noch teilweise auf.
Frequenz
Die Induktionswirkung ist proportional zur Frequenz,
sodass 16 2 /3 Hz nur ein Drittel der Wirkung wie 50 Hz
hat und 25 Hz nur 40 % der Wirkung von 60 Hz. Das
gilt natürlich bei gleicher Stromstärke; bei 15 kV
16 2 /3 Hz sind es immer noch nur 56 % gegenüber
25 kV 50 Hz.
Von diesen Maßnahmen sind die zweiseitige Speisung
und die Wahl der Frequenz systemimmanent,
während alle anderen beträchtlichen Aufwand an
der Streckenausrüstung, an Anlagen Dritter oder für
Beides erfordern. Rückleiterseile und Negativfeeder
benötigen darüber hinaus einen zusätzlichen Schutzstreifen
entlang der gesamten Bahnstrecke, der öffentlich-rechtlich
sowie privatrechtlich gesichert und
entschädigt werden muss.
Die Bahnenergieversorgung aus 3AC-Landesnetzen
über Umformer ermöglicht also nicht nur die
zweiseitige Speisung mit allen ihren Vorteilen, sondern
kann mit niedriger Bahnfrequenz in sehr vielen
Fällen AT- und BT-Streckenausrüstungen und sogar
Rückleiterseile entbehrlich machen, also in großem
Umfang Investitionen und Instandhaltungsaufwand
sparen.
Auch die allgemein weniger störende kapazitive
Kopplung vermindert sich frequenzproportional,
weil der Blindleitwert zwischen spannungsführender
Leitung und isolierten, nicht bahngeerdeten metallenen
Objekten wie Blechdächern und anderem entsprechend
sinkt.
Zur galvanischen Beeinflussung gehört, dass
Rückströme in fremde Anlagen eindringen können.
Schutz von Anlagen in Bahnnähe
Solche Maßnahmen sind zum Beispiel: Kabel statt
Freileitungen, Kabel mit wirkungsvollen Schirmen,
Reduktionsleiter parallel zu Kabeln, Glasfiberkabel
oder Funkübertragung. Sie machen die gefährdeten
Anlagen störungsunempfindlicher.
Rückstromführung
Die induzierende Schleife wird kleiner gemacht durch
einen Rückstrompfad in Höhe der Oberleitung. Ein
einfacher Rückleiter bietet dem Rückstrom einen Parallelweg
zu Gleis und Erde, sodass er sich aufteilt;
Saugtransformatoren (BT) zwingen ihn durch das
Bild 5:
Beeinflussungsschema Wechselstrombahnen (Quelle: eb 11/1986).
1 Schienenpotenzial gegen Erde
2 induzierte Längsspannung
111 (2013) Heft 3
155

Fokus Thema
Auch können durch ihre Oberwellen Gleisstromkreise
gestört werden, zum Beispiel mit Frequenzen um
100 Hz arbeitende bei 50 Hz durch die zweite, bei
16 2 /3 Hz aber erst durch die weniger starke sechste.
Diskussion und Schlussfolgerungen
Der übliche Einwand gegen die Frequenz 16 2 /3 Hz soll
hier gleich vorweggenommen werden: Die gegenüber
50 Hz etwa doppelt so schweren Transformatoren.
Wer will, mag das in Studien mit einrechnen, aber
anders als vor 50 Jahren ist das technisch kein Thema
mehr: Mit den zulässigen Radsatzlasten fahren in Europa
hundertfach Grenzleistungslokomotiven und dutzendfach
Hochgeschwindigkeitstriebzüge für 16 2 /3 Hz
oder sogar für beide Frequenzen. Außerdem werden
die klassischen Eisen- und Kupferpakete mittelfristig
von Mittelfrequenzübertragern abgelöst werden [1].
Die Ergebnisse der einfachen Modellrechnung
beruhen auf klassischer Physik, die sich auch bei anderen
Konfigurationen nicht ändert. Zweigleisige
Strecken oder Oberleitungen aus Material mit höheren
Leitwerten, größeren Querschnitten oder mit
Verstärkungsseilen haben geringere Längsimpedanzen,
sind aber demgemäß auch betrieblich stärker
belastet. Und von Uw-Abständen ab 60 km können
50-Hz-Bahnen bisher nur träumen.
Wo kommt nun die Bahnenergieversorgung über
Umrichter und mit 16 2 /3 Hz in Frage? Das ist überall
dort,
• wo neu als Inselbetrieb elektrifiziert werden soll,
• wo Inselbetrieb von DC auf AC umgestellt werden
soll,
• wo bestehende 50-Hz-Bahninfrastruktur grunderneuert
werden muss,
• wo bestehende 50-Hz-Bahninfrastruktur technisch
ausgereizt ist und massiv verstärkt werden
muss,
• wo das Hochspannungs-Landesnetz schwach ist
und nur wegen der Bahnversorgung verstärkt
werden muss,
• wo eine Grenzstrecke neu elektrifiziert oder von
DC umgestellt werden soll und eine Nachbarbahn
schon mit 16 2 /3 Hz fährt,
• wo Bahnen und ihre Manager innovationsfreudig
sind.
Mit Neuelektrifizierung sind hier auch Streckenneubauten
gemeint. Und alle hier genannten Kategorien
kommen im TEN-T-Plan der EU mit seinen zehn Korridoren
vor [4].
Niemand sollte diese Gedanken als weltfremd
abtun, denn immerhin: in IEC 60196:2009-06 ist
16 2 /3 Hz als gleichberechtigt genormt. Die Bahnen
in allen Kontinenten und in Europa die EU-Kommission
sollten für ihre konkreten Projekte die Varianten
durchrechnen lassen, sich die möglichen Einsparungen
an Energie und Investitionen ansehen und danach
entscheiden.
Uwe Behmann, Thorsten Schütte
[1] Behmann, U.: Statische Umrichter – nur für Sonderfrequenzen?
In: Elektrische Bahnen 98 (2000), H. 10,
S. 381–389.
[2] Behmann, U.; Rieckhoff, K.: Umrichterwerke bei 50-Hz-
Bahnen – Vorteile am Beispiel der Chinese Railways /
Converter Stations in 50 Hz Traction – Advantages in
Case of Chinese Railways. In: Elektrische Bahnen 109
(2011), H. 1-2, S. 63–74; Kommentare S. 99–100.
[3] Schütte, Th.: Ergänzung zu: Umrichter in der Bahnstromversorgung
– Chancen weltweit. In: Elektrische
Bahnen 102 (2011), H. 4-5, S. 254–257.
[4] Behmann, U.; Schütte, Th.: Umrichter in der 50-Hz-
Bahnenergieversorgung – von Europa in die Welt. In:
Elektrische Bahnen110 (2012), H. 5, S. 201–207.
HINTERGRUND
Einfluss des Erdbodens
Die Bodeneindringtiefe der AC-Bahnrückströme
ist zunächst proportional der Wurzel aus dem
spezifischen Bodenwiderstand. Dieser kann um
zwei bis drei Zehnerpotenzen schwanken und
die Eindringtiefe somit von wenigen hundert
Metern bis zu einigen Kilometern. Sie ist ferner
umgekehrt proportional der Wurzel aus der Frequenz.
Dieser Wert ändert sich bei der Alternative
50 oder 16 2 /3 Hz nur um den Faktor 1,7 und
ist deshalb nicht sehr gewichtig. Der Wert des
Bodenwiderstandsbelags entspricht ungefähr
dem Betrag der Frequenz, ist also mit 0,050 oder
0,017 mΩ/km viel kleiner als der Oberleitungswiderstand
und hat somit nur wenig Einfluss. Ein
bahngeerdeter Rückstromleiter parallel zum Gleis
vermindert diesen noch mehr und bei Saugtransformatoren
ist er Null. Das Gleis dagegen hat einen
gewissen Einfluss, je nachdem ob eine oder
beide Schienen Rückstrom führen, und durch die
stark nichtlineare Magnetisierungskurve.
156 111 (2013) Heft 3

Thema Fokus
HGÜ in der Nordsee – Notbremse ziehen!
HV DC in the North Sea – Pull the
emergency brake!
Die Nutzung der Offshore-Windenergie ist
blockiert, weil die Anbindungen an das deutsche
Festlandsnetz fehlen. Als Grund wird die
gewählte, aber dafür neuartige HGÜ angeprangert.
Eine einsatzreife und viel billigere
Alterative ist die seit hundert Jahren bewährte
zuverlässige 16 2 /3-Hz-Bahntechnik.
Dass es mit 50 Hz nicht klappen würde, hatte man
in Berlin offenbar frühzeitig verstanden – schließlich
sind Politiker verpflichtet, Blindleistung zu erkennen
und zu vermeiden. Warum hat man sich aber dann
das Teuerste vom Teuersten verkaufen lassen?
HGÜ ist dazu gut, mehrere tausend Kilometer per
Freileitung oder viele hundert Kilometer per Kabel
zu überbrücken. Bei den Entfernungen in der Nordsee
ist sie purer Luxus, der nicht nur Zeit sondern
auch Geld kostet. Ihre Ausrüstung und die dafür
notwendigen Basisstationen, mit Riesenplattformen
jede aus mehr Eisen als der Eiffelturm hat und Kathedralen
voller Leistungselektronik darauf, bieten das
heute maximal Mögliche an Projektierungs-, Produktions-
und Montageleistungen. Das nutzen zu
wollen ist legitim, aber nur zur Arbeitsbeschaffung
solte es nicht gefördert werden.
Als unsere Vorfahren vor hundert Jahren merkten,
dass sie bei elektrischen Fernbahnen mit DC nicht
weit kommen würden oder es nicht bezahlen könnten
und dass AC 50 Hz die Motoren kaputt machte,
nahmen und normten sie dafür 16 2 /3 Hz. Mit dieser
Synthese aus den guten Eigenschaften beider Strom-
Utilization of offshore wind energy is blocked
because of missing links to the German onshore
grid. HV DC transmission technology which was
chosen for this purpose but which is new for
this application was blamed to be the reason for
that. Approved since hundred years the reliable
16 2 /3 Hz railway technology is an option which is
directly available and much cheaper.
In Berlin, they obviously understood early enough
that utilizing 50 Hz for transmitting power from offshore
windpower plants will not work – by all means
politicians are obliged to identify and to avoid reactive
power. But why did they accept the utmost
expensive solution?
HV DC transmission is suitable to cover thousands
of kilometres by overhead line or several hundreds of
kilometres by buried cable. Regarding the off-shore
distances in the North Sea, however, this technology
is just luxury and will waste not only time but
also money. Because the HV DC equipments and the
platforms to bear them, each one consisting of more
steel than the Eiffel tower and topped with cathedrals
full of power electronics offer today’s maximum
business-opportunity in projecting, manufacturing
and construction. Trying to make use of all this is
legitimate, but only for employment policy purposes
it should not be supported.
Hundred years ago, when our ancestors had to
learn that DC would be either insufficient or invaluable
for electric long distance railway lines and that
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111 (2013) Heft 3
21.04.2009 13:05:13 Uhr
157

Fokus Thema
arten fahren die Fernbahnen in Norwegen, Schweden,
Deutschland, Österreich und der Schweiz seitdem
wirtschaftlich Höchstleistungen.
Die deutsche Elektroindustrie hat seit genau hundert
Jahren ihre höchste Kompetenz für 16 2 /3-Hz-Geräte
wie Schalter, Transformatoren, Kabel und Umrichter
bewiesen; manche Standardprodukte aus der
Bahnanwendung sind sogar direkt für die Windenergieübertragung
nutzbar. Ein Riesenvorteil des Alternativkonzeptes
ist, dass in der Salzsole nur klassische
Technik aufgestellt und abgedichtet werden muss
und keine Halbleiter-Hightec, deren Verfügbarkeit zu
sichern den etwas adaptierten Beruf des Leuchtturmwärters
wiederbeleben könnte.
Die Idee ist ganz und gar nicht neu [1], und ein
aktuelles Papier untermauert sie [2] (siehe Rubrik
Medien S. 213 in diesem Heft).
Die Lage verlangt hier umgehend das gesamtwirtschaftlich
Bessere, das heißt bildlich gesprochen
angesichts des drohenden Prellbocks: Schnellbremsung,
zurückrangieren, Weichen zum richtigen Gleis
umwerfen und dorthin neu beschleunigen.
Uwe Behmann, Thorsten Schütte
[1] Schütte, Th.; Ström, M.; Gustavsson, B.: Erzeugung und
Übertragung von Windenergie mittels Sonderfrequenz.
In: Elektrische Bahnen 99 (2001), H. 11, S. 435–443;
100 (2002), H. 1-2, S. 74.
[2] Fischer, W.; Braun, R.; Erlich, I.: Low Frequency High
Voltage Offshore Grid for Transmission of Renewable
Power. In: 3 rd IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies
Europe (ISGT Europe), Berlin, Germany, Oct.
2012. http://www.uni-due.de/ean/downloads/papers/
fischer2012.pdf
AC 50 Hz would damage the motors, they took and
standardized 16 2 /3 Hz for this purpose. By combining
the advantages of both types of current since that
time State Railways in Norway, Sweden, Germany,
Austria and Switzerland are able to operate at highest
levels of performance and efficiency.
Since exactly one hundred years, German electric
industry has proven its outstanding competence in
16 2 /3 Hz components by providing breakers, transformers,
cables, converters and all related secondary
equipment. It is worth mentioning that some standard
products from railway applications can even be
used directly for transmitting wind energy. Last not
least it is a great advantage of this concept that only
heavy-metal technology will have to be installed and
packed in the saltwater instead of semiconductor
high-tech, which might require the revival of the
lighthouse man’s profession somewhat modified to
ensure its availability.
The idea is not new at all [1], while an up-to-date
paper is supporting this (see rubric Media p. 213 in
this issue).
The situation cries for veering around immediately
to what is the best for national economy, which
– figuratively speaking – means in view of the approaching
buffer-stop: emergency braking, shunting
backwards, throwing the points towards and accelerating
on the correct track.
U Be, Th Sch
Instandhaltungstrupp bei geeignetem Wetter auf dem Weg zur
Basisstation alpha ventus – Maintenace team on ist way to alpha
ventus basic station in fine weather
(Fotos: alpha ventus/Matthias Ibeler, 2011).
Montagearbeiten an Windkraftanlage alpha ventus bei Nordseetypischerem
Wetter. – Construction work at alpha ventus wind
power plant in more typical North Sea weather
(Foto: alpha ventus Bildarchiv, 2009).
158 111 (2013) Heft 3

Wechselstrom-Zugbetrieb
in Deutschland
Band 2: Elektrisch in die schlesischen
Berge – 1911 bis 1945
Eine einzigartige, chronologische Beschreibung der Entwicklung der
Triebfahrzeuge, Bahnstromversorgungs- und Fahrleitungsanlagen
sowie des Werkstättenwesens dieser Zeit
Bereits bei der Aufnahme des elektrischen Zugbetriebs war klar, dass
die Technik mit Einphasen-Wechselstrom ihre Tauglichkeit auch unter
schwierigen topografischen Bedingungen unter Beweis stellen
sollte. Die Teststrecke Lauban – Königszelt wies alle Eigenschaften
einer Gebirgsbahn auf. Nachdem die Mittel zur Elektrisierung genehmigt
waren, begann eine stürmische Entwicklung, die durch
den Ersten Weltkrieg unterbrochen wurde. In den zwanziger Jahren
wurde das Engagement fortgesetzt, das zum Erfolg der elektrischen
Traktion in Deutschland beigetragen hat. Die Betriebserfahrungen
sowie deren technische Umsetzung prägten die Entwicklung von
Fahrzeugen, Oberleitungen und anderen Einrichtungen der elektrischen
Zugförderung der Deutschen Reichsbahn.
Dieses Werk veranschaulicht ein Stück Zeitgeschichte und beschreibt
die Zusammenhänge zwischen den technischen, wirtschaftlichen sowie
gesellschaftlichen und politischen Entwicklungen dieser Epoche.
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Diese Erklärung kann ich mit Wirkung für die Zukunft jederzeit widerrufen.

Fokus Praxis
Desiro-RUS werden im fahrplanmäßigen
Betrieb eingesetzt
Seit Januar 2013 werden bei der RŽD im Raum Sankt Petersburg die ersten acht elektrischen Triebzüge
Desiro-RUS im Regionalverkehr eingesetzt. Der Betriebseinsatz erfolgt somit drei Jahre nach der
Bestellung der Triebzüge.
Bild 1:
Endwagen vom dritten
Triebzug Desiro-RUS im
Klima-Wind-Kanal der
Fahrzeugversuchsanlage
Rail Tec Arsenal in Wien
(Foto: Siemens).
Die Russische Staatsbahn RŽD bestellte im Dezember
2009 bei Siemens 38 Desiro-RUS-Regionaltriebzüge.
Es war vorgesehen, die Züge ab Sommer 2013
in Betrieb zu nehmen und ab Herbst 2013 im Regionalverkehr
fahrplanmäßig einzusetzen [1]. Die
Desiro-RUS-Regionaltriebzüge werden in Russland
Lastotschka (Schwalbe) genannt.
Am 6. März 2012 ist der erste fünfteilige Triebzug
nach einem langen Transportweg von Krefeld im
Instandhaltungsdepot Metallostroy der RŽD in der
Nähe von St. Petersburg eingetroffen [2]. In dem
Instandhaltungsdepot werden die Desiro-Züge in
Betrieb gesetzt. Die Prüfungen und Testfahrten, die
Bild 2:
Regionaltriebzug Desiro-RUS EhS-009 auf dem Moskauer Bahnhof in Sankt Petersburg. Im
Hintergrund: Teil eines HGV-Triebzuges Velaro-RUS (Sapsan – Wanderfalke) (Foto: RŽD).
für das Erteilen der Inbetriebsetzungsgenehmigung
der Züge erforderlich sind, wurden im Testzentrum
in Schtscherbinka bei Moskau und auf dem Streckennetz
der RŽD schneller als geplant ausgeführt.
Zeitlich parallel mit der Inbetriebsetzung und den
Prüfungen in Russland wurden an einem End- und an
einem Mittelwagen des Desiro-RUS-Triebzugs, der als
dritter gefertigt wurde, in der Fahrzeugversuchsanlage
Rail Tec Arsenal in Wien Klimatests durchgeführt.
Dabei wurden beispielsweise die Funktionen der
Mittelpufferkupplungen, der Türen oder auch der
Scheibenwischer sowie der Heizungs- und Klimaanlagen
bei Temperaturen zwischen – 40 °C und +40 °C
geprüft. Die Versuche fanden bei unterschiedlichen
Witterungsbedingungen mit Wind, Regen, Schneefall
und Eisbelag statt (Bild 1). Für die Prüfungen und
deren Auswertungen wurde eine Zeitdauer von zehn
Wochen benötigt.
Die Desiro-RUS-Triebzüge sind unter Beachtung
der in Russland gültigen Normen entwickelt und
gebaut worden. Über 60 Komponenten des Zuges
mussten zertifiziert werden. Das betrifft beispielsweise
die Radsätze und die Drehgestellrahmen, aber
auch die Klimaanlagen und die Signalhörner. Bei
Zugfahrten wurden unter anderem die fahrdynamischen
Eigenschaften des Zuges beim Fahren mit
Antrieb, beim Ausrollen und beim Bremsen sowie
die Auswirkungen des Zuges auf die elektromagnetische
Umwelt ermittelt. Am 17. Dezember 2012 hat
die russischen Zulassungsbehörde Register zur Zertifizierung
im föderalen Eisenbahnverkehr (RS FzhT)
die Zulassung für den Regionaltriebzug sowohl für
die Fahrleitungsspannung DC 3 kV als auch für die
Fahrleitungsspannung 1 AC 25 kV 50 Hz drei Monate
früher als ursprünglich geplant erteilt. Das war unter
anderem durch eine enge Zusammenarbeit zwischen
dem Hersteller und dem Kunden möglich. Für
die Prüfungen und Abnahmefahrten standen fünf
Züge zur Verfügung. Mehrere Zertifizierungsprozesse
wurden von der RŽD zeitlich parallel zueinander
durchgeführt.
Am 23. Januar 2013 führte die erste Fahrt mit
Fahrgästen in Desiro-RUS-Regionaltriebzügen vom
Moskauer Bahnhof (Bild 2) in Sankt Petersburg
über Tschudowo nach Weliki Nowgorod. Die Jungfernfahrt
erfolgte mit den Triebzügen EhS-009 und
EhS-010, die in Doppeltraktion gefahren wurden.
160 111 (2013) Heft 3

0.16m
Tiefe Joch = 0.17m
1310
0.19m
->
1079
->
DT
172
172
735
->
13.01m
341
->
177
DT
177
6.72m
Gleisachse:
X=0. 0
Y=0. 0
Z=0.00 0
2.67m
Size
0.18m

Oberleitung
Objektorientierte Planung von
Oberleitungsanlagen
Nils Berthold, Gerhard Hofmann, Dresden; Walter Blaser, Bern
Die Unternehmen ELBAS und Furrer+Frey haben in über zehn Jahren das Werkzeug ELFF ® für Oberleitungsanlagen
entwickelt. Dieses besteht aus mehreren Modulen, die beginnend von der eigentlichen
Planung bis hin zur Produktionsvorbereitung verwendet werden können. Das Werkzeug ermöglicht
die effektive Planung für Strecken und ausgedehnten Bahnhofsanlagen im Fernverkehr als auch Fahrleitungsanlagen
im Nahverkehr einschließlich komplexer Kreuzungen und Betriebshöfe.
OBJECT-ORIENTED PLANNING OF OVERHEAD WIRE SYSTEMS
Within a period of more than ten years, ELBAS and Furrer+Frey have developed the ELFF ® tool for
overhead wire systems. The tool comprises several modules that handle jobs ranging from planning
tasks proper to production preparation. It can be used for the effective planning for routes and
extensive railway station systems for long-distance traffic and contact wire systems for local traffic,
including complex junctions and train yards.
PLANIFICATION DE LIGNES AÉRIENNES DE CONTACT EN FONCTION DE L’UTILISATION
Les entreprises ELBAS et Furrer+Frey ont mis au point pendant plus de dix ans l’outil ELFF ® pour
lignes aériennes de contact. Cet outil est constitué de plusieurs modules qui peuvent être utilisés
depuis la planification proprement dite jusqu’à la préparation de la production. Il permet la planification
efficace pour de lignes grand parcours et d’installations ferroviaires étendues ainsi que de
lignes aériennes de contact pour les réseaux de banlieue, croisements complexes et dépôts inclus.
1 Einführung
Die Planung von Oberleitungsanlagen ist auf Grund
von vielen unterschiedlichen Anforderungen aus
nationalen und internationalen Normen, Bauvorschriften
und Regularien der Infrastukturbetreiber
von Bahnen sowie auf Grund der Komplexität von
Oberleitungsanlagen sehr aufwändig. Der Planungsingenieur
muss die unterschiedlichen Regelungen
kennen und fehlerfrei anwenden, da die geplanten
Anlagen einen wesentlichen Einfluss auf die Sicherheit
des Systems Bahn haben.
Dazu steigen die Anforderungen der Kunden an
eine detaillierte Planung bei gleichzeitig steigender
Komplexität der Vorhaben und immer kürzer werdenden
Planungszeiten.
Die Planung oder auch Projektierung erfolgt derzeit
mitunter manuell unter Nutzung von verschiedenen
CAD-Programmen wie AutoCAD ® oder MicroStation ® .
Es existieren inzwischen einige Erweiterungen zu diesen
CAD-Programmen, die durch Nutzung von vordefinierten
Symbolen und Eigenschaften sowie die teilweise
Automatisierung der Planungsvorgänge den Planungsingenieur
in unterschiedlicher Tiefe unterstützen sollen.
Große Errichterfirmen entwickelten Planungswerkzeuge,
die sie überwiegend zur Vorbereitung
von Bauvorhaben nutzen, in denen ihre Bauweisen
und Bauteile Verwendung finden.
Das hier vorgestellte Softwarepaket ELFF ® ist ein
Add-on für AutoCAD, das von den Ingenieuren der
ELBAS Elektrische Bahnsysteme Ingenieur-Gesellschaft
mbH und der Furrer+Frey AG entwickelt wurde.
Basis dafür sind Softwareentwicklungen beider
Häuser, die sich mit unterschiedlichen Projektphasen
beschäftigen.
Der eigentlichen Projektierung dient dabei das
Modul ELFF-CAD. Es handelt sich dabei um ELBAS
OLACAD. Der Produktionsvorbereitung, wie die Erstellung
detaillierter Querprofile einschließlich Materiallisten,
dient ELFF-CAM, welches ursprünglich auf
FALP von Furrer+Frey beruht.
2 Entwicklungsziel
Das Projektierungswerkzeug wurde unter folgenden
Prämissen entwickelt:
• Es soll sowohl für den Nahverkehr als auch für
den Fernverkehr einsetzbar sein.
• Es soll eine herstellerneutrale Planung ermöglichen.
Des Weiteren sollen definierte Bauweisen
umgesetzt werden, bei denen die Grundlagen in
spezifischen Datenbanken hinterlegt werden.
• Es soll keine Beschränkung hinsichtlich irgendwelcher
Bauarten geben. Für den Fall, dass eine
162 111 (2013) Heft 3

Oberleitung
Bauart noch nicht erfasst wurde, muss mit vertretbaren
Mitteln eine nachträgliche Anpassung
möglich sein.
• Das Planungswerkzeug soll nicht nur die Planung
freier Strecken ermöglichen, sondern
auch komplizierte Projekte wie große Bahnhöfe,
Werkstätten oder im Nahverkehr Kreuzungen im
Straßenbereich.
• Es soll für alle Planungsphasen genutzt werden
können, das heißt verschiedene Detailtiefen
ermöglichen.
• Das Planungswerkzeug soll die Bauphasenplanung
ermöglichen.
Eine weitere, wesentliche Prämisse war der Grundsatz,
dass das Werkzeug eine Unterstützung für den
Planungsingenieur darstellen, diesen aber nicht
ersetzen soll. Eine Software ist nur so gut, wie sie
programmiert worden ist und welche Erfahrung in
ihr hinterlegt ist. Es war nicht Ziel, die Software von
vornherein zu beschränken. Hierdurch wächst allerdings
die Verantwortung des Nutzers, der die Ausgaben
auf Plausibilität prüfen muss.
Erklärtes Ziel war auch, kein vollständig neues
Programm zu entwickeln, sondern auf vorhandene
Konstruktionsprogramme aufzusetzen. Auf Grund
der weiten Verbreitung fiel die Entscheidung auf
AutoCAD. Dieses Konstruktionsprogramm ist unter
Planern sowohl im Fern- als auch im Nahverkehrsbereich
im In- und Ausland weit verbreitet und wird
nicht nur für Oberleitungsanlagen, sondern auch für
andere Gewerke verwendet. Die Idee bestand darin,
ein Projektierungswerkzeug zu schaffen, welches
die programmtechnische Grundlage von AutoCAD
nutzt, sie aber um oberleitungsspezifische Elemente
ergänzt. Dadurch sollte auch erreicht werden, dass
mit AutoCAD versierte Planer nach relativ kurzer Einarbeitungszeit
in der Lage sein sollen, mit dem Planungswerkzeug
umzugehen. Da bei einigen Unternehmen
auch andere Projektierungsprogramme wie
MicroStation genutzt werden, soll auch eine Konvertierung
zwischen diesen Systemen möglich sein.
ELFF ist aus den Wünschen von Planungsingenieuren
zur Unterstützung in ihrer täglichen Arbeit
entstanden. In dem Programm stecken über
15 Jahre Erfahrung. Ein Großteil der erforderlichen
Programmierarbeit wurde direkt durch die auf die
Planung von Oberleitung spezialisierten Ingenieure
vorgenommen. Inzwischen erfolgt die Programmbetreuung
und Programmierung zusätzlich durch
Softwareentwickler. Dadurch ist der professionelle
Einsatz in anderen Unternehmen auch bei zunehmender
Komplexität der fortschreitenden Softwareentwicklung
sichergestellt.
3 Oberleitungsprojektierung
3.1 Grundlagen
Die Anwendung von AutoCAD besteht im Wesentlichen
aus dem Umgang mit Objekten und
der Eingabe von Befehlen. Objekte, beispielsweise
Linie, Kreis, Viereck und Text verfügen über Eigenschaften
und können untereinander verknüpft
werden. Solche Eigenschaften können zum Beispiel
Linienstärke, Farbe, Füllung, Position, oder Schriftgröße
sein. Genau dies bestimmt den Ansatz des
Aufsatzes: Es werden neue Objekte definiert wie
beispielsweise Fahrdraht, Klemme, Ausleger, Mast
und Fundament (Bild 1).
Der Vorteil der Verwendung dieser definierten
Objekte besteht in der Nutzung der dazu gehörenden
speziellen Eigenschaften. Durch die Kombination
der verschiedenen Objekte im Rahmen
der Projektierung entstehen auch zwischen den
Eigenschaften der Objekte Wechselwirkungen und
Kombinationen. Diese werden, soweit erforderlich,
iterativ ausgeglichen. Ändert man beispielsweise
eine Mastposition, werden sofort Kräfte, geometrische
Angaben und weitere Größen neu berechnet
und dargestellt. Dadurch ist es möglich, sofort und
AutoCAD Zeichenobjekt
Linie
Kreis
...
111 (2013) Heft 3
OLACAD-Objekt
Mast
Fahrleitung
Klemme
...
Bild 1:
AutoCAD-Objekte und
ihre Ableitung zu Objekten
für ELBAS OLACAD
(Bilder 1-11, 13, 14:
Elbas).
163

Oberleitung
ohne weitere Tools oder Planungsschritte den Einfluss
von Änderungen auf das grafische Planungsergebnis
oder auch der statischen Belastungen zu
erkennen.
Schlussendlich wird aus einer Vielzahl verbundener
Elemente die Oberleitungsanlage entwickelt und
in einem CAD-Plan hinterlegt. Die Besonderheit darin
ist, dass dieser CAD-Plan alle Eigenschaften seiner
„intelligenten“ Elemente enthält. Das heißt eine
Plandatei enthält nicht nur die grafischen Elemente
zur Darstellung der Planung, sondern auch deren
sämtliche Daten.
Diese Vorgehensweise ist auch Voraussetzung,
um die Planung sowohl in der Draufsicht (2D) als
auch in der Perspektivdarstellung (3D) darstellen zu
können. Die Elemente verfügen über alle dafür notwendigen
Angaben. Sozusagen als Nebenprodukt
entstehen dadurch auch Längs- und Querschnitte
und dies an jedem beliebigen Punkt. Damit kann
bereits in frühen Planungsphasen ein erster Einblick
in das zukünftige Aussehen der Anlage genommen
werden. Konflikte bei komplizierten Einbausituationen
sind auf diese Art sehr einfach zu erkennen und
zu lösen.
Da das Planungswerkzeug ein Add-on von AutoCAD
ist, stehen dem Planungsingenieur alle üblichen
AutoCAD-Befehle weiterhin zur Verfügung.
Ergänzt werden die Befehle durch Menüs, in denen
entweder die Eigenschaften der Objekte eingegeben
werden können oder die Eigenschaften aus einer
Bibliothek ausgewählt und angepasst werden
können (Bild 2).
Sofern das Add-On geladen ist, bleiben im Plan
alle Eigenschaften und die Funktionalität der Planung
vollständig erhalten. Jedoch auch ohne die Nutzung
des Werkzeuges können die Planungen in AutoCAD
geöffnet und mit Daten anderer Planer überlagert
und ausgegeben werden.
3.2 Voraussetzungen
Dem Planer der Oberleitungsanlage dienen verschiede
Pläne als Grundlage. Neben den unverzichtbaren
gleisgeometrischen Projekten können dies sein:
• Bestandspläne
• Kabellagepläne
• Tiefbaupläne für Entwässerungsanlagen
• Signallagepläne
• Katasterpläne
• Querprofile
• Pläne für Ingenieurbauwerke wie Brücken/Durchlässe,
angrenzende Bebauungen
• Pläne von Verkehrsanlagen wie Bahnsteige
Je mehr und je genauere Unterlagen vorliegen, umso
präziser ist die Planung der Oberleitungsanlage. Idealerweise
liegen die Pläne bereits in einem für Auto-
CAD passenden Dateiformat vor und können damit
einfach in den als Grundplan bezeichneten Referen-
Bild 2:
Screenshot von ELBAS OLACAD mit geöffnetem Menü, hier Grundeinstellungen.
164 111 (2013) Heft 3

Oberleitung
zensammler als Verweis eingefügt werden. Natürlich
können mit der Grundfunktionalität von AutoCAD
auch Punktewolken aus Laserscans, Bilder oder PDF-
Daten verwendet werden.
Um die 3D-Funktionalität richtig nutzen zu können,
sollten die zu Grunde liegenden Pläne insbesondere
von Brücken und anderen betroffenen
Hoch- und Ingenieurbauwerken ebenfalls als 3D-
Zeichnung vorliegen. Ist dies nicht der Fall, kann der
Planungsingenieur an den betroffenen Punkten vereinfachte
3D-Polygone in die Zeichnung als weitere
Referenz einfügen.
Bei allen Vorteilen einer maximalen Planungsunterstützung
darf nicht vergessen werden, dass
eine Begehung vor Ort gerade bei Anlagen im Bestand
oftmals zur Ergänzung der Bestandspläne erforderlich
ist.
Hier zeigt sich die hohe Flexibilität des Werkzeugs
ein erstes Mal. Der Anwender ist nicht darauf angewiesen,
bestimmte, fest vorgegebene Wertekombinationen
zu nutzen, die durch eine bestimmte Bauart
vorgegeben wird. Er kann vielmehr alle Werte
frei kombinieren. Für den sinnvollen Einsatz dieser
Wertekombinationen ist das ausgeprägte Fachwis-
3.3 Projektierungsablauf
Die nachfolgende Darstellung gibt nur einen Einblick
in den Ablauf der Projektierung, da dieser
projektspezifisch oder in Abhängigkeit der Güte der
Ausgangsdaten und dem Planungsziel abweichen
kann. Ein neues Projekt beginnt immer mit einer
neuen leeren Datei auf Basis einer Vorlagedatei. Zu
definieren sind die Randbedingungen des Projektes,
die auf die Planungsergebnisse Einfluss haben.
Alle Einstellungen gelten für das Planungsprojekt
generell, können aber zu einem beliebigen späteren
Zeitpunkt geändert werden. Genannt sind als
Beispiele
• Definition von Bauphasen,
• projektweite Einstellungen zum verwendeten
Oberleitungssystem,
• Angaben zu den Umwelteinflüssen und
• zu berücksichtigende Lastfälle für die statischen
Betrachtungen.
Die definierten Bauphasen haben über die Zeitpunkte
der Errichtung oder des Rückbaus der einzelnen
Planungsobjekte, zum Beispiel der Maste,
einen direkten Einfluss auf die Art der (farblichen)
Darstellung. Damit kann eine spätere Änderung
in den grundsätzlichen Bauphasen zu zusätzlichen
Nacharbeiten führen. Deshalb ist eine sinnvolle Aufteilung
der zu planenden Bauphasen zu Projektbeginn
vorteilhaft.
Die über das Register „Objekte“ (Bild 3) vorgenommenen
Einstellungen zur Oberleitung bilden
zunächst die grundlegenden Eigenschaften aller im
Rahmen der Planung neu zu erstellenden Objekte.
Auch diese können später noch generell geändert
oder durch Überschreiben der Eigenschaften einzelner
Planungsobjekte für konkrete Einbaubedingungen,
beispielsweise bei Kettenwerksabsenkungen,
noch präzisiert werden.
Bild 3:
Generelle Einstellungen zur Oberleitung in ELBAS OLACAD.
Bild 4:
Projekteinstellungen zu den von ELBAS OLACAD verwendeten
Umwelteinflüssen.
Bild 5:
Projekteinstellungen zu den von ELBAS OLACAD bei statischen
Berechnungen zu berücksichtigenden Lastfallkombinationen.
111 (2013) Heft 3
165

Oberleitung
sen des Planungsingenieurs für die Zusammenhänge
innerhalb des Oberleitungssystems erforderlich.
Bild 4 zeigt die Möglichkeiten für die Einstellung
der zu berücksichtigenden Umweltbedingungen
zum Nachweis der Gebrauchsfähigkeit, insbesondere
für den Windabtrieb, Abstandsnachweise oder
statische Berechnungen. In der Kombination mit
den Einstellungen zu den bei einzelnen Lastfällen
anzuwendenden Teilsicherheitsbeiwerten (Bild 5)
ergibt sich die Möglichkeit, komplette statische
Nachweise für die Oberleitungsstützpunkte zu führen.
In beiden Masken sind wiederum komplette
Vorgabensätze aus gängigen Normen auswählbar,
die dann einzeln durch projektspezifische Vorgabewerte
überschrieben werden können. Dabei wären
sogar Veränderungen der normativen Vorgaben
möglich. Der planende Ingenieur hat damit auch
an dieser Stelle volle Flexibilität zur Verfügung und
könnte zum Beispiel Bestandsanlagen mit dem
zum Zeitpunkt ihrer Errichtung gültigen Vorgaben
nachweisen.
Nach der Eingabe einiger weiterer grundsätzlicher
und informativer Projekteinstellungen kann
die am Beginn erstellte Grundplandatei als Referenz
eingefügt werden. Die doppelte Referenzierung der
grundlegenden Pläne ermöglicht es später problemlos,
Verzerrungen mit unterschiedlichen Maßstäben
je Dimension auszuführen.
Bild 6:
Ermittlung der optimalen Lage des Fahrdrahtes an einer Weiche
in verzerrter Darstellung mit Profil des Stromabnehmers und mit
Windabtrieb.
Generell beginnt die Planung im 2D-Modus mit
dem Lageplan. Grundsätzliches Ziel der Planung einer
Oberleitungsanlage ist es, den Fahrdraht in eine optimale
Lage zum Stromabnehmer zu legen. Daher wird
mit der Planung bei den Klemmpunkten des Fahrdrahtes
begonnen. In den Eigenschaften der Klemmen, die
die spätere Verbindung zu Quertrageinrichtungen wie
Auslegern und Quertragwerken darstellen, sind die
stützpunktspezifischen Eigenschaften, wie zum Beispiel
Fahrdraht- und Systemhöhe, Verwendung und
Ausführung von Beiseilen sowie die Seitenverschiebung
der Oberleitung verankert. Zur Auswahl stehen
neben Standardkettenwerken auch Einfachfahrleitungen
und Deckenstromschienen.
Die Klemmen werden durch den Planungsingenieur
ausgehend von den Zwangspunkten, wie
beispielsweise unter und an Bauwerken, an Bahnübergängen,
Streckentrennungen an elektrischen
Bahnhofsgrenzen, Weichen und Überleitstellen, verteilt.
Nach dem anschließenden „Ziehen des Fahrdrahtes“
wird dieser in die erforderliche Seiten- und
Höhenlage gebracht („Schnüren“). Dabei helfen
verschiedene Funktionen, wie die Verzerrung des
Fahrdrahtverlaufes einschließlich des referenzierten
Gleisplanes sowie die Darstellung des Windabtriebes
in Abhängigkeit von vorgenommenen Projekteinstellungen
oder ein zu den Projekteinstellungen
passendes Stromabnehmerprofil, die erforderliche
Fahrdrahtlage schnell zu erhalten (Bild 6).
Auf Grund des 3D-Modells der Fahrleitungsanlage
ist jederzeit ein Umschalten in das Längsprofil möglich,
um Höhenverläufe des Kettenwerkes, beispielsweise
an Brücken, zu berücksichtigen. Auch hier sind
Verzerrungen der Darstellung zur Optimierung der
Lage und für die Erstellung von Abstandsnachweisen
per Mausklick möglich. Zum Nachweis der elektrischen
Mindestabstände lassen sich dabei Grenzverläufe
unter bestimmten Umweltbedingungen, wie
Eislast oder Abnutzung des Fahrdrahtes darstellen
(Bild 7).
Anschließend können die Maststandorte festgelegt
werden. Auf Basis von Vorgaben und örtlichen
Gegebenheiten werden den Klemmen nun Quertrageinrichtungen
zugeordnet. Dies können Einzeloder
Mehrgleisausleger, Quertragwerke oder Joche
sein.
Nach der Fixierung der Maststandorte längs zum
Gleis folgt die Einordnung der Gründungen und
Maste im Gelände. Das Planungswerkzeug ermöglicht
hierbei die Verknüpfung jedes Maststandortes
oder Mastpaares mit einem geplanten oder aufgemessenen
Querprofil. Auf Basis dieser Masteinordnung
kann die Ermittlung der Mastlänge erfolgen.
Die ermittelte Länge wird dem Objekt Mast als Eigenschaft
zugeordnet und maßstäblich im Querprofil
angezeigt (Bild 8). Die im Querprofil vorgenommenen
Änderungen werden dabei auch im
2D-Lageplan wirksam angezeigt.
166 111 (2013) Heft 3

Oberleitung
Nachdem Oberleitungsstützpunkte und eventuell
vorhandene Bahnstromleitungen, Schalter, Schalterquerleitungen
und weitere Ausrüstungen am Mast
festgelegt wurden, erfolgt die Auswahl der Maste
und Gründungen mit den entsprechenden statischen
Berechnungen. Dabei werden die neuen Auslegungsvorschriften
der EN 50119 [1] berücksichtigt.
ELFF fasst alle am Mast einwirkenden Kräfte und
Momente zusammen. Basis hierfür sind die in den
Projekteigenschaften eingestellten Werte der Umweltbedingungen
und der zu berücksichtigenden
Lastfälle. Die Summen der Belastungen am Mast
werden dem Planer im Vergleich zur Beanspruchbarkeit
des Mastes in einer Grafik ausgegeben (Bild 9).
Es ist somit sofort erkennbar, ob der ausgewählte
Typ des Mastes aus Sicht der Statik eine ausreichende
Dimensionierung besitzt. Die vom Programm
ausgegebenen Ergebnisse der statischen Berechnungen
können zur Prüfung vorgelegt werden.
Für die Bauphasenplanung muss jedem Element
in seinen spezifischen Eigenschaften eine bestimmte
Lebensdauer entsprechend den Bauphasen des
Projektes zugeordnet werden (Bild 10). Sollen im
Rahmen der Planung mehrere Bauphasen bearbeitet
und dargestellt werden, so sind nacheinander
die einzelnen Bauphasen als aktive Bauphase auszuwählen
und die einzelnen Planungsschritte für jede
Bauphase zu wiederholen. Die einzelnen Objekte
werden, je nach Lage der als aktuell ausgewählten
Bauphase, in unterschiedlichen Farben
• als Teil der Bestandsanlage,
• als bereits neu errichtet,
• als neu zu errichtend,
• zukünftig neu zu errichtend,
• als zurückzubauend oder
• bereits zurück gebaut
dargestellt. Alle Angaben sind integraler Bestandteil
einer Plandatei.
Bild 7:
Abstandsnachweis an einem kreuzenden Bauwerk mit Darstellung der Kettenwerkslage unter Extrembedingungen.
111 (2013) Heft 3
167

Oberleitung
3.4 Planungsergebnisse
Die Ergebnisse der Planung lassen sich in vielfältiger
Weise ausgeben.
Durch besondere Fangpunkte an den einzelnen
Planungsobjekten lassen sich die erforderlichen Bemaßungen
zu den richtigen Bezugspunkten erzeugen.
Die anschließende Ausgabe kann neben den
Lage- oder Situationsplänen und Querprofilen je
Bauphase auch Wertetabellen ausgeben. Das können
zum Beispiel Kettenwerkstabellen und Tabellen
für die Bahnstromleitungen sein. Aber auch Koordinatentabellen
für die Mastgründungen oder komplette
Mast- und Fundamenttafeln nach Kundenvor-
Bild 8:
Querprofil mit eingepasstem
Mast und
Fundament.
168 111 (2013) Heft 3

Oberleitung
gaben (Bild 11) lassen sich aus den Zeichnungen mit
wenigen Mausklicks erzeugen. Für den Export der
digitalen Planunterlagen nach CAD-Schnittstellenbeschreibungen
verschiedener Kunden wie sie zum
Beispiel bei der DB AG in der Richtline 885.9906 [2]
existieren, sind ebenfalls Funktionen programmiert.
Aus dem 3D-Modell heraus lassen sich Ansichten
mit beliebigen Sichtwinkeln erzeugen. Für komplizierte
Montagefälle lassen sich ohne großen Aufwand
detaillierte Montagezeichnungen erstellen,
die dem Fahrleitungs-Monteur die Gedanken des
Planers erläutern.
Die Ausgabe der Nachweise für die Statik erfolgt
direkt aus dem Programm heraus in ein PDF-Dokument.
Dieses enthält alle erforderlichen Ein- und
Ausgabewerte und ermöglicht so den Prüfern der
Statik ein Nachvollziehen mit eigenen Methoden.
Unter Anwendung von ELFF wurden in zurückliegenden
Jahren zahlreiche Projekte für Fern- und Nahverkehrsbahnen
mit unterschiedlichsten Bauweisen erstellt.
Es gab bisher kaum einen Sachverhalt, welcher
nicht gelöst werden konnte. Dies kam besonders
dem Umstand zugute, dass Programmierung und
Planung sehr eng verzahnt waren.
Beispielhaft zeigen Bild 13 für den Nahverkehrsbereich
eine voll ausgebaute Straßenbahnkreuzung
und Bild 14 die 3D-Darstellung einer Bahnhofseinfahrt.
Beide Planungsbeispiele sind heute realisiert.
4 Produktionsvorbereitung
Mit dem Modul ELFF-CAM können auf der Basis des
3D-Modells detaillierte Ausschreibungs-, Bestellungsund
Montageunterlagen erzeugt werden. Diese sind
abhängig vom gewählten Oberleitungssystem. Über
den Import der gegebenen Daten werden aus dem
3D-Oberleitungsmodell Querprofile erzeugt. Dieses
Modul enthält eine erweiterbare Bauteilbibliothek mit
Bezeichnungen, Abmessungen, Artikelnummern und
Preisen der Oberleitungskomponenten. Für den korrekten
Zusammenbau werden systemspezifische Regeln
und Bauvorschriften berücksichtigt. Wenn es bei
komplexen Fällen nicht möglich ist, eine Konstruktion
mit den vorhandenen Normbauteilen zu erstellen,
kann ein Fachmann ohne großen Aufwand Ergänzungen
durch Sonderkonstruktionen hinzufügen.
Es werden auftragsspezifische Querprofile mit
Montagemassen erzeugt. Die Darstellung richtet
sich nach den Vorgaben und Normen der Kunden
(Bild 12).
Aus den Querprofilen können anschließend
Materiallisten erstellt werden. Es gibt viele verschiedene
Filtermöglichkeiten wie Materiallisten
pro Querprofil, Materiallisten für ein bestimmtes
Kettenwerk, Listen für alle Haupttragwerke. Die
Materiallisten können direkt in der Zeichnung
dargestellt werden oder als EXCEL-Datei oder als
Schnittstellendatei zu verschiedenen ERP-Systemen
(Software zur Unterstützung der Ressourcenplanung)
exportiert werden.
Bild 9:
Ergebnis der Gegenüberstellung von Belastung zu Belastbarkeit
eines Oberleitungsmastes.
Bild 10:
Existenz eines Oberleitungsmastes in den verschiedenen Bauphasen.
5 Planungsbeispiele
Bild 11:
Beispielausgaben Koordinatenlisten und Masttafeln.
111 (2013) Heft 3
169

Oberleitung
Bild 12:
Beispiel eines Querprofils (Montageplan) mit Materialliste (Bild: Furrer+Frey).
Das Modell kann auf einfache Art mit zusätzlichen
Angaben nach den Anforderungen des Kunden ergänzt
werden. Ein Beispiel für England ist in [3] beschrieben.
6 Nutzung
Bild 13:
Planungsbeispiel Straßenbahnkreuzung.
Das Programm befindet sich seit einigen Jahren bei
Fahrleitungsplanern im Einsatz, die nicht direkt mit
der Programmierung von ELFF befasst waren. Damit
wurde die grundsätzliche Nutzbarkeit durch Dritte
nachgewiesen. In Zusammenhang mit einer Projektrealisierung
wurde das Produkt an ein ausländisches
Bahnunternehmen lizensiert. Derzeit werden potenziellen
Kunden Testversionen zur Verfügung gestellt.
Die Entwicklung und Pflege von ELFF ist ein stetiger
Vorgang. Anpassungen auf die neu herausgegebenen
Versionen von AutoCAD und des Betriebssystems
sowie Sicherheitsupdates oder optimierte
Funktionen werden über regelmäßige Updates an
170 111 (2013) Heft 3

Oberleitung
die Kunden geliefert. Die Einbeziehung weiterer
Funktionen in den Leistungsumfang der Software
basiert auf den Wünschen der Anwender.
Die beiden ursprünglichen Module ELBAS OLACAD
(ELFF-CAD) und Furrer+Frey FALP (heute ELFF-CAM)
können nach wie vor als separate Anwendungen erworben
und eingesetzt werden.
Die Autoren bedanken sich bei allen an der Entwicklung
von ELFF und ELBAS OLACAD Beteiligten, insbesondere
bei Herrn Frank Tasler. Dieser Beitrag basiert auf bei der
ELBAS GmbH erstellten Dokumentationen.
Bild 14:
Planungsbeispiel Bahnhof.
Literatur
[1] DIN EN 50119 (VDE 0115-601):2010-05 Bahnanwendungen
– Ortsfeste Anlagen – Oberleitungen für den elektrischen
Zugbetrieb; Deutsche Fassung EN 50119:2009
mit DIN EN 50119 Beiblatt 1 (VDE 0115-601 Beiblatt
1):2011-04 Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen
– Oberleitungen für den elektrischen Zugbetrieb – Beiblatt
1: Nationaler Anhang
[2] Deutsche Bahn AG, Richtlinie Ril 885.9906: Bahngeodaten;
Schnittstellenbeschreibung Elektrotechnik, Teilbereich
Oberleitungsanlagen
[3] Wili, U.; Wittig, M.: New overhead contact line equipment
on existing structures of Great Eastern route. In:
Elektrische Bahnen 107 (2009), Heft 7, S. 306-312.
AUTORENDATEN
Dipl.-Ing. Nils Berthold (43), Studium
Elektrotechnik/Elektrische Bahnen
an der Hochschule für Verkehrswesen
„Friedrich List“ Dresden und der
Technischen Universität Dresden; seit
1994 tätig in Entwicklung, Projektierung
und Bau von Fahrleitungsanlagen,
seit 2012 Teamleiter Planung Oberleitungsanlagen
& Anlagen der Leit- und
Sicherungstechnik bei ELBAS Elektrische
Bahnen Ingenieur-Gesellschaft mbH.
Dipl.-Ing. Walter Blaser (57) Bauingenieur;
Weiterbildung in Informatik;
Teamleader CAD-Entwicklungen bei
Furrer+Frey AG.
Adresse: Furrer+Frey AG,
Thunstr. 35,
3000 Bern 6, Schweiz,
Fon: +41 31 3576129;
E-Mail: wblaser@furrerfrey.ch
Adresse: ELBAS Elektrische Bahnen
Ingenieur-Gesellschaft mbH,
Königsbrücker Str. 34,
01099 Dresden, Deutschland;
Fon: +49 351 82992-61;
E-Mail: nils.berthold@elbas.de
Prof. Dr.-Ing. habil. Gerhard
Hofmann (60), Studium, Promotion
und Habilitation an der Hochschule für
Verkehrswesen „Friedrich List“ Dresden;
Professor für Elektroenergieerzeugung
und -verteilung an der Hochschule
für Technik und Wirtschaft Dresden
(FH); Principal Consultant der ELBAS
Elektrische Bahnsysteme Ingenieur-
Gesellschaft mbH; Mitglied WGC 11/
TC9XC des CENELEC; Obmann DKE-
Arbeitskreises 351.2.6 „Interoperabilität/
Spannungen“.
Adresse: wie oben;
Fon: +49 351 82992-12;
E-Mail: gerhard.hofmann@elbas.de
111 (2013) Heft 3
171

Sicherheit
Fahrleitungserdung – automatisiert mit
Sicat® AES
André Dölling, Erlangen; Michael Focks, Gregor Gumberger, Planegg
Sicat ® AES ist ein Produkt der Siemens AG zum automatisierten Erden von Fahrleitungen und
stellt für diese einen sicheren Zustand her. Anwendungsgebiete der Erdungsanlage für Fahrleitungen
sind die Notfallrettung in elektrifizierten Tunneln für Fernverkehrsbahnen als auch Arbeiten
in Instandhaltungshallen für elektrisch angetriebene Fahrzeuge. Die Erdungseinrichtung
wurde weiterentwickelt und erfüllt damit die sicherheitstechnischen Anforderungen nach dem
neuesten Stand der Normen. Die Erdungseinrichtung lässt sich auch vorteilhaft bei Nahverkehrsanlagen
anwenden.
EARTHING OF CONTACT LINES – AUTOMATISIZED BY USE OF Sicat ® AES
Sicat ® AES is a Siemens developed and produced automatisized earthing system for contact lines
to create a hazard-free safety status. Applications of the system are emergency recovery tasks in
electrified railway tunnels for mainline and service and maintenance halls for electrically powered
railway vehicles. The system was developed further and complies with the security requirements
according to the current standards. The system can advantageously used for light rail systems.
MISE À LA TERRE AUTOMATISÉE DE LIGNES DE CONTACT AVEC Sicat ® AES
Sicat ® AES est un produit mis au point par Siemens pour la mise à la terre automatisée de lignes de
contact en toute sécurité. Les domaines d’utilisation du dispositif de mise à la terre pour lignes de
contact sont les opérations de secours d’urgence dans les tunnels électrifiés sur les lignes à grand
parcours ainsi que les travaux dans les ateliers de maintenance sur les véhicules à traction électrique.
Le dispositif de mise à la terre a été développé pour satisfaire aux exigences techniques de sécurité
selon les normes en vigueur. Le système peut être utilisé avantageusement aussi sur les lignes de
transport urbain.
1 Einführung
Moderne Bahnsysteme erfordern zeitgemäße Infrastrukturen
und Fahrzeuge, um Transport- und Reisezeiten
zu senken, Transportleistungen zu steigern
und damit die Attraktivität des schienengebundenen
Verkehrs zu erhöhen. Dies bedeutet in einem dicht
besiedelten Land wie Deutschland einen höheren
Tunnelanteil der Strecken, die kürzere Wege und
schnellere Fahrten ermöglichen.
Bei der Realisierung neuer Strecken oder dem
Ausbau bestehender Strecken haben Sicherheit und
Senkung der Risiken bei Notfällen hohe Priorität.
Die Siemens AG hat zur Senkung der Risiken eine
Anlage zum automatisierten Erden von Fahrleitungen,
genannt Sicat AES, entwickelt, die alle Funktionen
zum Erden und Kurzschließen automatisiert
ausführt. In Notsituationen in Tunneln, in Bahnhofsbereichen,
für Instandhaltungsarbeiten an definierten
Streckenabschnitten oder bei Gleisen in Servicehallen
schaltet Sicat AES die Fahrleitungsanlage,
von der Leitstelle koordiniert, spannungsfrei, stellt
einen gefahrfreien Zustand durch Erdung der Fahrleitungsanlage
her und visualisiert diesen Zustand.
2 Die automatische Erdungseinrichtung
Sicat AES –
Systemkonzept
2.1 Entstehung
Die Deutsche Bahn AG (DB) hatte mit der VA TECH
SAT GmbH, heute Teil von Siemens, im Jahr 1998 mit
der Entwicklung einer OberLeitungsSpannungsPrüfund
Erdungsautomatik (OLSP) begonnen. Anlass für
die Entwicklung war die Übernahme der Rettungsaufgaben
in Eisenbahntunneln durch Fremdkräfte
anstelle der DB-eigenen Rettungszüge.
Die Richtlinie des Eisenbahn-Bundesamtes (EBA)
„Anforderungen des Brand- und Katastrophenschutzes
in Eisenbahntunneln“ [1] fordert vom Infrastrukturunternehmer,
dass „die Oberleitung bei
Eintreffen der Rettungskräfte spannungsfrei geschaltet
und geerdet ist“. Diese Forderung kann die DB, für
deren Ausführung gemäß der Richtlinie „Brand- und
Katastrophenschutz in Eisenbahntunneln“ [2] maximal
30 min Eingreifzeit vorgesehen sind, durch die
Notfallmanager nicht erfüllen. Der Einsatz der OLSP
erfüllt diese Forderung, da das aufwändige, zweisei-
172 111 (2013) Heft 3

Sicherheit
tige manuelle Erden mit Erdungsgarnituren entfällt
und stattdessen durch die OLSP ausgeführt wird.
In einem Pilotprojekt wurde die OLSP erstmals
1999 am Frankfurter Kreuz und am Kelsterbachtunnel
der Schnellfahrstrecke Köln–Rhein/Main eingesetzt.
Nach erfolgreicher Erprobung wurden OLSP
in allen Tunnelanlagen der Schnellfahrstrecke Köln–
Rhein/Main installiert. Seither lieferten VA TECH SAT
und nach deren Übergang Siemens rund 50 OLSP-
Anlagen für Neubau- und Alttunnel.
Die Zulassung der Steuerungs-, Überwachungsund
Fernwirktechnik basierte auf den Normen
VDE 0105 [3] und der Anforderungsklasse 3 nach
DIN V 19250 [4]. Letztere Anforderung wurde 2010
durch EN 6954-1 [5], Kategorie 3, ersetzt. Unter Berücksichtigung
der Maschinenrichtlinie und deren
Auslauferklärung zum 31.12.2011 begann 2012 die
Überarbeitung und Weiterentwicklung der OLSP-Anlagenkomponenten.
Die weiterentwickelte Einrichtung
trägt den Namen Sicat AES. Heute wird diese
weiterentwickelte Einrichtung geliefert.
2.2 Anforderungen
2.2.1 Anforderungen nach der TSI Sicherheit
von Eisenbahntunneln
Die Technische Spezifikation „Sicherheit von Eisenbahntunneln“
(TSI SRT [6]) gilt für interoperable
konventionelle und Hochgeschwindigkeitsstrecken.
Sie wurde 2007 von der Europäischen Union ratifiziert.
Diese Spezifikation gibt Maßnahmen für alle
Teilsysteme, zum Beispiel für Infrastruktur und Energie,
für die Sicherheit in Eisenbahntunneln vor. Es
werden Maßnahmen zur Risikosenkung in Tunneln
vorgegeben, welche nicht bereits durch allgemeine
Sicherheitsstandards für Bahnen abgedeckt sind. Die
TSI gilt sowohl für neue als auch für zu erneuernde
oder nachzurüstende mindestens 1 km lange Tunnelanlagen.
Mehr als 20 km lange Tunnel erfordern eine
eigene Sicherheitsbetrachtung, so zum Beispiel für
den im Bau befindlichen Gotthard-Basistunnel in der
Schweiz. Bei mehr als 5 km langen Tunneln sind die
Fahrleitungen in Schaltabschnitte oder Schaltgruppen
zu unterteilen, wenn sich signaltechnisch mehr
als ein Zug je Gleis im Tunnel befinden kann. Die Anzahl
der Schalter im Tunnel sollte möglichst gering
gehalten werden.
Die Rettungskräfte können bei Einsätzen den Zustand
der Fahrleitung nicht erkennen, weshalb das
Abschalten und Erden der Fahrleitung gefordert
wird. Dies muss durch den Infrastrukturbetreiber
vor dem Betreten des Tunnels oder eines Abschnitts
hiervon sichergestellt werden. Dabei sind die Zuständigkeiten
hierfür zwischen dem Infrastrukturbetreiber
und den Rettungskräften zu vereinbaren und
im Notfallplan zu beschreiben. Die erforderlichen
111 (2013) Heft 3
Einrichtungen für das Erden der Fahrleitung sind
an allen Trennstellen zwischen den Schaltgruppen
anzuordnen, wobei es keine Rolle spielt, ob die Erdungseinrichtungen
von den Rettungskräften manuell
oder fernbedient über ortsfeste Anlagen betätigt
werden.
2.2.2 Anforderungen des
Eisenbahn-Bundesamtes
Die Richtlinie „Anforderungen des Brand- und Katastrophenschutzes
an den Bau und den Betrieb
von Eisenbahntunneln“ [1] des EBA beschreibt die
in Deutschland geforderte Art und den Umfang
baulicher und betrieblicher Maßnahmen, die eine
Fremd- und Selbstrettung in Eisenbahntunneln ermöglichen.
In der aktuellen Fassung dieser Richtlinie
von 2008 wurden die Forderungen aus der TSI
SRT für interoperable Strecken in nationales Recht
übergeführt.
Die Richtlinie ist anders als die TSI SRT bereits für
mehr als 500 m lange Tunnel unter Berücksichtigung
der Verhältnismäßigkeit anzuwenden. Tunnel von
Stadtschnellbahnen sind dabei ausgenommen.
Der Infrastrukturbetreiber, zum Beispiel die DB,
hat demnach sicherzustellen, dass die Fahrleitung
sowie gegebenenfalls vorhandene, weitere spannungsführende
Leitungen schnellstmöglich abgeschaltet
und geerdet werden. Die Richtlinie des
EBA fordert die Installation einer Oberleitungsspannungsprüf-
und Erdungsautomatik für Fahrleitungen
an den Tunnelportalen und an den Notausgängen,
die in der TSI RST nicht vorgesehen ist. Die
Oberleitung wird
nicht freigeschaltet
FREI_SCHALTEN
Oberleitung wird
nicht geerdet
ERDEN
Spannungszustand
wird falsch erkannt/erfasst
Unerwünschtes Ereignis:
Personen gefährdet
AND
Anlage signalisiert
fehlerhaft sicheren
Zustand „spannungsfrei“
ERK_SPG
Bild 1:
Gefährdungsanalyse der automatisierten Erdung von Fahrleitungen.
OR
Spannungszustand wird
fehlerhaft übertragen
oder verarbeitet
FWA_SPG
Spannungszustand wird
falsch angezeigt
ANZ_SPG
Erdungszustand wird
falsch erkannt/erfasst
Anlage signalisiert
fehlerhaft sicheren
Zustand „geerdet“
OR
ERK_ERDG
Erdungszustand wird
fehlerhaft übertragen
oder verarbeitet
FWA_ERDG
Erdungszustand wird
falsch angezeigt
ANZ_ERDG
173

Arbeitsgrenze
Arbeitsgrenze
Arbeitsgrenze
Arbeitsgrenze
Sicherheit
OLSP informiert im Einzelfall die Rettungskräfte
über den Zustand der Fahrleitung; falls diese noch
nicht geerdet ist, leiten die Rettungskräfte der OLSP
die Erdung ein. Die Mindestanforderung bezogen
auf die Zuverlässigkeit der Anzeige des Erdungszustandes
durch die OLSP wird durch Verweis auf
DIN VDE 0105, Teil 100, Punkt 6.2.102, [3] vorgegeben.
2.2.3 Verordnung über eine gemeinsame
Methode für die Evaluierung und
Bewertung von Risiken
Seit 01.07.2012 ist die „EU Verordnung 352/2009 vom
24.04.2009 über die Festlegung einer gemeinsamen Sicherheitsmethode
für die Evaluierung und Bewertung
von Risiken gemäß Artikel 6, Absatz 3, Buchstabe a, der
Richtlinie 2004/49/EG“ von Eisenbahnverkehrs- und
-infrastrukturunternehmen auf die von diesen betriebenen,
sicherheitsrelevanten Einrichtungen anzuwenden
[7]. Diese Verordnung wird in Kurzform CSM-VO
(Common Safety Methods) genannt und basiert auf
EN 50126 [8]. Ziel der Verordnung ist die Harmonisierung
des Risikomanagements und damit die gegenseitige
Anerkennung von Ergebnissen zu ermöglichen
oder sicherzustellen.Für Untergrundbahnen, Straßenbahnen
und andere Stadt- und Regionalbahnen ist die
Anwendung der Verordnung nicht gefordert.
Die Verordnung legt die grundsätzlichen Anforderungen
an ein Risikomanagementverfahren fest. Die
erforderlichen Schritte sind
• Anlagendefinition,
• Risikobewertung,
• Ableitung von Sicherheitsanforderungen,
• Nachweis, dass die ermittelten Anforderungen
erfüllt werden, und
• Management aller Gefährdungen und zugeordneten
Sicherheitsmaßnahmen.
Für den Zweck der Risikobewertung werden drei
Grundsätze zur Risikoakzeptanzbewertung angeboten.
Im Rahmen von Sicat AES konnten die ermittelten
Gefährdungen durch Anwendung anerkannter
Regeln der Technik abgedeckt werden. Der gefährliche
Zustand, das heißt, eine Person in Gefährdung,
würde immer dann eintreten, wenn die Fahrleitung
weder frei geschaltet noch geerdet ist und die Anlage
einen sicheren Zustand, das heißt, eine freigeschaltete,
spannungsfreie und geerdete Fahrleitung
signalisieren würde. Dieses Ereignis folgt aus mehreren
Teilgefährdungen in einer Kombination gemäß
Bild 1.
Für die Elektronikkomponenten der Erdungsautomatik
wurden die IEC 61508 [9] und die sektorspezifischen
Normen EN 50128 [10] und EN 50129
[11] zu Grunde gelegt, um den Forderungen in
unterschiedlichen nationalen Märkten gerecht zu
werden. Sicat AES ist dafür vorgesehen, in Anwendungen
mit Sicherheitsintegritätsforderungen bis
zum Sicherheitsintegrationslevel SIL 2 eingesetzt zu
werden.
2.3 Aufgabe und Grundfunktion
1
3
4
2
Die Erdungsanlage Sicat AES führt die Erdungen
schrittweise aus und verifiziert den jeweiligen Zustand
gemäß den fünf Sicherheitsregeln nach
DIN EN 50110 [12] für das Arbeiten im Bereich der
Fahrleitungsanlage. Diese sind
• Fahrleitung spannungsfrei schalten,
• gegen Wiedereinschalten sichern,
• Spannungsfreiheit feststellen,
• Erden und Kurzschließen und
• Abschranken benachbarter, unter Spannung
stehender Anlagenteile durch Anzeigen der
Arbeitsgrenzen.
Bild 2:
Sicat AES-Anlagenkonzept; Schematische Darstellung mit Funktion Freischaltung der Fahrleitungsanlage
im Betriebszustand.
1 Trennschalter / Lasttrennschalter zum Freischalten der Fahrleitung
2 Spannungswandler / Trennverstärker
3 Erdungstrennschalter / Erdungslasttrennschalter
4 Arbeitsgrenzenwarnschild mit integriertem Zusatzzeichen „Arbeitsgrenze“;
mechanisch oder elektrisch zu betätigen
Der Status der Fahrleitung wird dauernd überwacht.
Der geerdete Zustand der Fahrleitung wird an den
Arbeitsgrenzen und Zugängen, zum Beispiel den
Tunneleingängen, signalisiert.
Bild 2 zeigt die Anlage zur Freischaltung der
Fahrleitung im normalen Betriebszustand. Die
Zentralstation von Sicat AES ist mit den zugehö-
174 111 (2013) Heft 3

Arbeitsgrenze
Arbeitsgrenze
Arbeitsgrenze
Arbeitsgrenze
Sicherheit
rigen Unterstationen vernetzt und koordiniert die
Erdungsanlage. Sie ist mit der SCADA-Leitzentrale
verbunden und übermittelt den Stand der Erdungen.
Im Störungsfall gibt die Leitzentrale der Sicat
AES-Zentrale den Befehl zum Start der Erdungsautomatik.
Alternativ kann die Erdungsanlage vor Ort
an den Unterstationen, die im Bereich der Tunnelportale
und Notausgängen oder an den Zugängen
zu den geschützten Bereichen angeordnet sind,
bedient werden. Es gibt Unterstationen mit und
ohne Ortssteuereinrichtung. Unterstationen mit
Ortssteuereinrichtung umfassen die Komponenten
für das Ansteuern der Trennschalter und/oder Erdungstrennschalter.
Die Bedientableaus enthalten
mindestens Anzeigen für den Spannungszustand
der Fahrleitung und der Notfallbetätigungen durch
Rettungskräfte.
Zur fahrleitungstechnischen Ausrüstung zählen
• alle Schalter zum Freischalten der Schaltgruppe,
• Spannungsmesseinrichtungen,
• Erdungstrennschalter oder einschaltfeste Erdungstrennschalter
und
• Arbeitsgrenzenwarnschilder zum Anzeigen der
Arbeitsbereichsgrenzen.
Diese Komponenten sind zur Einhaltung der fünf Sicherheitsregeln
notwendig und Bestandteil von Sicat
AES.
Erdungsschalter verbinden mithilfe eines fest installierten
Kabels die Fahrleitung mit der Rückleitung
und schließen die Fahrleitung damit kurz. Die
verwendeten Erdungsschalter sind mit einer Einlaufüberwachung
ausgerüstet, die die Endlage des
Schalters kontinuierlich überwacht.
Bild 3 zeigt schematisch den Schaltzustand eines
Fahrleitungsabschnittes bei einer Störung im freigeschalteten,
sicheren Zustand. Die Speiseschalter
wurden geöffnet und gegen Wiedereinschalten gesichert.
Nachdem die Spannungsprüfung ergab, dass
alle Fahrleitungsspannungen unter dem Schwellwert
lagen, wurden die Erdungsschalter geschlossen und
die Arbeitsgrenzenanzeige aktiviert. Danach zeigten
die Bedientableaus die Freigabe für den Zutritt der
Rettungskräfte an.
Für die bisher ausgelieferten Anlagen wurden Sicherheitsnachweise
nach dem jeweiligen Stand der
Normung erbracht, der für die Bestandsanlagen
weiter gültig bleibt. Im funktionalen Sicherheitsnachweis
für die steuerungs- und leittechnischen
Baugruppen von Sicat AES für Neuanlagen wird
das Sicherheitsintegritätslevel SIL 2 nach EN 50128
[11] und EN 50129 [12] angestrebt. Der Sicherheitsnachweis
wird im Sommer 2013 abgeschlossen
werden. Im Sicherheitsnachweis für den Erdungsschalter
wurde die Kurzschlussfestigkeit bis
40 kA und die sichere Funktion der neu gestalteten
Einlaufüberwachung über Drehwinkelgeber nachgewiesen.
Der Sicherheitsplan enthält auch das
Entwicklungsvorgehen mit allen geplanten und
durchgeführten Arbeiten, so zum Beispiel Architektur-
und Detailentwurf für Hard- und Software
sowie die Inbetriebsetzung, die Validierung und die
Vorgaben für die Wartung. Art, Umfang und Inhalte
der Analysen und Dokumente sowie die angewandten
Methoden erfüllen die Anforderungen des
Sicherheitslevels SIL 1. Beim Schalterfernantrieb für
das elektrische Betätigen des Erdungsschalters und
bei der Spannungsmesseinrichtung war nur die
Einhaltung der Normen und spezifischer Betreiberanforderungen
nachzuweisen.
2.5 Anpassung an Betreiber- und
Anlagenanforderungen
Mit Sicat AES lassen sich unterschiedliche anlagenund
betreiberspezifische Anforderungen flexibel erfüllen.
Die Anlagen können für Fahrleitungen von
Wechselstrom- und Gleichstrombahnen eingesetzt
werden, für welche die fahrleitungstechnischen
Komponenten zur Verfügung stehen. Anforderungen
und eingeführte Techniken von Bahnbetreibern
können mit speziellen Komponenten, zum Beispiel
mit Lasttrennschaltern, erfüllt werden. Eine Gefährdungs-
und Risikoanalyse ist gegebenenfalls hierfür
eigens zu erstellen.
Bei den Anwendungen mit örtlicher Begrenzung,
zum Beispiel für Wartungshallen, Depots und Wasch-
2.4 Sicherheitsnachweis
111 (2013) Heft 3
1
3
4
2
Bild 3:
Sicat AES-Anlagenkonzept; Schematische Darstellung mit Funktion Freischaltung der Fahrleitungsanlage
im freigeschalteten und sicheren Zustand.
175

Sicherheit
Bild 4:
Sicat AES-Zentrale.
straßen, kann die Anlagenausführung nach Bild 2
vereinfacht werden, wobei Zentral- und Unterstation
zusammengelegt werden können.
Zuständigkeit und Funktionsumfang von Sicat
AES können flexibel angepasst werden. Des Öfteren
wird gefordert, dass das Freischalten der Fahrleitung
dem Infrastrukturbetreiber verbleibt, um den
Tunnelbereich, abhängig von der Notfallsituation,
von Fahrzeugen räumen zu können. Der Erdungsautomatik
verbleiben dann die Aufgaben der permanenten
Spannungsprüfung und -überwachung,
das Erden und Kurzschließen sowie das Abschranken
benachbarter unter Spannung stehender
Anlagen.
Aussehen, Aufbau
und Funktion des Bedientableaus
werden
oftmals nach Betreibervorstellungen
unterschiedlich
ausgeführt.
Dies betrifft unterschiedliche
Vorgaben für die
sicheren Anzeigen, für
lokale Bedienung und
die Erdungsautomatik.
So wird häufig gefordert,
dass vor Freigabe
für den Rettungseinsatz
nach den fünf Sicherheitsregeln
ein weiterer
Schutz zum Beispiel
durch Schlüsselschalter
durchgeführt werden
muss, um ein versehentliches
Wiederzuschalten
zu vermeiden. Der Verantwortliche
einer Rettungsmannschaft
hat
damit die Möglichkeit,
den Erdungszustand für
die Dauer des Einsatzes
hoheitlich zu sichern.
2.6 Anwendernutzen
Erdungsautomatiken wie
Sicat AES werden primär
zur Gefahrenabwehr und
zur Risikosenkung in Tunneln
eingesetzt und sind
dort Teil der selbstrettenden
Maßnahmen. Sie
stellen sicher, dass Rettungskräfte
schnell ihre
Arbeit aufnehmen können.
Auch das automatisierte
Erden in Instandhaltungshallen läuft zuverlässig
und zeitsparend ab und ist damit wirtschaftlich.
Der Anwendernutzen entsteht durch
• hohe Zuverlässigkeit,
• zertifizierte Sicherheit nach dem Stand der Technik,
• einfache Bedienung,
• flexible Anpassbarkeit an Kundenforderungen,
• Einsatz betriebserprobter Komponenten,
• übersichtliche Anzeige des Anlagenzustands über
Leuchttafeln und Bedienelemente,
• geringen Instandhaltungsaufwand sowie
• lange Lebensdauer.
Je nach Einsatzbedingungen und Anforderungen erweitern
sich der Anwendernutzen und die Zuverlässigkeit
durch
• redundante Kommunikationswege der Anlagenkomponenten,
• Blockieren des sicheren Zustandes durch Schlüsselsystem,
• Funktionsfähigkeit bei Ausfall des speisenden
Netzes durch unterbrechungsfreie Stromversorgung
(USV) sowie
• Selbstdiagnose und -überwachung.
Die jeweiligen Bereiche sind projekt- und betriebsspezifisch
abzugrenzen.
3 Steuerungs- und Bedienkomponenten
3.1 Zentrale
Die Zentrale ist der Mittelpunkt der Erdungsautomatik
Sicat AES. Die Kommunikation läuft immer über
die Zentrale zu den einzelnen Unterstationen. Die
Zentrale kommuniziert mit der zuständigen SCADA-
Leitstelle und verwaltet die einzelnen Unterstationen
einschließlich sicherheitsrelevanter Signale. Die
Unterstation ist entweder in einem Schalthaus oder
einem elektronischen Stellwerk (ESTW) angeordnet.
Innerhalb der Zentrale (Bild 4) wird die Automatisierungskomponente
SICAM AK ACP eingesetzt. Sie
erfüllt sämtliche Anforderungen an die Kommunikation
und Redundanz und besitzt eine durchgängige
Funktionalität nach IEC 60870-5-101/104 [13;
14]. Alle Steuer- und Regelaufgaben werden nach
IEC 61131-3 [15] ausgeführt. Die Sicherheitsapplikationen
nach IEC 61508 können realisiert werden.
Bei allen eingesetzten SICAM 1703-Automatisierungskomponenten
können die Baugruppen ohne
den Einsatz eines Engineering-Tools getauscht werden.
Die Daten werden hierbei auf Flash-Karten gehalten.
Damit und mit den umfangreichen Ferndiagnosemöglichkeiten
werden Ausfallszeiten niedrig
gehalten.
176 111 (2013) Heft 3

Sicherheit
In der Sicat AES-Zentrale ist eine visualisierte Vor-
Ort-Bedienung (HMI) integriert, die bei Instandsetzungen
vor Ort benutzt werden kann. Bei Vor-Ort-
Bedienungen werden sämtliche Prozesszustände,
Ereignisse, Störungen und Fehlfunktionen visualisiert
und protokolliert. Diese können archiviert und in
pdf-Dateien ausgewertet werden.
3.3 Bedientableaus
Die Bedientableaus (Bild 7) sind ein wichtiger Bestandteil
der Bauarten der Unterstationen. Die Signalisierung
des Zustandes der Oberleitungsanlagen
in Tunnel wird mit Mehrfach-LED-Segmentanzeigen:
ROT/GRÜN/GELB angezeigt. Rettungskräfte
3.2 Unterstationen
Unterstationen an den Tunnelzugängen und anderen
wichtigen Positionen (Bild 5) kommunizieren
direkt mit der Zentrale, leiten Informationen dorthin
weiter und verarbeiten sämtliche Signale und
Befehle. Die Unterstationen zeigen den Rettungskräften
den Zustand der Fahrleitung im Streckenabschnitt
an, sie können andere Unterstationen
fernsteuern und alle Erdungsschalter einer Tunnelanlage
bedienen und damit diese bei Störungen
erden. Wenn eine Unterstation eine Notfallerdung
einleitet, koordiniert die Zentrale alle Unterstationen
innerhalb der Anlage und löst auch dort Notfallerdungen
aus. Um möglichst genaue Angaben
über den Zustand der Anlage zu erhalten, werden
die Datenwege zwischen den Unterstationen und
der Zentrale kontinuierlich überwacht. Sie können,
wenn gefordert, auch optional redundant ausgelegt
und in brand- und zerstörungsfreien Kabeltrassen
verlegt werden.
Für die Automatisierung wird in den Unterstationen
wie auch in der Zentrale die Automatisierungskomponente
SICAM AK ACP oder SICAM TM ACP
(Bild 6) eingesetzt. Damit werden durchgängig gleiche
Automatisierungskomponenten verwendet und
somit die Ersatzteilhaltung klein gehalten.
Je nach Standort werden die Unterstationen mit
und ohne Ortsteuereinrichtung (OSE) ausgestattet.
Die Stationen an den Tunnelportalen verfügen
meist über eine solche Einrichtung. Die Stationen
ohne OSE finden sich zum Beispiel
an Notausstiegen. Die
Unterstationen zeigen den
Zustand der Oberleitungsanlagen
im Tunnel an und dienen
den Rettungsmannschaften als
örtliche Möglichkeit zur Notfallerdung.
Unterstationen mit
Ortsteuereinrichtung können
im ihnen jeweils zugeordneten
Abschnitt die Schaltelemente
zum Freischalten und Erden
der Fahrleitung steuern und
Spannungsmesswerte verarbeiten.
Unterstationen ohne
Ortssteuereinrichtung haben
keine direkte Prozessanbindung.
Bild 5:
Sicat AES-Unterstation des Günterscheidtunnels der Schnellfahrstrecke Köln–Rhein/Main.
Bild 6:
Sicat AES – sicherheitsrelevante Steuerungen der Unterstationen.
1 Zentralbaugruppe (ZBG-S)
2 Peripheriegerät für Feuerwehr-Tableau, USV und andere (EAB-S)
3 Peripheriegerät für Spannungswandler-Auswertung und -Überwachung (SWB-S)
4 Steuergerät für Erdungsschalter und Positionschalter (MSB-S)
111 (2013) Heft 3
177

Sicherheit
können über Taster oder Schlüsselschalter die Erdungsautomatik
auslösen und so die Voraussetzung für sicheres
Retten im zugeordneten Abschnitt herstellen. Weiter
besteht die Möglichkeit, das Bedientableau in einem separaten
Gehäuse unterzubringen.
4 Oberleitungstechnische
Ausrüstung
4.1 Erdungstrennschalter mit Einlaufüberwachung
Bild 7:
Sicat AES-Bedien tableau.
Bild 8:
Trennschalter AC
25 kV ohne Erdkontakt
8WL6144-0.
4.1.1 Trenn- und Erdungstrennschalter der
Baureihe 8WL6144
Trenn- und Erdungstrennschalter der Baureihe
8WL6144 (Bild 8) stellen Freiluftschaltgeräte nach
DIN EN 50152-2 [16] dar und wurden als Weiterentwicklung
der bewährten Baureihe 8WL6127
bei AC 16,7 und 50/60 Hz für Nennspannungen
bis 25 kV Spannung und Nennströme bis 2,5 kA für
die Anwendung freigegeben. Die Isolatoraufnahme
wurde verbessert, das Gewicht gesenkt und die
Instandhaltungsaufwendungen durch silbergraphitierte
Kontakte mit dauerhaft selbstschmierenden
Eigenschaften vermindert. Die Einheiten der Trennschalterbaureihe
8WL6144 können als Standardtrennschalter
ohne Erdkontakt (8WL6144-0), mit
Erdkontakt 8WL6144-1 oder mit Erdungstrennschalter
8WL6144-1A ausgeführt werden. Alle Trennschalter
lassen sich mit der Einlaufüberwachung Sicat
DMS (Disconnector Monitoring System) ausrüsten.
Sie sind für Freilufteinsatz geeignet und besitzen
über die normativen Mindestanforderungen hinaus
1,7 kA Belastbarkeit für maximal 15 Ausschaltspiele.
Wegen der Lichtbogenbildung bei Kontakttrennung
können sie nicht in Tunneln, Hallen oder unter Leitungen
verwendet werden. Erdungstrennschalter sind
auch in Tunneln einsetzbar, wenn keine Einschaltkurzschlussfestigkeit
gefordert wird. Dies ist technisch
auch nicht erforderlich, da die Freischaltung der Anlage
nach TSI SRT eine Grundaufgabe des Infrastrukturbetreibers
ist und somit ein ungewolltes Kurzschließen
einer unter Spannung stehenden Fahrleitung bei
notwendiger Streckensperrung nicht möglich ist.
Trennschalter können mit einseitigem Anschluss an die
Rückleitung als Erdungsschalter verwendet werden. Die
ÖBB versieht die Trennschalter mit Stellungspfeilen, die
den Rettungskräften den Fahrleitungszustand sichtbar anzeigen.
Für den beschriebenen Zweck werden in Deutschland
spezielle Erdungstrennschalter verwendet, wobei der
Isolator des feststehenden Kontakts durch eine Stahl- oder
Aluminiumkonstruktion ersetzt ist. Im geerdeten Zustand
ist sichtbar zu erkennen, dass der bewegliche Schaltkontakt
und damit die Fahrleitung mit der Rückleitung kurzgeschlossen
sind.
178 111 (2013) Heft 3

Sicherheit
4.1.2 Trenn- und Erdungstrennschalter der
Baureihe 8WL6134
Trenn- und Erdungstrennschalter der Baureihe
8WL6134 (Bild 9) sind Freiluftschaltgeräte nach
DIN EN 50123-4 (Kategorie I) [17] und für Spannungen
bis DC 3 kV und Ströme bis 4 kA freigegeben.
Seit Ende 2011 werden die Kontakte mit einer Silbergraphitbeschichtung
ausgerüstet, um die Instandhaltungsaufwendungen
im Betrieb gering zu halten.
Der modulare Aufbau der Trennschalterbaureihe
8WL6134 ermöglicht Bestückungsoptionen mit Leiteranschlüssen
am feststehenden Kontakt mit/ohne
Erdkontakt (zum Beispiel 8WL6134-4/-4A) oder mit
Leiteranschlüssen am beweglichen Kontakt mit/ohne
Erdkontakt (zum Beispiel 8WL6144-2A). Alle Ausführungen
sind mit der Einlaufüberwachung Sicat DMS
ausrüstbar und können durch einseitigen Anschluss an
die Rückleitung als Erdungstrennschalter verwendet
werden.
Meldungen fest. Toleranzen im Einlauf während des
Betriebs sowie notwendige Begrenzungen zum Absichern
der elektrischen Eigenschaften, wie Mindestluftstrecke
und Kurzschlussfestigkeit wurden dabei
berücksichtigt. Eine Lernfunktion gleicht während der
Inbetriebsetzung die Montagetoleranzen von Sensor
und Magnet aus. Anders als bei bisherigen Sensorund
Überwachungsfunktionen wird damit die EINund
AUS-Meldung mit einem Sensor überwacht.
In der Steuereinheit 8WL6255-7A/-7B ist eine
Auswerteeinheit für den Spannungsmesswert integriert
und kann optional genutzt werden. Analog zur
Einlaufüberwachung wird der Spannungszustand
der Fahrleitung als Doppelmeldung über potenzialfreie
Kontakte ausgegeben.
4.1.3 Stellungs- und Einlaufüberwachung
Sicat DMS
Die Stellungs- und Einlaufüberwachung Sicat DMS
(Bild 10) wurde Ende 2009 als Komponente für alle
AC- und DC-Trennschalter von Siemens freigegeben.
Die Stellung des Trennschalters wird durch einen auf
Erdpotenzial montierten Drehwinkelsensor überwacht,
der über einen berührungslos in Achsenflucht
montierten Magneten die Stellung des beweglichen
Schaltkontakts detektiert. Die Schalterantriebe
8WL6243, 8WL6244, 8WL6253 und 8WL6254 mit
dauernder Stromversorgung haben eine Schnittstelle
zum Auslesen der Sensorinformationen. Daher ist
keine externe Auswerteeinheit notwendig.
Für sicherheitsrelevante Anwendungen, zum Beispiel
für die Einlaufüberwachung der Erdungsschalter,
wurde Ende 2011 eine Einlaufüberwachung für SIL 1
nach EN 50128 und EN 50129 entwickelt. Das bisherige
Prinzip konnte nicht beibehalten werden und
musste durch einen Sensor in redundanter Ausführung
ersetzt werden. Zusätzlich wurde die Auswerteeinheit
der Stellungsmeldung als externe Baugruppe
(8WL6255-7A/-7B) von der Steuerplatine der Schalterantriebe
getrennt. Die Schnittstellen sind potenzialfreie
Kontakte, deren Versorgungsspannung zwischen
DC 24 V und AC 230 V wählbar ist. Damit kann die
geforderte Doppelmeldung zur sicheren Einlaufüberwachung
bei vielen Betreibern, zum Beispiel DB und
ÖBB, einheitlich gestaltet werden.
Das robuste und berührungslose Messprinzip, das
für alle Trennschaltertypen adaptierbar ist, stellt einen
wesentlichen Vorteil dar. Da der Weg des beweglichen
Schaltkontakts durch die Ausführung für DC 3 kV
und AC 25 kV festgelegt ist, stehen die zugehörigen
Schwellwerte für Ein-, Nicht-Ein-, Aus- und Nicht-Aus-
111 (2013) Heft 3
Bild 9:
Trennschalter für DC 3 kV ohne
Erdkontakt 8WL6134-4.
Bild 10:
Stellungsmeldung und Einlaufüberwachung
Sicat DMS an
Trennschalter 8WL6144-0.
179

Sicherheit
4.2 Schaltergestängeführung und
-einstellung
Trenn- und Erdungsschalter werden durch einen Motorantrieb
über ein Schaltergestänge (Bild 11) betätigt.
Wegen der Fernsteuerung wird die Antriebsart
auch Schalterfernantrieb genannt. Ausführung und
eingesetzte Werkstoffe, zum Beispiel GFK oder Stahlrohr,
sind kundenspezifisch. Die Schaltergestängeführung
soll die vom Motorantrieb eingeleitete Kraft
möglichst direkt und ohne Verformungen des Antriebsgestänges
zum Schalter leiten. Deshalb werden
keine abgewinkelten Gestänge verwendet.
Die Feineinstellung der Kontaktsätze des Schalters
war bei den bisherigen Ausführungen des Schaltergestänges
aufwändig. Deshalb wurde 2011 für Schaltergestänge
aus Stahlrohr eine Einstellmuffe 8WL6229-0
entwickelt und freigegeben, die vorrangig im Schrägrohr
des Gestänges einzusetzen ist und über ein Feingewinde
die Einstellung der Kontaktsätze erlaubt.
4.3 Schalterfernantrieb
Die Erdungseinrichtung Sicat AES erfordert fernsteuerbare
Schalterantriebe zum Öffnen und Schließen
Ansicht A
der Trenn- und Erdungsschalter. Bei Ausfall der Antriebsspannung
ist eine manuelle Bedienung möglich.
Der Hub der Schalterfernantriebe der Baureihe
8WL6243/44/53/54 beträgt standardmäßig 200 mm.
Ihre Schaltkraft beträgt mindestens 4 kN bei allen gängigen
Ansteuer- und Motorspannungen wie DC 24 V bis
DC 250 V, AC 110 V bis AC 230 V. Die Stellkraft wurde
an die Kraft-Weg-Kennlinie angepasst und erreicht die
höchsten Kräfte in den Endlagen. Die Schalterantriebe
werden in der jeweiligen Endlage verriegelt. Damit ist sichergestellt,
dass einwirkende Kräfte wie Gewichts- und
Kurzschlusskräfte keine Veränderung der Einlauflage der
Schalterkontakte bewirken können. Die notwendigen
Steuerungskomponenten der Einlaufüberwachung Sicat
DMS oder die Spannungsmesseinrichtung können
direkt im Schalterantrieb integriert werden.
4.4 Spannungsmesseinrichtung
Zur permanenten Messung der Fahrleitungsspannung
kommen in Freiluftanwendungen bei AC-Bahnen
Gießharz-Spannungswandler nach EN 660044-2
[18] zum Einsatz. Die Funktion der Spannungsmesseinrichtung
wird im Normalbetrieb anhand einer
entsprechend der Fahrleitungsspannung transformierten
Sekundärspannung überwacht.
Für Anwendungen in Gleichspannungsbahnen wird
die Spannung über das DC-Schutz- und Steuer gerät
Sitras PRO überwacht. Der DC-Trennverstärker Sitras
Pro BA liefert eine der Fahrleitungsspannung proportionale
elektrische Spannung oder einen solchen Strom.
Insbesondere für Gleichspannungsanlagen mit geringen
Unterwerksabständen kann das Spannungssignal
der Streckenspeiseabgänge abgegriffen werden.
Ansicht A
1
4.5 Arbeitsgrenzenwarnschilder
Bild 11:
Schaltergestänge und -führung an Gittermast mit Einstellmuffe
8WL6229-0 im Schrägrohr zur Feineinstellung.
1 Einstellmuffe
Arbeitsgrenzenwarnschilder und Grenzschilder für
Rettungskräfte kennzeichnen den geschützten Fahrleitungsbereich
und warnen vor benachbarten, unter
Spannung stehenden Anlagenteilen. Sie sind notwendig,
da beim Einsatz der Erdungsautomatik auf
das sonst übliche „sichtbare Erden und Abschranken“
durch Einhängen der Erdungsstangen verzichtet wird.
Die Warnschilder werden bei tatsächlich vorhandenen
Arbeits- oder Rettungsgrenzen aktiv geschaltet. Wenn
sich benachbarte Rettungsbereiche überschneiden,
können die Warnschilder getrennt von den Erdungsschaltern
betätigt werden. Es kommen rein mechanische
oder elektrische Warnschilder in LED-Technik zum
Einsatz, wobei letztere vorrangig in Tunnelbereichen
verwendet werden, da sie auch ohne Fremdlicht und
bei schlechten Sichtverhältnissen die Rettungsgrenze
sicher erkennbar machen. Das verwendete Warnschild
entspricht DIN 4844-1 und GUV-V A8 [15; 16]. Die über
die Kantenlänge definierte Größe des Warnschildes ist
180 111 (2013) Heft 3

Sicherheit
im Kapitel 7 von GUV-V A8 abhängig von der Erkennungsreichweite
festgelegt. Die Erkennungsreichweite
hängt von der Streckenart, ein- oder zweigleisig, dem
Standort des Schildes und den Rettungswegen ab; typisch
sind 12 m. Bei neu zu entwickelnden elektrischen
Warnschildern ist CSM-VO zu beachten, was sich bei
der Ansteuerung und der Rückmeldung auswirkt.
Die Warnzeichen und die dabei verwendeten Symboliken
sind an die länder- und betreiberspezifischen
Regeln anpassbar. Da der Begriff der Arbeitsgrenze in
Tunnelanlagen nicht ausreichend definiert ist, sind alternative
Beschriftungen, zum Beispiel Rettungsgrenze,
vorzuziehen, um Fehlinterpretationen im Hinblick
auf das sichere Arbeiten an Fahrleitungsanlagen zu
vermeiden.
5 Anwendungsbeispiele
5.1 Notfallerdung in Tunneln der DB
Die technische Umsetzung der Anforderungen an
die Erdung bei Notfällen in Tunneln nach TSI SRT [6]
und das EBA beschrieb die DB in der Richtlinie „Anforderungen
des Brand- und Katastrophenschutzes an
den Bau und Betrieb von Eisenbahntunneln“. Abweichend
vom Sicat AES-Grundkonzept (Bild 2) schalten
die Zentralschaltstellen (ZES) die Oberleitung ab und
verriegeln die Speiseschalter. Im Notfall starten die
ZES unmittelbar nach der Alarmierung der Rettungskräfte
auch die Erdungsautomatik, sodass binnen
kürzester Zeit vor Eintreffen der Rettungskräfte ein
sicherer Zustand hergestellt ist. Voraussetzung zur
Nutzung der Erdungsautomatik ist eine Einweisung
der zuständigen Rettungskräfte, unabhängig von einer
Ausbildung im Bahnerden.
Das Aufheben der Erdung und die Wiederaufnahme
des Fahrbetriebes dürfen nur durch die DB
mit Zustimmung des örtlichen Einsatzleiters der Rettungskräfte
durchgeführt werden. Die oberleitungstechnische
Ausrüstung, Anordnung und Schaltung
der Komponenten und Schnittstellen zur Steuerung
sind in den Zeichnungen der Ebs 15.20.01 ff. der DB
enthalten und durch das EBA zugelassen.
Die Komplettlieferung der OLSP-Ausrüstung
auf den Schnellfahrstrecken Köln–Rhein/Main mit
18 Zentralen und 70 Unterstationen und Nürnberg –
Ingolstadt mit acht Zentralen und 48 Unterstationen
waren die größten Projekte. Weitere OLSP-Anlagen
werden auf der Schnellfahrstrecke Leipzig – Erfurt –
Nürnberg (Projekt VDE 8) in Betrieb gehen.
Gleisgruppen auch bei Mehrspannungsanlagen ab,
stellt die Spannungsfreiheit fest, erdet und schließt
die betroffenen Fahrleitungen der Hallengleise kurz.
Der automatische Prozessablauf stellt die Sicherheit
nach den fünf Sicherheitsregeln fest und spart Zeit.
Bei Mehrspannungsanlagen sind mehrere Schnittstellen
vorhanden und erfordern damit einen höheren
Konfigurationsaufwand. Nach Erkennen des sicheren
Zustandes durch die Erdungsautomatik signalisiert
diese den sicheren Zustand und gibt anschließend
den Arbeitsbereich in der Nähe der nicht mehr spannungsführenden
Fahrleitung, zum Beispiel einer Deckenstromschiene,
frei. Dieser Zustand wird so lange
mit Berechtigungsfestlegungen, zum Beispiel Schlüsselschalter,
blockiert, bis alle Arbeiten beendet sind
und der Arbeitsbereich geräumt wurde.
Bild 13 zeigt typische Komponenten, die in Werken
eine Schnittstelle zu Sicat AES haben. Die Erdungsautomatik
verhindert das Wiederzuschalten
bei fehlender Rückmeldung der angeschlossenen
Teilkomponenten. In Werken können die Vorteile der
Skalierbarkeit genutzt werden. Es können Unterstati-
5.2 Erdungsautomatik in Hallen
In Werkstätten und Servicehallen schaltet die Erdungsautomatik
die Spannung einzelner Gleise und
111 (2013) Heft 3
Bild 12:
Schalterfernantrieb der Reihe
8WL6253/54.
181

Sicherheit
on und Zentrale zusammenzulegt oder Bedienebenen
entfallen. Die Steuerungskomponenten von Sicat
AES haben eine Typzulassung. Projektspezifische
Einzelabnahmen der Komponenten und Steuerungssoftware
sind daher nicht notwendig.
5.3 Erdungsautomatik für Instandhaltung
und Notfälle
Die Anwendung von Sicat AES bei der Instandhaltung
hängt von den Vorgaben des Infrastrukturbetreibers
ab. Dabei stellt die Erdungsautomatik den
Erdungszustand sicher und zeigt die Arbeitsgrenzen
an. In Deutschland und anderen Ländern sind Erdungsautomatiken
außer in akuten Notfällen explizit
untersagt, da im Bereich der Arbeitsstelle sichtbare
Erdungen erforderlich sind.
Eine vollständige Streckenausrüstung mit Erdungsautomatiken
für alle Schaltgruppen ist zwar
denkbar, aber in vielen Fällen und für große Netze
nicht notwendig. Bei hohen Auslastungen durch
Züge mit nur kurzen Zeitfenstern für die Wartung
kann eine Erdungsautomatik vorteilhaft sein.
Außerhalb von Tunneln, zum Beispiel in großen
Bahnhöfen, besteht heute keine Einsatzempfehlung
für Erdungsautomatiken. Wenn Fehler in Triebfahrzeugen
auftreten, die eine Personenrettung erfordern,
SCADA
Erdungsautomatik
Sicat AES
Waschtechnik
Schlüsselpult
Dacharbeitsbühne
Signaltechnik
Gefahren-AUS
Deckenstromschiene
Hebebockanlage
Bild 13:
Sicat AES-Schnittstellen und Abhängigkeiten von und zu anderen
Komponenten in Instandhaltungshallen.
kann die Rettung wegen des nicht einschätzbaren
Zustands der Fahrleitung erst mit schriftlicher Bestätigung
der freigeschalteten Fahrleitung durch den Infrastrukturunternehmer
und Anwendung der mobilen
Erdungsvorrichtungen starten. In großen Bahnhöfen
kann im Rahmen der Notfallvorsorge eine Erdungsautomatik
verwendet werden, um die Wartezeiten
der Rettungsteams zu reduzieren. In speziellen Anwendungen,
zum Beispiel Zoll-Schaltungen, kann die
automatische Erdung der Fahrleitung vor Beginn der
Kontrolle der Ladung vorteilhaft eingesetzt werden.
5.4 Erdungsautomatik für
DC-Nahverkehrsanlagen
Für typischerweise mit bis DC 1,5 kV betriebene
Nahverkehrsanlagen gibt es keine einheitliche europäische
Vorgabe für die Tunnelsicherheit, die mit
der TSI SRT vergleichbar wäre, und damit keine
Vorgabe für die Notfallerdung. Damit gelten die
nationalen Vorschriften und Gesetze, zum Beispiel
BOStrab, mit den zugehörigen technischen Richtlinien,
zum Beispiel die TR Brandschutz, sowie
Vorschriften und Regeln der Technik wie die DIN-
Normen und VDV-Schriften und lokale Forderungen
der Rettungskräfte. In Notsituationen, zum Beispiel
bei Brand, Fahrzeugkollision oder Entgleisung,
wird die Leitstelle des Verkehrsunternehmens direkt
informiert. Diese leitet unter Beachtung des Notfallplanes
die dem Ereignis entsprechenden Maßnahmen
ein. Die oftmals installierten Kurzschließer
8WL6610-0 sind nicht fernsteuerbar und führen
nach dem Betätigen zum Kurzschließen der Fahrleitungsanlage.
Eventuell im Tunnel verbliebene
Fahrzeuge können eigenständig nicht mehr den
Gefahrenbereich verlassen. Wenn der Infrastrukturbetreiber
die Fahrleitung kurzschließt und erdet,
kann sich der Beginn der Rettungsmaßnahmen
verzögern, wenn die Fahrwege des Unfallmanagers
ungünstig lang sind. Eine Koordinierung der
Erdung von der Leitstelle aus mit Einsatz einer Sicat
AES-Anlage ist daher zu empfehlen.
Für DC-Nahverkehrsanlagen wurde das Grundkonzept
von Sicat AES angepasst (Bild 14). Die Zentralstation
wurde beibehalten und koordiniert bis 99
Unterstationen unterschiedlicher Streckenabschnitte
und Schaltgruppen. Je eine Unterstation mit Ortssteuerung,
jedoch ohne Bedientableau, ist im Unterwerk
angeordnet. Die Unterstationen ohne Ortssteuerung,
jedoch mit Bedientableau, finden sich an entsprechenden
Zugängen und Noteinstiegen für Rettungskräfte.
Dabei kann die Anzahl der Komponenten der
Fahrleitungsausrüstung gegenüber den Anwendungen
im Fernverkehr mit AC-Bahnstromversorgung reduziert
werden. Die Spannungsmessung ist über die
in den Speiseabgängen der Unterwerke vorhandenen
Trennverstärker abgreifbar. Nur die Erdungsschalter
182 111 (2013) Heft 3

Arbeitsgrenze
Arbeitsgrenze
Arbeitsgrenze
Arbeitsgrenze
Arbeitsgrenze
Arbeitsgrenze
Arbeitsgrenze
Arbeitsgrenze
Sicherheit
SCADA
Zentralstation
Kommunikationsmedium
gemäß IEC 60870-5-101/-104
Unterstation mit
Ortssteuereinrichtung
Unterwerk A
Unterstation mit
Ortssteuereinrichtung
Unterwerk B
Unterstation mit
Ortssteuereinrichtung
Unterwerk C
Gleis 1
Bedientableau
Bedientableau
Bedientableau
Bedientableau
Gleis 2
Bild 14:
Sicat AES-Anlagenkonzept für Nahverkehrssysteme mit DC-Bahnstromversorgung.
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111 (2013) Heft 3
183

Sicherheit
und die elektrischen Arbeitsgrenzenschilder an den
jeweiligen Bereichsgrenzen sind notwendige Komponenten.
Mit den installierten Streckenspeiseschaltern
wird die Fahrleitung freigeschaltet.
Literatur
[18] EN 660044-2:2003-12: Instrument transformers – Part
2: Inductive voltage transformers.
[19] DIN 4844-1:2012-06: Graphische Symbole – Sicherheitsfarben
und Sicherheitszeichen – Teil 1: Erkennungsweiten
und farb- und photometrische Anforderungen.
[20] GUV-V A8:2002-06: Sicherheits- und Gesundheitsschutzkennzeichnung
am Arbeitsplatz. Unfallverhütungsvorschrift
der Gesetzlichen Unfallversicherung.
[1] Anforderungen des Brand- und Katastrophenschutzes
an den Bau und den Betrieb von Eisenbahntunneln.
Richtlinie des Eisenbahn-Bundesamtes, 01.07.2008.
[2] Kruse, K.: Brand- und Katastrophenschutz in Eisenbahntunneln.
Richtlinie der Deutsche Bahn AG, Version
3, August 2003.
[3] DIN VDE 0105-100:1997-10: Betrieb von elektrischen
Anlagen.
[4] DIN V 19250:1994-05: Leittechnik; Grundlegende Sicherheitsbetrachtungen
für MSR-Schutzeinrichtungen.
[5] EN 6954-1:1996-12: Safety of machinery – Safetyrelated
parts of control systems – Part 1: General principles
for design.
[6] Entscheidung 2008/163/EG vom 20.12.2007: Technische
Spezifikation für die Interoperabilität bezüglich
„Sicherheit in Eisenbahntunneln“ im konventionellen
transeuropäischen Eisenbahnsystem und im transeuropäischen
Hochgeschwindigkeitsbahnsystem (TSI
SRT) In: Amtsblatt der Europäischen Union 3.7.2008,
S. L64/1–L64/71.
[7] CSM-VO, Nr. 352/2009.2009-04: Verordnung über
die Festlegung einer gemeinsamen Sicherheitsmethode
für die Evaluierung und Bewertung von
Risiken. Europäische Kommission.
[8] DIN EN 50126:2003-01: Bahnanwendungen – Spezifikation
und Nachweis der Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit,
Instandhaltbarkeit, Sicherheit (RAMS).
[9] EN 661508:2010-05: Functional safety of electrical/
electronic/programmable electronic safety-related systems
- Part 1: General requirements.
[10] EN 50128:2011-06: Railway applications – Communications,
signalling and processing systems – Software
for railway control and protection systems.
[11] EN 50129:2003-02: Railway applications – Communication,
signalling and processing systems – Safety
related electronic systems for signalling (Corrected
and reprinted in 2010-05).
[12] DIN EN 50110-1:2005-06: Betrieb von elektrischen
Anlagen.
[13] IEC 60870-5-101:2003-02. Telecontrol equipment
and systems – Part 5-101: Transmission protocols;
Companion standard for basic telecontrol tasks.
[14] IEC 60870-5-104:2006-06: Telecontrol equipment
and systems – Part 5-104: Transmission protocols –
Network access for IEC 60870-5-101 using standard
transport profiles.
[15] IEC 61131-3:2003-01: Programmable controllers –
Part 3: Programming languages.
[16] DIN EN 50152-2:2008-6: Bahnanwendungen – Ortsfeste
Anlagen – Besondere Anforderungen an Wechselstrom-Schaltanlagen
– Teil 2: Einphasige Trennschalter,
Erdungsschalter und Lastschalter mit U n
über 1 kV.
[17] DIN EN 50123-4:2003-09: Bahnanwendungen – Ortsfeste
An6lagen; Gleichstrom-Schalteinrichtungen Teil
4: Freiluft-Gleichstrom-Lasttrennschalter, -Trennschalter
und -Gleichstrom-Erdungsschalter.
AUTORENDATEN
Dr.-Ing. André Dölling (33), Studium
des Verkehrsingenieurwesens an der TU
Dresden, 2003 bis 2007 wissenschaftlicher
Mitarbeiter und Promotion an der
Fakultät Verkehrswissenschaften „Friedrich
List“, Professur für elektrische Bahnen.
Seit 2007 tätig bei Siemens AG, bis 2012
im Bereich Entwicklung von Fahrleitungskomponenten
und -systemen, jetzt
Produktportfolio-Manager im Bereich
Bahnelektrifizierung/Fahrleitung. Außerdem
seit 2008 beziehungsweise 2009
Lehrbeauftragter für Fahrleitungen an der
TU Dresden und für Bahnelektrifizierung
an der Ohm Fachhochschule Nürnberg.
Adresse: Siemens AG, IC SG RE PI,
Mozartstr. 33b, 91052, Erlangen,
Deutschland;
Fon: +49 9131 7-23740,
Fax: +49 9131 828-23740;
E-Mail: andre.doelling@siemens.com
Michael Focks (39), staatlich geprüfter
Techniker für Energie- und Automatisierungstechnik.
Von 2002 bis 2007
tätig bei der VA TECH SAT GmbH als
Projektleiter im Bereich Fernwirk- und
Automatisierungstechnik für Bahnanwendungen.
Ab 2007 bei der Siemens
AG als Projektleiter Bahnsysteme OLSP,
OLA und Werksausrüstungen.
Adresse: Siemens AG, IC SG BAY EA PM
1, Robert-Koch-Str. 5, 82152 Planegg,
Deutschland;
Fon: +49 89 9138-138, Fax: -615;
E-Mail: michael.focks@siemens.com
Gregor Gumberger (45), staatlich
geprüfter Techniker für Energie- und
Automatisierungstechnik und Handwerksmeister
(HWK). Von 2000 bis
2007 tätig bei der VA TECH SAT GmbH
als Projektleiter im Bereich Fernwirkund
Automatisierungstechnik für
Bahnanwendungen 50 Hz, OLA, OLSP
und Sonderprojekte. Ab 2007 bei der
Siemens AG und seit 2009 Teamleiter
Bahnsysteme.
Adresse: wie oben;
Fon: +49 89 899138-174, Fax: -615;
E-Mail: gregor.gumberger@siemens.com
184 111 (2013) Heft 3

Wechselstrom-Zugbetrieb
in Deutschland
Band 1: Durch das mitteldeutsche Braunkohlerevier –
1900 bis 1947
Vor mehr als 100 Jahren legten weitsichtige
Techniker wie Gustav Wittfeld den Grundstein
für den Aufbau eines elektrischen Zugbetriebs
mit Einphasen-Wechselstrom in Preußen – es
war der Beginn einer unvergleichlichen Erfolgsgeschichte.
Dieser Band beschreibt die Pionierarbeit
der ersten Jahre – von der Finanzierung
bis zur Inbetriebnahme erster Teststrecken, über
die schwere Wiederinbetriebnahme in den Zwanzigern
und die kurze Blütezeit in den Dreißigerjahren,
bis hin zur Phase des Wiederaufbaus und
der folgenden Demontage nach dem zweiten
Weltkrieg.
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1. Auflage 2010, 258 Seiten mit CD-ROM,
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Band 2: Elektrisch in die schlesischen Berge – 1911 bis 1945
Band 3: Die Deutsche Reichsbahn Teil 1 – 1947 bis 1960
Die Technik mit Einphasen-Wechselstrom sollte
ihre Tauglichkeit auch unter schwierigen topografischen
Bedingungen unter Beweis stellen.
Die im Riesengebirgsvorland verlaufende Teststrecke
Lauban – Königszelt wies alle Eigenschaften
einer Gebirgsbahn auf. Nachdem die
Mittel zur Elektrisierung dieser Bahnstrecke
genehmigt waren, begann eine stürmische Entwicklung,
die durch den ersten Weltkrieg unterbrochen
wurde. In den zwanziger Jahren wurde
das Engagement fortgesetzt, das letztlich zum
Erfolg der elektrischen Traktion in Deutschland
beigetragen hat.
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Bereits 1947 beschäftigte sich die DR mit
dem Gedanken zur Wiederelektrifizierung des
demontierten elektrischen Streckennetzes. 1950
folgten dann konkrete Schritte, die nach Verhandlungen
mit der UdSSR in einem Staatsvertrag
endeten. Einen sofortigen Wiederaufbau
des Demontagegutes verhinderten der Zustand
von Lokomotiven und Anlagen sowie DDRinterne
Streitereien über das anzuwendende
Bahnstromsystem. Trotzdem gelang es 1955 den
elektrischen Zugbetrieb wieder aufzunehmen.
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Zur Wahrung der Widerrufsfrist genügt die rechtzeitige Absendung des Widerrufs oder der Sache an die Vulkan-Verlag GmbH,
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Nutzung personenbezogener Daten: Für die Auftragsabwicklung und zur Pflege der laufenden Kommunikation werden personenbezogene Daten erfasst und gespeichert. Mit dieser Anforderung erkläre ich mich damit einverstanden, dass ich
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Diese Erklärung kann ich mit Wirkung für die Zukunft jederzeit widerrufen.

Pantographs
Carbon contact strip materials –
Testing of wear
Gérard Auditeau, Le Mans; Stéphane Avronsart, Christian Courtois, Paris; Werner Krötz, Frankfurt a. M.
The project on carbon COntact STrips Interface Material called CoStrIM [1] is aimed at studying
the effects on wear of contact strip and contact wire materials used for pantographs. The obtained
results confirmed that from the point of view of current collection, European interoperable lines
can be negotiated under DC or AC contact lines with only two euro-pantograph heads being 1 600
or 1 950 mm long and equipped with impregnated carbon strips. This is maybe one of the major
progresses on railway interoperability issues achieved during the last years. It allows decreasing dramatically
the number of pantographs to be installed on an interoperable traction unit. Due to the
scientific and economic studies carried out on this subject and the results thereof, European railway
system is getting stronger for the common benefit of all EU citizens.
WERKSTOFFE FÜR SCHLEIFSTÜCKE – UNTERSUCHUNG DES VERSCHLEISSES
Im Projekt, genannt CoStrIM, wurden Werkstoffe für Schleifstücke von Stromabnehmern hinsichtlich
Verschleiß geprüft [1]. Die erzielten Ergebnisse bestätigten, dass hinsichtlich Stromabnahme auf interoperablen
AC- und DC-Bahnstrecken in Europa zwei Euro-Stromabnehmerarten mit 1 600 oder 1 950 mm
Länge, die mit imprägnierten Kohleschleifstücken ausgerüstet sind, ausreichen. Dies stellt einen der großen
Fortschritte der letzten Jahre hinsichtlich Interoperabilität im Eisenbahnwesen dar. Es ermöglichte,
die Anzahl der Stromabnehmer, die auf interoperablen Schienenfahrzeugen benötigt werden, entscheidend
zu verringern. Die den betrachteten Gegenstand betreffenden wissenschaftlichen und wirtschaftlichen
Studien stärken das europäische Eisenbahnsystem zum gemeinsamen Wohl aller EU-Bürger.
MATÉRIAUX DES BANDES DE CONTACT EN CARBONE – TESTS D‘USURE
Le projet, appelé CoStrIM pour COntact STrips Interface Material [1], vise l’étude des effets sur l’usure
des bandes de frottement et des fils de contact, des matériaux carbone utilisés sur les pantographes.
Les résultats obtenus confirment que, du point de vue du captage du courant, l’Europe peut être
parcourue avec seulement deux euro-pantographes (1600 et 1950mm) équipés de bande en carbone
imprégné, que ce soit sous électrification en courant continu ou courant alternatif. Ce projet CoStIM
[1] constitue sans doute l’un des progrès majeurs de ces dernières années concernant ’interopérabilité
ferroviaire. Il permet de réduire sensiblement le nombre de pantographes installés sur les engins
moteurs. Grâce aux études scientifiques et économiques réalisées sur ce sujet, le système de chemin
de fer européen se renforce pour le plus grand bénéfice des citoyens de l’Union Européenne.
1 Introduction
1.1 Electrification system
The European railway network is a patchwork of different
electrification schemes. Different voltages and
frequencies compose the network: two with Alternating
Current: 25 kV, 50 Hz and 15 kV 16,7 Hz and two
with Direct Current: 3 kV and 1,5 kV. Figure 1 illustrates
the distribution of the electrification schemes
throughout Europe.
1.2 Length of pantograph head
Historically, each European country had developed
its own overhead contact lines (OCL). Even if the key
parameters remain almost the same, like the use of
a messenger wire and a contact wire suspended at
supports, the stagger (zigzag) is different in the individual
countries. As consequence, different lengths
of pantographs are necessary to run under these
OCL.
Rolling stocks were thus equipped with pantograph
lengths varying from 1450 mm to 1950 mm.
Figure 2 illustrates the use of pantograph lengths in
Europe.
The work done by the European Commission for
the last years led to specify a target in term of pantograph
length. Through the conventional Locomotives
& Passenger Rolling Stock TSI LOC&PAS CR [2],
at least one of the pantographs to be installed on
an electric train shall have a length of 1 600 mm or
1 950 mm. This has already been a big step forward
to the interoperability of the European Railway net-
186 111 (2013) Heft 3

Pantographs
work. But we will see below that this step has not yet
been enough to ensure a free access for rolling stock.
Some Infrastructure Managers in Europe restricted
the use of impregnated carbon strips on their AC
network, being afraid of increasing the wear of contact
wires in their AC infrastructure. Figure 3 shows
the actual situation in Europe.
The lack of knowledge of the effect on wear of
impregnated carbon, has led to an open point in the
TSIs.
The combination of all those different parameters
described above, such as the type of electrification
scheme, the pantograph length and the contact strip
materials, makes it impossible to travel through out
Europe with one pantograph only.
In order to illustrate the actual situation, the following
study case was proposed.
Suppose a high-power TSI compliant train equipped
with a 1 950 mm pantograph runs on the
Netherland DC 1,5 kV network. Due to its high current
consumption, the pantograph is equipped with
impregnated carbon strips. If the railway operator
decides to run on the German or Austrian networks
for which a 1 950 mm pantograph is required, an
additional pantograph should be fitted on the train,
considering that using impregnated carbon on AC
lines on those networks is not accepted. This train
could run under these three networks with just one
pantograph if it could be proven that the impregnated
carbon has no effect on the contact wire wear
on AC systems.
1.3 Contact strips
One of the main differences between AC and DC
electrification schemes is that a train, for the same
power, will consume a much higher current in DC
systems. At first consequence, the use of contact
strips with a high capability of current collection is
required on DC networks.
Pure carbon strips reached their limits being used
on high current consuming trains like freight or highspeed
trains (HST). The introduction of impregnated
carbon strips allowed increasing the current capacity
of contact strips.
On AC network, pure carbon contact strips offer
a solution for any applications, be it for freight or
passenger rolling stocks. Since the introduction of
this type of material on AC network, the contact wire
lifetime has tremendously increased.
Considering this technical aspect, the TSI
LOC&PAS CR [2] specified, therefore, the use of pure
carbon strips on AC electrification systems, and authorises
either pure or impregnated carbon strips on
DC electrification system.
1.5 Need for a research project
With the example given before, it is worth to notice
the importance of closing the open point in the TSIs
related to carbon material, in order to facilitate the
economic development of the railway in Europe.
Therefore, a project, called CoStrIM, was created
and launched in 2010 with several goals [4]:
„The objective of this research is to quantify the effects
on wear phenomena of various influential parame-
1.4 Open point in the TSIs
111 (2013) Heft 3
Figure 1:
Electrification systems in
Europe.
Figure 2:
Pantograph lengths in
Europe.
187

Pantographs
ters such as the material, degree of metal impregnation,
the contact force, electrical arcs and relative humidity.
Particular attention should be given to the impact of
the metal impregnation of the carbon contact strip on
the various wear phenomena.
The research project should make recommendations
on the choice of carbon contact strip materials which
meet the durability requirements of contact line infrastructure
and develop methods to characterise carbon materials
used in contact strips for pantographs.“
2 The CoStrIM Project
Figure 3:
Use of pantograph strip
material in Europe.
force
d ensit y →
N/mm
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
0 2 4 6 8 10 12 14 16
current density →
Figure 4:
Contact forces and currents, results of questionnaire.
mm 3 / km
wear density →
16
14
12
10
8
6
4
2
AC operation
AC operation
Figure 5:
Wear of contact strip, results of questionnaire.
DC operation
DC operation
0
0 5 10 15 A / mm 20
current density →
A/mm
1,5 kV
3 kV
15 kV
25 kV
Metallised
carbon
Plain carbon
type A
Plain carbon
type B
As a first step the project sent out two different questionnaires,
one for rolling stock, the other for infrastructure
managers to UIC members in order to ask
for their experience regarding contact strip wear typical
rates and winter values, annual contact wire wear,
material type for contact strips and wires, number
and width of strips, train types, speed range, type of
OCL, contact wire cross section, number and tension
of wires, type of line, voltage system, contact force
at maximum speed, number of pantograph passages
per day, ratio of mixed contact strip material in operation.
34 questionnaires were returned and 108 real
current collection situations described as a combination
of nineteen different carbon grades and five different
contact wire materials. From these results the
parameters for the test benches were defined.
As a result it was concluded from this questionnaire,
that the wear regime depends mainly on the
following parameters:
• Specific contact force, i. e. the force per contact
surface
• Current density, i. e. current per contact surface
• Voltage
• Number of pantographs, number of strips passed
The summarized results of the operational parameters
in Europe regarding current and force are shown
in Figure 4.
In order to get directly comparable results between
the test rigs and also between test rigs and
the questionnaire it was agreed to use the following
units for all results:
• Specific contact force: N/mm defined as total
force per strip width
• Specific current: A/mm defined as total current
per strip width
• Wear rate of contact strip: mm 3 /km defined as
worn volume per running distance
• Wear rate of contact wire: mm 2 /10 6 pantograph
passages or mm 2 /10 6 contact strip passages defined
as worn wire cross section per pantograph
or contact strip passages
188 111 (2013) Heft 3

Pantographs
Based on these results the following parameters for
the experiments at the test rigs were defined:
• Specific contact force: 1,7 and 3,1 N/mm
• Maximum current of ~ 8 A/mm
The distributions for contact strips (Figure 5) and
contact wire wear (Figure 6) were other results obtained
from these questionnaires.
According to the questionnaire wear rates of contact
strips at AC operation are in the same range for
all contact strip materials and independent of current
density. Much higher rates were observed in DC
operation.
Wear of contact wire for AC supply is in the same
range for plain and metallised carbon and seems to
be independent of running speed. The lowest wear
rates were reported for the highest speeds at CuMg
contact wires.
From the number of possible parameters and their
combinations it was clear that at least two test rigs
were needed to complete the test within the given
time frame. Therefore, the experiments were carried
out at two test benches, one at POLIMI, Milano, Italy
(Figure 7) and the other at Hoffmann Elektrokohle,
Steeg, Austria (Figure 8). These test rigs have the following
parameters:
Polimi
Hoffmann
Diameter: 4 m 1,75 m
Contact wire Cu Cu
Width of 4 to 5 mm 5 mm
contact wire
Wire support 36 single
supports
continuous
rigid support
At Polimi the wire thickness is measured before and
after each run at 5 positions between the supports.
Due to the single supports, there exist natural irregularities
at the wires with hard spots in the vicinity
of each support. Therefore, depending also on the
applied contact force being 3,1 or 1,7 N/mm and
speed being 180 to 200 km/h more or less arcing
can be observed at the supports. This enables Polimi
to produce wear measurements with different grades
of arcing.
The Hoffman test rig has the advantage of a continuous
rigid support, which allows to machine the
wire to get a flat surface with a defined contact cross
section of 5 mm width (Figure 9).
The lasers are directed onto the contact surface
and the machined step.
→
wear of contact wire related to
pantograph passages
35
30
25
20
15
15 kV, AC
10
25 kV, AC
AC metallized
5
0
CuMg - wire
AC plain
0 100 200 300 km/h 400
speed
Figure 6:
Contact wire wear, results of questionnaire.
→
contact strip material:
Cu-plain/metallised
metallised
plain
voltage:
3 kV, DC
mm 2 /10 6 Figure 7:
Polimi test bench (left)
with detailed views on
contact wire supports
(middle) and on device
for moving the contact
strip and adjusting the
contact force (right)
(photo: Polimi).
Figure 8:
Hoffmann test bench
(left) with detailed views
on contact wire fixation
(middle) and on the
device for moving the
contact strip and adjusting
the contact force
(right)
(photo: Hoffmann).
111 (2013) Heft 3
189

Pantographs
The step structure allows to measure wire wear by
calculating the difference of height of each part of
the contact wire surface.
The wire tested was a standard grooved AC-120
according EN 50149 on both test rigs.
In total nine different strip materials, four plain
and five impregnated ones with a copper content of
20 up to 48 % in mass were tested.
Figure 9:
Principle of wear measurement at Hoffmann test bench.
3 Parts of project
3.1 Comparison of results gained at the
two test rigs
The objective of this first series of tests was to isolate
the contribution from the carbon material itself
in the phenomenon of wear without action of the
electric arcs.
The following common test routine was established
for each bench with the identical conditions
also in order to compare results between the two
test rigs:
• Width of carbon strip samples 35 mm
• Specific contact force
3,1 N/mm
• Specific current
8 A/mm
• Speed
180 km/h
Force and current conditions were retained as the
extreme values given by the questionnaire.
Speed is the maximum value generating only
little arcing level on each test bench.
3
mm 3 /km
2,5
wear of contact strips →
2
1,5
1
0,5
0
B plain A imp1 A plain B imp A imp2 C imp
20% 26% 25% 35%
Figure 10:
Wear of contact strips – Comparison between test rigs.
average value +
standard deviation
Polimi (1st series)
Hoffmann
(1st series)
Hoffmann
(2nd series)
average value -
standard deviation
3.2 Materials of the contact strips
The tests related to samples provided by two European
manufacturers. The materials called A and B
exist in the versions
• plain carbon, called A plain and B plain
• and impregnated carbon called A imp and B imp
+ copper content in % of weight
That means carbons of type A and B have seen an additional
industrial treatment of metal impregnation.
The material C, very common in Europe, will be also
tested but only in its impregnated version with 35 %
of metal C imp 35 %, the pure version not being on
market.
1,5
mm² / 10 6
→
wear of contact wire
related to CSP
1
0,5
0
B plain A imp1 A plain B imp A imp2 C imp
20% 26% 25% 35%
average value +
standard deviation
Polimi (1st series)
Hoffmann
(1st series)
Hoffmann
(2nd series)
average value -
standard deviation
Figure 11:
Wear of contact wires – Comparison between test rigs.
Hoffmann and Polimi 1 st series, means that the tests of a contact strip were carried out on the
patina deposited by the strip of the previous test; Hoffmann 2 nd series means that the test of
contact strip is carried out on a machined wire
3.3 Duration of a test
The duration of a test or more precisely the number
of contact strip passages is one of the more important
parameter to be considered.
Actually, a minimum test duration is necessary to
ensure that mechanical and electrical energy dissipated
in the interface area between the materials in
contact and equilibrium is reached. That duration
depends on the test bench design but also may vary
from one material to another.
Therefore, arbitrarily setting identical test durations
for the test materials may lead to overestimating
or underestimating wear speeds.
Hence, electric wear was appreciated by seeking
the conditions for which the wear rate of the pure
copper wire reached a constant value characteristic
190 111 (2013) Heft 3

Pantographs
of materials in presence for a given speed, force and
current, this in the absence of visible electrical arcs.
On Polimi test rig, usual runs to qualify wear were
600 km, equivalent to 43 400 contact strip passages.
Here it was increased up to 1 800 and even 2 400 km,
respectively 130 000 or 170 000 contact strip passages.
On the Hoffmann bench, usual runs were approximately
500 km to qualify a material, equivalent to
100 000 passages of strips and were increased to
4 000 km equivalent to 750 000 contact strip passages.
It can be noticed that the wear rates compared
between the two test rigs showed a great similarity
of behaviour for the contact strips (Figure 10) and
for the contact wire (Figure 11).
Differences mainly follow from different test rig
designs.
TABLE 1
Testprogram
Carbon
material
Designation
Metal
con tent
in
weight
%
Speed
km/h
Force
N/mm
Current
A/mm
B B plain 0 183 1,7 8
C
C imp
35 %
35 183 1,7 8
A A plain 0 183 1,7 8
A
A
A imp
25 %
A imp
25 %
25,1 183 1,7 8
25,1 200 1,7 8
arcing duration →
2,0
%
1,6
1,2
0,8
0,4
0,0
60 110
Contact force →
N
km/h
200
180
velocity
Rockwell hardness →
120
HR5
150
110
100
90
80
B imp 26%
A imp 20%
A imp 25%
C imp 35%
D imp 48%
F plain
B plain
E plain
A plain
0 5 10 15 20 25 30 35 μΩm 40
resistivity →
Figure 12:
Percentage of contact loss as a function of static contact force and
sliding speed.
Figure 13:
Hardness of contact strips and resistivity of materials.
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111 (2013) Heft 3
191

Pantographs
Figure 14:
Wear of strip materials
depending on arcing.
Results for contact strips are in the same range
on both test rigs and comparable with results of the
questionnaire. On the another hand, wear rates for
the contact wire gained on the two test rigs, show
very low values compared with reality.
Therefore, additional test programs were carried
out to answer this question.
wear rate of strip materials →
mm 3
km
4,0
3,0
2,0
1,0
Impregnated
carbon
0,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0
arcing duration →
Plain carbon
%
3.4 Complementary tests on the
Hoffmann bench
Hoffmann facilities with its automatic device for
measurement of wire thickness, is suited quite well
to investigate a lot of combinations to complement
to the initial program:
• Test with initial conditions of three other materials:
two special plain carbons used for mixed
carbon and metal operation on a line and one
heavy impregnated tin and copper carbon to a
total value of 48 % in weight
• Test with higher contact force of 7,1 N/mm
• Effect of very long duration tests from 1 million
up to 4 million contact strip passages
• Effect of mixed operation alternating pure and
impregnated carbons tested on the patina deposited
by the strip tested previously in a given
order and reverse or on a freshly machined wire.
3.5 Complementary tests on the Polimi
test rig (electrical wear with arcing)
→
wear rate of wire related to
contact strip passages
wear rate of strips →
mm 2
10 6
6
4
2
0
Figure 15:
Wear of wires for plain and impregnated strip materials at different rates of arcing.
mm 3
km
6
4
2
0
Polimi & Hoffmann
without arcing
plain imp plain imp plain imp plain imp
Carbon material
Polimi & Hoffmann
without arcing
laboratory conditions
Polimi
with arcing
u

Pantographs
The program shown in Table 1 was applied for
various materials, plain or impregnated up to 35 %
in weight of copper or copper alloy.
At that last step of the project, the test duration increased
to 4 000 km or 290 000 strip passages, in order
to guarantee the stability of the measured wear rates.
Looking at a map of hardness and resistivity of the
strip materials, the domains of plain and impregnated
carbons are clearly distinct. Thus, it was expected
that wear processes may strongly depend on
these parameters (Figure 13).
However, assessment of all experiments done at
Polimi and Hoffmann test rigs show the clear result
that the wear of all tested materials plain carbon and
metalized carbon up to a copper content of 35 % in
weight is of the same order of magnitude for equal
test conditions. Moreover, plain and metalized carbon
show a similar distribution of wear rates.
Some efforts were undertaken to identify those
material parameters that have a major influence on
wear rates. Typical contact strip parameters like resistivity,
surface hardness, flexural strength, material
density and finally copper content showed within the
range of parameters of the tested materials no significant
impact on wear rates of contact wires and strips.
Within the framework of this study no clear parameter
could be identified except the correlation with
the number and intensity of arcs (Figures 14 to 16).
4 Final results
wear rate of wire related to
contact strip passages
3
mm²
→106
2
1
0
180 km/h 200km/h
B plain C imp 35% A plain A imp 25% A imp 25%
Carbon material
Figure 17:
Wear of wires for different strip materials at different rates of arcing.
blue
sections
red
sections
(u

Pantographs
6
mm³
km
→
W ear of c ontac t strip s
4
2
0
B imp
26%
C imp
A plain 35%
Figure 18:
Wear of strips vs. wear of wires.
A imp
20%
E plain
B plain
A imp 25%
F plain
D imp 48%
mm²
0 0,1 0,2 0,3 0,4
10 6
Wear of wire related to
contact strip passages →
Arcing strongly increases the wear rates of contact
strips. Especially for a high percentage of arcing
impregnated carbons seem less sensitive to electrical
wear than plain ones.
At both test rigs measurement of wear without
arcing were performed and show similar results of
wear values for the various materials. These values,
however, are lower than those obtained by the questionnaire
from practical experience of several railways,
mainly in Europe.
Therefore, additional results from Polimi were
evaluated (Figure 17). Polimi test rig with its 36 supports
of the contact wire shows in red sections more
or in blue sections less arcing at each support position.
Those wear results had been assessed in relation
to arcing intensity. These results show that values of
wear rates at the test rig are close to those from the
questionnaire, as soon as arcing is present.
A possible explanation for this result can be found
by comparing wear rates at overhead contact lines
in tunnels and on open lines. These wear rates also
show significant different values, being by a factor of
5 to 7 lower in tunnels at the German high-speed line
from Göttingen to Hannover as well as in the tunnel
of the suburban train in Munich. Taking into account
that environmental conditions like rain, snow and ice
play a minor role in tunnels much less arcing is expected
there. With a thin film of water on the surface of a
contact wire under certain weather conditions on an
open line there are always micro discharges through
this film when a contact strip is sliding along. Under
these boundary conditions electrical wear is dominating
wear process resulting in significantly higher
rates. Results from Polimi show the same behaviour
as real measurements.
Another interesting result is demonstrated in Figure
18. A strong correlation with a correlation coefficient
0,96 for a linear behaviour of wire wear versus
contact strip wear can be observed for all tested contact
strip materials. This correlation is independent of
the contact strip material. Therefore, low wear rates
of contact strips are an indicator for low wire wear.
Presently a field test is performed at the line Cologne
– Frankfurt with ICE 3 train sets. For this purpose
the complete fleet of German ICE 3 was retrofitted
with metalized carbon strips with a copper content
up to 20 + 5 % in weight. By this means only copper
impregnated strips are operated on this line. First
measurements after one year show no unusual behaviour,
neither in wear nor in surface roughness.
The field test will be continued for some more years.
In order to get a simple method for testing different
materials rather easily, some small standard
test methods were studied, whether they allow an
easier test method than the two big test rigs. But the
boundary conditions of having a typical specific contact
force and temperature of the tested contact strip
together with the above mentioned independence
from material parameters led to the result, that presently
no available testing technology except the big
test rigs delivers results that are reliable enough for a
comparison with reality.
References + Links
[1] Report UIC A 186/RP12, draft, to be published by UIC
[2] Decision 2011/291/EU: Technical Specification for interoperability
relating to the rolling stock subsystem
Locomotive and Passenger rolling stock of the trans-
European conventional rail system (TSI LOC&PAS CR)
In: Official Journal of the European Union. No L139
(2011), pp. 1151.
[3] EN 50367:2006: Railway applications – Current collection
systems – Technical criteria for the interaction
between pantograph and overhead line (to achieve
free access).
[4] RSSB – Report T876: Testing of overhead line contact
wire and collector strip wear (2012), RSSB, R&D
Programme, Head of Engineering Research. http://
www.rssb.co.uk/sitecollectiondocuments/pdf/reports/
research/T876-rb-final.pdf
194 111 (2013) Heft 3

Pantographs
AUTHORS
Gèrard Auditeau (52), studied mechanical
engineering at Lycée technique
in Agen. Since 1980 in Rolling stock
Mechanical Department of SNCF in
PARIS. Since 1998 Head of Pantograph
team, Cenelec and TSI technical expert;
since 2002, Current collection & pantograph
expert in SNCF Rolling Stock
engineering centre in Le Mans and
since 2006, Certifer expert.
Address: SNCF – CIM ZPC – Rolling
Stock Engineering Centre,4, Alleé des
Gemeaux, 72000 Le Mans, France;
phone: +33 24 3786976(376976);
e-mail: gerard.auditeau@sncf.fr
Stéphane Avronsart (39), Electronic
and IT Engineer, since 1997 in charge
of maintenance for Signaling, Track and
contact lines. In 2007 he joined the Engineering
Department of Electrical Traction
as Head of Division in charge of OLE and
is responsible for expertises in current
collection and pantograph-contact line
interaction, in contact line equipment,
development of on-board and fixed OLE
measurement systems and pantographcontact
line simulation. Member of many
expert and standardisation working
groups at a European level contributing to
Technical Specification for Interoperability.
Address: SNCF – Engineering department
– Head of Division in charge of
Overhead Line Equipment, 6, avenue
François Mitterrand, 93574 La Plaine
Saint Denis CEDEX, France;
phone: +33 1 41620591;
e-mail: stephane.avronsart@sncf.fr
Dipl. Eng. Christian Courtois (54),
studied Electrical Engineering at Ècole
Spéciale de Mécanique et d’Èlecitritè
in Paris. Since 1984 with Power
Supply Division of SNCF; since 2011,
head of the SNCF Fixed Installations
for Electric Traction.
Address: SNCF, Department. Infra Ingenierie,
department IG.TE.6, avenue
François Mitterrand, 93574 La Plaine
Saint Denis CEDEX, France;
phone: +33 1 41620610
e-mail: christian.courtois@sncf.fr
Dr. rer. nat. Werner Krötz (55),
studied physics at Technical University
Munich. Since 1997 at Deutsche
Bahn, DB Systemtechnik, since 2004
head of department for pantographs,
overhead contact lines and switch
point heating at DB Systemtechnik;
since 2011 head of department
overhead contact lines and mechanical
engineering at Deutsche Bahn,
network division, DB Netz AG.
Address: DB Netz AG,
Mainzer Landstr. 181,
60327 Frankfurt/Main, Deutschland;
phone: +49 69 265 45230;
e-mail: werner.kroetz@deutschebahn.
com
111 (2013) Heft 3
195

Bahnenergieversorgung
Feststoffisolierte Schaltanlage für Fernund
Nahverkehrs-Bahnenergiesysteme
Matthias Schmalz, Offenbach
Die TracFeed ® TAS ist die weltweit erste typgeprüfte Wechselspannungs-Schaltanlage mit vollständiger
Feststoffisolierung im Bahnenergiesektor. Sie besitzt die Umweltfreundlichkeit moderner luftisolierter
Schaltanlagen und gleichzeitig die kompakten Abmessungen und Modularität von gasisolierten
Schaltanlagen; die Vorteile beider Technologien werden vereint. Die Schaltanlage bedient
sämtliche ein-, zwei- und dreipoligen Systeme der Fern- und Nahverkehrsbahnen bis 36 kV.
SOLID INSULATED SWITCHGEAR FOR RAILWAY APPLICATIONS
The TracFeed ® TAS is the first type tested AC switchgear with complete solid insulation worldwide
in the railway sector. It has the environmental friendliness of modern air-insulated and the compact
size and modularity of gas-insulated switchgear, the advantages of both technologies are combined.
The switchgear serves all one, two and three pole phase railway systems like urban, regional, intercity
and high-speed transport up to 36 kV.
INSTALLATION DE DISTRIBUTION À ISOLATION SOLIDE POUR SYSTÈMES D’ALIMENTATION EN
COURANT DE TRACTION DES LIGNES À GRAND PARCOURS ET DE TRANSPORT URBAIN
TracFeed ® TAS est la première installation de distribution à courant alternatif homologuée du monde
avec isolation solide complète dans le secteur de l’alimentation en courant de traction. Elle possède
les performances environnementales des installations de distribution isolées dans l’air avec les
dimensions compactes et la modularité des installations isolées au gaz, unissant ainsi les avantages
des deux technologies. L’installation alimente tous les systèmes unipolaires, bipolaires et tripolaires
des lignes à grand parcours et de transport urbain jusqu’à 36 kV.
1 Einführung
Weltweit gibt es unterschiedliche Bahnenergieversorgungskonzepte.
Im Nahverkehr kommen überwiegend
DC 750 V, 1 500 V und 3 000 V DC zum
Einsatz. Im Wechselstrombereich haben sich 15 kV
16,7 Hz und 25 kV 50 Hz durchgesetzt. Eine Übersicht
der Versorgungssysteme in Europa ist in Bild 1
dargestellt [1]. Das 16,7-Hz-Bahnenergienetz in
Deutschland, Österreich, Schweiz, Norwegen und
Schweden ist historisch gewachsen. Da die Frequenz
des Bahnnetzes von der Frequenz der öffentlichen
Energieversorger abweicht, werden eigene Kraftwerke,
ein eigenes Hochspannungsnetz, spezielle Umspannanlagen
und weitere Stromversorgungseinrichtungen
benötigt, die nur für das 16,7-Hz-Netz
eingesetzt werden können. Daher ist ersichtlich,
dass aus Kostengründen bei Neuelektrifizierungen
ohne Systembindung im Fernbahnbereich nur noch
25 kV, in Übersee auch 27,5 kV 50 Hz, in einigen
anderen Ländern auch 60-Hz-Systeme zum Tragen
kommen und damit den Hauptabsatzmarkt darstellen.
Eine Umrüstung bestehender 16,7-Hz-Systeme
kommt aufgrund der in der Infrastruktur und in den
Fahrzeugen gebundenen Kapitalmengen nicht in
Frage [2; 3].
Unabhängig davon, welches Bahnenergieversorgungskonzept
Anwendung findet, werden Schaltmittel
benötigt, um die Energie vom Erzeuger zum
Triebfahrzeug zu liefern. Dabei sind Mittelspannungsschaltanlagen
in den Bahnunterwerken ein
elementarer Bestandteil. Sie sind einer hohen Anzahl
an Kurzschlüssen und den dabei auftretenden großen
Stromwerten ausgesetzt [3]. Unter Berücksichtigung
der zu beherrschenden Betriebsströme, Stehwechselspannungen
und Blitzstoßspannungen wird
klar, dass die technischen Anforderungen an diesen
Teil der Bahnenergieversorgung sehr hoch sind. Sie
gehen über die Anforderungen der Betreiber öffentlicher
Netze hinaus.
Neben der Beherrschung der technischen Anforderungen
spielen, wie in nahezu allen gewerblichen
Bereichen, Energiekosten und Zuverlässigkeit eine
wichtige Rolle. Im Dienstleistungs- und Logistiksektor
spielen elektrische Energiekosten eher eine
sekundäre Rolle, die Anforderungen an die Zuverlässigkeit
sind jedoch hoch, wenn beispielsweise die
Verfügbarkeit von Rechenzentren betrachtet wird.
Gleiches gilt im industriellen Bereich. In den meisten
Fertigungsstraßen oder anderen Produktionsprozessen
werden neben den Anforderungen an eine hohe
Verfügbarkeit auch zunehmend Energiekosten und
196 111 (2013) Heft 3

Bahnenergieversorgung
damit verbunden Energieeffizienz betrachtet. Im
Bahnbereich sind die Faktoren Energiekosten und
Zuverlässigkeit so entscheidend, dass sie Hauptziele
der DB Energie als Energieversorger der Deutschen
Bahn darstellen [2]. Sie haben unmittelbar Auswirkung
auf die Beförderungskosten und Pünktlichkeit
von Zügen.
Damit ist klar, dass auch an Schaltanlagen die Forderungen
nach maximaler Verfügbarkeit und geringen
Energiekosten einschließlich Lebenszykluskosten
erfüllen müssen.
2 Allgemeine Betrachtung
metallgekapselter Schaltanlagen
Abhängig vom jeweiligen Betreiber und dessen Konzept
kommen unterschiedliche Schaltanlagentypen
zum Einsatz [3]. Es kann grundsätzlich unterschieden
werden zwischen
• Schaltanlagen in offener Bauweise,
• gasisolierte, metallgekapselte Schaltanlagen,
• luftisolierte, metallgekapselte Schaltanlagen.
Schaltanlagen in offener Bauweise haben den Vorteil,
dass sämtliche Baugruppen leicht zugänglich
sind, was zum Beispiel Wartungsarbeiten erleichtert.
Der Grad der Anlagensicherheit und vor allem Personensicherheit
ist jedoch im Gegensatz zu metallgekapselten
Schaltanlagen als gering einzustufen. Da
zusätzlich unter anderem durch die flächendeckende
Einführung von Vakuumleistungsschaltern die
Wartungsintensität der Schaltanlagen abgenommen
hat, werden von vielen Betreibern metallgekapselte
Schaltanlagen bevorzugt. Durch das robuste, feuerverzinkte
Stahlblechgehäuse der meisten Anlagen
kann mit Lebensdauern von mindestens 30 Jahren
gerechnet werden. Die Anlagen werden fabrikgefertigt
und vor der Auslieferung geprüft, sodass der
Montage- und Inbetriebnahmeaufwand im Unterwerk
gering ist. Durch vielfältige Ausrüstungsvarianten
können unterschiedliche Funktionen der Schaltfelder
realisiert werden. Hierdurch wird eine hohe
Flexibilität bei der Anlagengestaltung erreicht.
Luftisolierte, metallgekapselte Schaltanlagen werden
in Festeinbautechnik oder mit Fahrwagen ausgeführt.
Sie besitzen ähnlich kompakte Abmessungen
wie gasisolierte Schaltanlagen. Die Schaltanlagen
mit Fahrwagen wie zum Beispiel die TracFeed TAA
oder TAC zeichnen sich vor allem dadurch aus, dass
• die auf dem Fahrwagen angeordneten Betriebsmittel,
wie der Leistungsschalter, gut zugänglich
sind,
• alle Bedien- und Wartungsarbeiten von vorne
erfolgen, daher keine betriebliche Einschränkung
bei einer Wandaufstellung existieren,
• die Hauptkontakte und Schalterpositionen sichtbar
sind.
Bei der Umsetzung einzelner Anlagenkonzepte können
jedoch folgende Nachteile zum Tragen kommen:
• größere Schaltanlagenabmessungen als gasisolierte
Ausführung durch größere Anzahl benötigter
Schaltfelder,
• geringere Flexibilität als gasisolierte Schaltanlagen.
Die Nachteile der geringeren Modularität und Kompaktheit
luftisolierter Schaltanlagen stellen Vorteile
gasisolierter Anlagen dar [4]. Als Isoliergas kommt
überwiegend Schwefelhexafluorid (SF 6
) zum Einsatz.
Die Gasbehälter der Anlagen werden unter Druck
gesetzt. Kleinste Undichtigkeiten können so zu einem
Austritt des Treibhausgases SF 6
führen. Zur Gewährleistung
der Anlagensicherheit werden zusätzliche
Überwachungseinrichtungen benötigt, die den
Gasdruck erfassen. Weitere Nachteile von gasisolierten
Schaltanlagen sind:
• Hauptbetriebsmittel sind in einem verschweißten
Behälter platziert und können nicht beziehungsweise
nur unter erschwerten Bedingungen
gewartet werden,
• für Umgang mit Isoliergas wird eine Spezialausbildung
benötigt,
• im Störlichtbogenfall entstehen hoch toxische
Gase, die in die Atmosphäre gelangen können,
eine intensive Reinigung betroffener Anlagen- und
Gebäudeteile durch Spezialkräfte ist notwendig.
SF 6
ist eines der stärksten Treibhausgase. 1 kg dieses
Gases ist, auf einen Zeitraum von 100 Jahren be-
Bild 1:
Bahnenergieversorgungssysteme in Europa [1]
(alle Bilder: Balfour Beatty Rail).
111 (2013) Heft 3
197

Bahnenergieversorgung
Bild 2:
Ansicht feststoffisolierte
Schaltanlage; Abgangsfeld
mit Leistungsschalter,
Dreistellungs schalter und
Wandlern – TracFeed TAS.
trachtet, genauso klimaschädlich wie rund 22 000 kg
Kohlendioxid (CO 2
). Diese Menge CO 2
stößt ein PKW
mit 7,5 l Verbrauch nach rund 120 000 km aus. Der
Abbau in der Atmosphäre durch energiereiche UV-
Strahlung der Sonne dauert rund 3 200 Jahre. Die
Produktion von SF 6
nimmt weltweit weiterhin zu, obwohl
im Kyoto-Protokoll die Verwendung von SF 6
als
unerwünscht bezeichnet wird [5] und das Zusatzprotokoll
zur Ausgestaltung der Klimarahmenkonvention
eine Reduzierung von Treibhausgasen fordert.
3 Feststoffisolierte Schaltanlage
TracFeed TAS
3.1 Anwendungen
Die feststoffisolierte Trac-
Feed TAS (Bild 2) besitzt
die Umweltfreundlichkeit
moderner luftisolierter
Schaltanlagen und gleichzeitig
die kompakten Abmessungen
und Modularität
von gasisolierten
Schaltanlagen. Die Vorteile
beider Technologien
werden vereint.
Die Schaltanlage wird
mit modernen Produktionstechniken
gefertigt,
die ein Höchstmaß an
Qualität und Zuverlässigkeit
sicherstellen. Als
Isolationsmedium wird
Bild 3:
Haupteinsatzorte von Mittelspannungsschaltanlagen in der Bahnenergieversorgung.
Gießharz verwendet, das eine sichere Isolation der
Hochspannungsteile gewährleistet. Gießharz als Isolierstoff
hat sich im Bereich der Strom- und Spannungswandler
bereits Jahrzehnte bewährt. Durch
ein breites Modul-Spektrum können sowohl einfache
als auch komplexe Versorgungskonzepte realisiert
werden. In der Bahnenergieversorgung sind die
Haupteinsatzorte von AC-Mittelspannungsschaltanlagen
(Blid 3):
• Gleichrichterunterwerke an Netzen 3 AC 12 kV,
24 kV oder 36 kV 50 Hz zur Versorgung von DC-
Bahnen
• Unterwerke für 1 AC oder 2 AC 25 kV 50 Hz zur
Speisung von Fern-, Regional- und Nahverkehrsbahnen
• Umformer- und Umrichterwerke für 1 AC 15 kV
16,7 Hz zur dezentralen Speisung von Bahnen
al-ler Art,
• Unterwerke für 1 AC 15 kV 16,7 Hz zur Speisung
von Bahnen aller Art aus einem zentralen
16,7-Hz-Hochspannungsnetz
Die TracFeed TAS bedient sämtliche ein-, zwei- und
dreipoligen 50-Hz-Systeme der Fern- und Nahverkehrsbahnen
bis 36 kV. In der ein- und zweipoligen
Ausführung nach Bild 4 ist sie ausgelegt für
die besonderen Anforderungen moderner ein- und
zweipoliger 27,5-kV-Bahnenergieversorgungen einschließlich
AT- und Boostersystemen. Als dreipolige
Schaltanlage kann sie ebenfalls als Mittelspannungsschaltanlage
in DC-Unterwerken verwendet werden.
3.2 Technischen Eigenschaften
und Vorteile
Die TracFeed TAS ist nach allgemeinen schaltanlagen-
und gerätespezifischen Bahnnormen typgeprüft
(Tabelle 1). Der Umfang der Prüfungen entspricht
den Forderungen von EN 62271-200 [6]:
• dielektrische Prüfungen an Haupt- und Erdungskreisen
• dielektrische Prüfungen der Sekundärkreise
• Erwärmungsprüfung
• Messung des Widerstandes der Hauptstrombahn
• Prüfung der Kurzzeit- und Stoßstromfestigkeit
von Haupt- und Erdungsstromkreisen
• Nachweis des Ein- und Ausschaltverhaltens
• mechanische Prüfungen
• Nachweis des Gehäuseschutzgrades
• Prüfung des Verhaltens bei inneren Fehlern
Als erste Schaltanlage im Bahnenergiesektor ist die
TracFeed TAS mit einer vollständigen umweltfreundlichen
Gießharzisolierung ausgeführt. Es gibt keine
unter Druck stehenden Schotträume und keine
Möglichkeit der Emission von Treibhausgasen. Die
Anlage hat die Umweltfreundlichkeit einer luft-
198 111 (2013) Heft 3

Bahnenergieversorgung
isolierten Anlage. Gleichzeitig besitzt sie die Modularität
von gasisolierten Anlagen bei noch kompakteren
Abmessungen. Diese betragen b x l x h =
400 mm x 1 250 mm x 2 300 mm und setzen damit
neue Maßstäbe. Weitere Hauptmerkmale sind:
• hohe Personensicherheit
• hohe Verfügbarkeit bei geringen Kosten
• kompaktes Design
• Anwenderfreundlichkeit
Mit der im Leistungsschalter verbauten Vakuumröhre
können Ströme bis zu 31,5 kA ausgeschaltet
werden. Die Hauptstrombahn kann Nennströme
von bis zu 2,5 kA und Kurzzeitströme bis zu 80 kA
führen. Zusammen mit Stehwechsel- und Blitzstoßspannungen
von 95 kV beziehungsweise 200 kV
genügen die ein- und zweipoligen Felder höchsten
Bahnanforderungen (Tabelle 2). Bei den dreipoligen
Ausführungsvarianten der Spannungsebenen
TABELLE 1
Übersicht angewendeter Normen.
Norm
Titel
EN 62271-1:2008 Hochspannungs-Schaltgeräte und -Schaltanlagen –
Teil 1: Gemeinsame Bestimmungen
EN 62271-100:2009 Hochspannungs-Schaltgeräte und -Schaltanlagen –
Teil 100: Wechselstrom-Leistungsschalter
EN 62271-102:2012 Hochspannungs-Schaltgeräte und -Schaltanlagen –
Teil 102: Wechselstrom-Trennschalter und
-Erdungsschalter
EN 62271-200:2012
Hochspannungs-Schaltgeräte und -Schaltanlagen
– Teil 200: Metallgekapselte Wechselstrom-Schaltanlagen
für Bemessungsspannungen über 1 kV bis
einschließlich 52 kV
EN 50124-1:2006 Bahnanwendungen – Isolationskoordination – Teil 1:
Grundlegende Anforderungen – Luft- und Kriechstrecken
für alle elektrischen und elektronischen
Betriebsmittel
EN 50163:2004, A1:2007
Bahnanwendungen – Speisespannungen von Bahnnetzen
EN 50152-1:2012
Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen – Besondere
Anforderungen an Wechselstrom-Schalteinrichtungen
– Teil 1: Leistungsschalter mit einer Nennspannung
größer als 1 kV
EN 50152-2:2012
Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen – Besondere
Anforderungen an Wechselstrom-Schaltanlagen – Teil
2: Trennschalter, Erdungsschalter und Lastschalter mit
einer Nennspannung größer als 1 kV
EN 50152-3-1: 2003
Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen – Besondere
Anforderungen an Wechselstrom-Schalteinrichtungen
– Teil 3-1: Mess-, Steuerungs- und Schutzeinrichtungen
für Wechselstrom-Bahnanlagen – Anwendungsleitfaden
EN 50152-3-2: 2001
Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen; Besondere
Anforderungen an Wechselstrom-Schalteinrichtungen
– Teil 3-2: Mess-, Steuerungs- und Schutzeinrichtungen
für Wechselstrom-Bahnanlagen, Einphasen-
Stromwandler
EN 50152-3-3: 2001
Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen; Besondere
Anforderungen an Wechselstrom-Schalteinrichtungen
– Teil 3-3: Mess-, Steuerungs- und Schutzeinrichtungen
für Wechselstrom-Bahnanlagen, Einphasen-
Spannungswandler
EN 60044-1:1999, A1:2000 + A2:2003
Messwandler – Teil 1: Stromwandler
EN 61869-1:2010
Messwandler – Teil 1: Allgemeine Anforderungen
EN 61869-3:2011
Messwandler – Teil 3: Zusätzliche Anforderungen für
induktive Spannungswandler
EN 60099-4:2004 + A1:2006 + A2:2009
Überspannungsableiter – Teil 4: Metalloxidableiter
ohne Funkenstrecken für Wechselspannungsnetze
111 (2013) Heft 3
199

Bahnenergieversorgung
TABELLE 2
Technische Hauptdaten TracFeed TAS.
Isolationssystem
Bemessungsfrequenz
Nennspannung einpolig und zweipolig
Bemessungsspannung dreipolig
Bemessungsblitzstoßspannung
zur Erde und zwischen Polen
über Trennstrecken
Bemessungsstehwechselspannung
zur Erde und zwischen Polen
über Trennstrecken
Bemessungsstrom
Bemessungskurzzeitstrom
Bemessungsstoßstrom
Aufstellung
Aufstellungshöhe
Feststoff
50/60 Hz
27,5 kV
12, 24, 36 kV
bis 200 kV
bis 220 kV
bis 95 kV
bis 110 kV
bis 2 500 A
bis 31,5 kA/1 s
bis 80 kA
Innenraum
≤2 000 m NN
Bahnsystemen abdecken. Die Bedienung erfolgt
über Funktionstasten. Über ein im Display gezeigtes
Prinzipschaltbild des jeweiligen Feldes können alle
relevanten Statusinformationen abgerufen werden.
Durch die Option, das Display vom Gerät abzusetzen,
wird ein effizienter und ergonomischer Ausbau
des Niederspannungsraumes ermöglicht.
Die TracFeed TAS kann intuitiv über ein Prinzipschaltbild
an der Feldvorderseite bedient werden.
Leistungsschalter und Dreistellungsschalter können
elektrisch oder von Hand betätigt werden. Auch
bei Unterbrechung der Hilfsenergiezufuhr ist eine
manuelle Bedienung möglich. Dies ist vor allem bei
Bahnstromschaltanlagen ein wichtiges Merkmal, da
Eigenbedarfsanlagen häufig nicht redundant ausgeführt
werden und so die Bedienbarkeit der Anlage
erhalten bleibt. Mechanische Verriegelungen
gewährleisten auch in diesem Fall ein Höchstmaß
an Sicherheit.
Umgebungstemperatur – 5 … +40 °C
Luftfeuchte

Bahnenergieversorgung
Bedienung erfolgt lokal oder über Fernsteuerung.
Eine manuelle Notbedienung ist immer möglich.
Durch die in den Federn gespeicherte Energie wird
sichergestellt, dass sich der Leistungsschalter stets
ausschalten lässt und damit ein Höchstmaß an Sicherheit
bietet. Mechanische Positionsanzeigen
an der Feldvorderseite zeigen auch bei Ausfall der
Hilfsenergieversorgung zuverlässig die Stellung des
Leistungsschalters an. Eine mechanische Verriegelung
gegen den Dreistellungsschalter schützt vor
Fehlbedienung.
4.3 Dreistellungsschalter-Modul
Der Dreistellungsschalter kombiniert die Funktionalität
eines Erdungs- und eines Trennschalters. Abhängig
von der Schalterstellung ergeben sich unterschiedliche
Schaltzustände (Bild 8):
• Abgang mit Sammelschiene verbunden
• Kabelabgang geerdet
• allgemeine Trennstellung
Das Erdpotenzial wird über eine einsteckbare Erdungsvorrichtung
bereitgestellt. Ein Erden des Kabelabgangs
erfolgt über den eingeschalteten Leistungsschalter.
Damit wird ein kurzschlusseinschaltfestes
Erden ermöglicht. Durch die mechanische Verriegelung
gegen den Leistungsschalter ist eine Umschaltung
nur bei ausgeschaltetem Leistungsschalter
möglich.
Der Schalter wird standardmäßig motorisch betrieben,
kann jedoch auch von Hand betätigt werden.
Damit wird, wie auch beim Leistungsschaltermodul,
eine manuelle Notbedienung auch bei
ausgefallener Hilfsenergieversorgung ermöglicht.
Bei Bedarf ist der Dreistellungsschalter erweiterbar
auf einen Fünfstellungsschalter. Mit diesem ist es
zusätzlich möglich
• die Sammelschiene einzeln oder
• zusammen mit dem Kabelabgang
zu erden.
Bild 4:
Die Feldansicht zeigt die Anordnung der einzelnen Pole in der
feststoffisolierten Schaltanlage.
4.4 Strom- und Spannungswandler-
Modul
Für die Realisierung verschiedener Schutzkonzepte
können Strom- und Spannungswandler sowohl
an der Sammelschiene als auch am Abgang eines
Schaltfeldes verbaut werden. Die Spannungswandler
werden dazu an den vorgesehen Stellen eingesteckt.
Stromwandler werden in Ringkernausführung
verbaut. Beide Wandlertypen sind in Gießharz
ausgeführt. Übersetzungsverhältnis, Genauigkeitsklasse
und Nennleistung werden projektspezifisch
festgelegt. Die Wandler können für Mess-, Zählungs-
und Schutzzwecke verwendet werden.
Bild 5:
Kombinierte Schutz- und Steuergeräte für Fahrleitung oder Transformator
TracFeed CPF/CPT.
111 (2013) Heft 3
201

Bahnenergieversorgung
4.5 Weitere Module und Optionen
Bei Stromeinspeisungen von bis zu 2 500 A können
bis zu vier Leistungskabel mit einem Leiterquerschnitt
von 630 mm 2 an das Kabelanschlussmodul
angeschlossen werden. Auch ist es möglich, Überspannungsableiter
für Hauptstromkreise und für Kabelschirme
der Leistungskabel zu verbauen.
Durch das ausgefeilte Design des Sammelschienenverbindungsmoduls
wird eine schnelle Montage
und Erweiterung der Schaltanlage ermöglicht.
Gleichzeitig wird das elektrische Feld so gesteuert,
dass Überschläge zwischen den Phasen und zur Erde
nahezu ausgeschlossen werden.
Weitere Merkmale sind eine kapazitive Spannungsanzeige
an der Feldvorderseite, projektspezifische
Lackierungen und ein aufsetzbarer Druckentlastungskanal.
5 Sicherheit
Bild 6:
Beispiel Zusammensetzung unterschiedlicher Module.
Bild 7:
Prinzipschaltbild mit Darstellung verschiedener
Schaltfeldkonfigurationen.
Durch verschiedene Ausstattungsmerkmale und
durchdachte Konstruktionen gewährleisten die Trac-
Feed TAS-Schaltanlagen ein Höchstmaß an Personen-
und Anlagensicherheit.
Die Schaltanlage ist vollständig metallgekapselt
und wird direkt mit der Erdungsanlage des Unterwerks
verbunden. Für maximale Personensicherheit
und geringe elektromagnetische Feldstärken sind
sowohl die Phasen als auch die einzelnen Funktionsräume
metallgeschottet. Neben der Druckfestigkeit
wird dadurch auch eine Annäherung an
Gießharzteile unterbunden, ein Berührungsschutz
gegen Hochspannung wird doppelt gewährleistet.
Die Schutzarten IP3xD für den Niederspannungsraum
und IP4x für die Hochspannungsräume
sorgen weiterhin dafür, dass ein versehentliches
Eindringen mit Werkzeugen in die Schaltanlage
verhindert wird.
Integrierte mechanische, elektromechanische und
elektrische Verriegelungen schützen Personen und
die Anlage gegen Fehlbedienung. Zusätzlich wird
durch die mechanische Verriegelung gewährleistet,
dass bei Ausfall der Hilfsenergieversorgung die manuelle
Bedienung sicher bleibt.
Alle Komponenten wurden hinsichtlich Abständen,
Dimensionen, Materialgestaltung und Zusammensetzung
so konstruiert, dass sie den hohen Anforderungen
von Bahnanwendungen genügen und das
Auftreten eines Störlichtbogens nahezu ausschließen.
Gleichzeitig werden durch den qualitativ hochwertiges
Gießharz die Abmessungen so gering wie möglich
gehalten. Die Phasen sind einzeln isoliert, metallisiert
und zusätzlich gegeneinander geschottet. Somit kann
höchstens ein einphasiger Erdkurzschluss auftreten. Im
unwahrscheinlichen Falle eines Störlichtbogens hätte
202 111 (2013) Heft 3

Bahnenergieversorgung
dieser in erster Instanz seinen Fußpunkt auf der metallisierten
Oberfläche des Bauelements. Die Länge des
Lichtbogens und damit die auftretende Lichtbogenspannung
sind gering. Da die Lichtbogenspannung
proportional zur Lichtbogenleistung ist und diese in
Näherung zum entstehenden Überdruck, sind die
Auswirkungen eines Lichtbogens gering. Zusätzliche
Sicherheit bringen Druckentlastungseinrichtungen,
die den Überdruck entweder direkt in das Gebäude
entlasten oder in einen Druckentlastungskanal. Dieser
kann über den Feldern montiert werden und leitet
die entstehenden Gase aus dem Gebäude. Mögliche
Schäden werden so auf einen kleinen Anlagenteil reduziert.
Die Auswirkungen des Lichtbogens bleiben
minimal. Durch das modulare Baukastendesign ist es
möglich, beschädigte Baugruppen schnell und unkompliziert
auszutauschen. Die Ausfallzeiten sind kurz.
Weitere Sicherheitsmaßnahmen sind:
• Kapazitive Spannungsanzeigen erfassen sicher
die Spannungszustände der Hauptstromkreise.
• Nicht zum Hauptstromkreis gehörende Metallteile
sind durchgängig verbunden und geerdet.
• Durch die konstruktive Ausprägung der mechanischen
Teile wird das Verletzungsrisiko an diesen
minimiert.
Während der Fertigung als auch bei der abschließenden
Stückprüfung nach EN 62271-200 eines Feldes
durchläuft jede Baugruppe eine umfangreiche Prüfung.
Dabei werden unterschiedliche elektrische,
mechanische und funktionale Prüfungen absolviert.
So werden die Anforderungen an Qualität und Sicherheit
sichergestellt.
6 Nachhaltigkeit
Unter Nachhaltigkeit lassen sich ökologische, ökonomische
und soziale Aspekte zusammenfassen. Nachhaltigkeit
wird bei den Schaltanlagen von Balfour
Beatty Rail über die gesamte Lebensdauer gewährleistet.
Die Lebenszykluskosten einer Anlage setzen sich
aus Beschaffungs-, Installations-, Betriebs-, Instandhaltungs-
und Entsorgungskosten zusammen.
Die TracFeed TAS ist eine fabrikgefertigte und geprüfte
Schaltanlage. Der modulare Aufbau ermöglicht
zum einen wie beschrieben die Umsetzung von
verschiedenen Anlagenkonzepten und zum anderen
einen effizienten, auf die Module zugeschnittenen,
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Kontonummer
PAWZD31013

Bahnenergieversorgung
Bild 8:
Dreistellungsschalter in unterschiedlichen Positionen.
links Kabelabgang geerdet, Mitte allgemeine Trennstellung, rechts Abgang mit Sammelschiene verbunden.
Fertigungsprozess. Einzelne Module können vorgefertigt
und entsprechend der Anlagenausprägung
zusammengeführt werden. Dabei werden bei der
ein- und zweipoligen Ausführung für 27,5 kV größtenteils
die gleichen Module verwendet wie bei den
dreipoligen Ausführungen mit 12, 24 und 36 kV.
Dies ermöglicht parallele Fertigungsprozesse mit
kurzen Durchlaufzeiten. Die Anschaffungskosten
bleiben gering.
Jedes Feld wird aus verschiedenen Modulen zusammengesetzt
und bildet eine Transporteinheit. Die
Installation auf der Baustelle basiert auf dem Zusammenfügen
der Einheiten. Dadurch sind Installationsaufwand
und -zeit minimal. Das kompakte Design
und die geringen Abmessungen ermöglichen zudem
reduzierte Abmessungen des Unterwerksgebäudes.
Es werden hochwertige Materialien verwendet.
Anlagenkonzepte können durch die Modularität
effizient umgesetzt werden. Dies führt zu geringen
Energiekosten. Das gilt auch für die Instandhaltungskosten,
da
• einzelne Module leicht ersetzt werden können,
• verzinkter, rostfreier Stahl und langlebige Komponenten
verwendet werden,
• durch die gasfreie Ausführung bei Montage und
Instandhaltung eigenes Personal ohne Spezialausbildung
eingesetzt werden kann,
• sich diese weitgehend auf funktionale und visuelle
Prüfungen beschränkt.
Am Ende ihrer Nutzungsdauer können die demontierten
Module einfach und umweltgerecht recycelt
beziehungsweise entsorgt werden.
Die Reduzierung von Verpackungsabfällen und
die Verwendung recyclebarer Materialien führen
zu geringen Umweltbelastungen. Die Feststoffisolierung
entspricht zusätzlich den Forderungen des
Kyoto-Protokolls nach einer Reduzierung von Treibhausgasen
wie SF 6
.
Allgemein wird ein besonderes Augenmerk auf
Nachhaltigkeit und Sicherheit gelegt. Unter Berücksichtigung
aktueller Tendenzen hin zu einer umweltfreundlichen
Bahninfrastruktur ist davon auszugehen,
dass feststoffisolierte Schaltanlagen zukünftig
in der Bahnenergieversorgung verstärkt eingesetzt
werden.
Literatur
[1] Zimmert, G.: Skriptum zur Vorlesung „Grundlagen der
Bahnenergieversorgung elektrischer Bahnen“. Technische
Universität Darmstadt, 2009.
[2] Niekamp, K.: Traktionsenergieversorgungskonzepte der
DB Energie. In: Elektrische Bahnen 98 (2000), H. 3,
S. 79-85.
204 111 (2013) Heft 3

www.eb-info.eu
[3] Girbert, K.-H.; Lönard, D.; Northe, J.: Anforderungen an
Mittelspannungsanlagen zur Bahnenergieversorgung.
In: Elektrische Bahnen 101 (2003), H. 10, S. 458– 468.
[4] Hilse, J.; Werth, L.: Gasisolierte Mittelspannungsschaltanlagen
für eine sichere Bahnenergieversorgung. In:
Elektrische Bahnen 102 (2004), H. 1-2, S.68– 73.
[5] United Nations Framework Convention on Climate
Change. Kyoto protocol, Rio de Janeiro (Brasil) 1992.
[6] EN 62271-200:2012: Hochspannungs-Schaltgeräte und
-Schaltanlagen – Teil 200: Metallgekapselte Wechselstrom-Schaltanlagen
für Bemessungsspannungen über
1 kV bis einschließlich 52 kV.
AUTORENDATEN
Dipl.-Ing. Matthias Schmalz (28),
Studium der Elektrotechnik an der Technischen
Universität Darmstadt,
Abschluss im Bereich Energietechnik.
Von 2009 bis 2010 Trainee im Bereich
Elektrotechnik bei der Balfour
Beatty Rail GmbH. Seit 2010 Produktmanager
im Bereich Innovationen,
Produkte und System Engineering und
verantwortlich für Wechselspannungssysteme
in der Bahnenergieversorgung
mit Schwerpunkt Schaltanlagen.
Adresse: Balfour Beatty Rail GmbH,
Frankfurter Str. 111, 63067 Offenbach,
Deutschland;
Fon: +49 69 30859-604, Fax: -493;
E-Mail: matthias.schmalz@bbrail.com,
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Leserbefragung 2013
eb – Elektrische Bahnen
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Alternativ können Sie auch eine schriftliche Version der
Leserbefragung abfordern unter
eb-leserbefragung@di-verlag.de
oder telefonisch: 089/203536636.
Die Leserbefragung endet am 24. März 2013. Der
Gewinner wird nach Ende der Auswertung der Befragung
vom DIV Deutscher Industrieverlag GmbH ausgelost
und benachrichtigt.

Fahrzeuge
ROTRAC-Elektro-Rangierfahrzeuge mit
Zweiwege-Technik
Maik Manthey, Aschaffenburg; Stephan Zwiehoff, Rosenheim
Die ferngesteuerten ROTRAC-Elektro-Rangierfahrzeuge entwickeln eine für ihre geringe Größe erstaunlich
hohe Zugkraft auf der Basis von Komponenten aus der Staplertechnik. Sie lassen sich mit
Zweiwege-Technik auch zwischen den Gleisen wendig manövrieren.
ROTRAC ELECTRIC SHUNTERS IN TWO-WAY TECHNOLOGY
In view of their relatively small size, the remote-controlled ROTRAC electric shunters generate an amazingly
high pulling force which is brought about by components known from fork lift truck production.
Thanks to the two-way technology applied, the shunters can be easily manoeuvred even between rails.
ENGINS ÉLECTRIQUES DE MANŒUVRE RAIL-ROUTE ROTRAC
Les engins électriques de manœuvre téléguidés ROTRAC développent une force de traction étonnement
élevée compte tenu de leurs faibles dimensions sur la base de composants de chariots élévateurs.
Ces engins rail-route se laissent manœuvrer facilement aussi entre les voies.
1 Einführung
Elektro-Rangierfahrzeuge Typ ROTRAC E2 und
ROTRAC E4 sind fernbediente zweiachsige Zweiwege-Fahrzeuge,
die aus einem Akkumulator gespeist
werden. Auf den ersten Blick mögen sie wegen ihrer
kompakten Abmessungen unscheinbar wirken. Doch
die innovativen Fahrzeuge eines Rosenheimer Zweiwege-Technik-Spezialisten
mit elektrischen Antriebskomponenten
aus dem Sortiment eines namhaften
Staplerbauers sind kleine Kraftpakete.
Die Idee für das Konzept der Baureihe ROTRAC E
entstand 2010 auf der Baumaschinen-Fachmesse bauma.
Dort bot der Flurförderzeuge-Hersteller erstmals
Bild 1:
ROTRAC E2 im Einsatz (alle Fotos und die Grafik: Linde Material Handling).
an, sein Know-how aus 40 Jahren Entwicklung und
Fertigung von elektrischen Antriebssystemen über den
neuen Geschäftsbereich Electronic Systems & Drives
(ES&D) auch in Produkte externer Kunden einzubringen.
Die tausendfach bewährten und fortlaufend
weiterentwickelten Antriebs- und Steuerungskomponenten
aus dem Bereich der Elektrostapler könnten
mit geringem Engineering-Aufwand auch in anderen
mobilen und stationären Anwendungen, wie zum Beispiel
auch in der Bahntechnik, eingesetzt werden, so
die Vorstellung. Als anschaulichen Beleg für die eigene
Entwicklungs- und Fertigungskompetenz zeigte das
Unternehmen das Demonstrationsfahrzeug Quadrolino,
das mit zwei starren Antriebsachsen aus dem Elektro-Staplerbereich
im Grunde schon das Fahrzeugkonzept
des ROTRAC E abbildete. Der Geschäftsführer der
erstgenannten Firma erkannte das Potenzial des Antriebskonzepts
und schlug noch am Ort vor, auf dieser
Basis ein kompaktes und effizientes Draisinenfahrzeug
zu realisieren. Bei dessen Entwicklung brachten ein:
• die Firma G. Zwiehoff GmbH (Rosenheim) die
Zweiwege- und Bahntechnikerfahrung,
• der Bereich ES&D der Linde Material Handling
GmbH (Aschaffenburg) die Elektronik- und Antriebstechnikkompetenz
sowie
• das Linde-Tochterunternehmen Proplan Transport-
und Lagersysteme GmbH (Aschaffenburg)
sein Konstruktions-Know-how aus dem Sonderfahrzeugbau.
In nur 14 Wochen Entwicklungszeit entstand der
Prototyp des ROTRAC E2 und schon ein Jahr nach
dem bauma-Auftritt präsentierten die Firmen im Mai
2011 das erste Serienfahrzeug (Bild 1) auf der Messe
transport logistik in München.
206 111 (2013) Heft 3

Fahrzeuge
2 Antriebskonzept für kompakte
Baugröße und hohe Zugkraft
Das Herzstück des Konzepts des elektrischen Rangierfahrzeuges
stellen zwei robuste Starrachsen nach
Bild 2 dar, in die je zwei Asynchronmotoren sowie
Getriebe und Lamellenbremse eingebaut sind. Aufgrund
der integrierten Bauweise dieser den Aufbau
und den Antrieb bestimmenden Komponenten
konnten die Fahrzeugabmessungen klein gehalten
werden. Das Gewicht ist allerdings für die Fahrzeuggröße
beachtlich; es sorgt für traktionstechnisch hinreichende
Anpresskraft an den Aufstandspunkten der
vier relativ großen Räder (Tabelle 1) und wird mittels
am Chassis befestigter Ballastplatten erreicht. Mit
Vollgummibandagen auf diesen Treibrädern, die im
Vergleich zu Stahlrädern zu einem deutlich höheren
Reibungskoeffizienten verhelfen, wird das Drehmoment
der vier Elektromotoren optimal auf die Schienen
übertragen.
Die Motoren werden über Umrichter aus einem
bordeigenen Blei-Akkumulator gespeist. Mit einer
Nennleistung von je nur 4,5 kW können sie kurzzeitig
mit etwa fünffacher Nenn-Stromstärke überbelastet
werden und entwickeln so eine maximale
Anfahrleistung von viermal 26,5 kW. Die maximale
Zugkraft von 24 kN reicht aus, Züge mit bis zu etwa
250 t Anhängemasse in der Ebene in Bewegung zu
setzen. Die Fahrzeuge beschleunigen stufenlos auf
maximal 5 km/h; die Nennleistung reicht aus, diese
Geschwindigkeit zu halten.
Diese Aufgabe obliegt den erwähnten Umrichtern,
die ebenfalls der Serienfertigung entnommen werden.
Sie ermöglichen vollsynchronisierten Einzelradantrieb,
geregelt durch zwei LINC1-Steuerungen (Bild 3), eine
pro Achse, die im Master-Slave-Modus arbeiten.
Eine hydraulisch verstellbare und selbsttätig nachregelnde
Schienenführung (Bild 4) reguliert die Anpresskraft
und sorgt im Schienenbetrieb für die Sicherheit
gegen Entgleisen und optimale Traktion.
Sie wird für das Abgleisen, also für das Verlassen des
Gleises, und das anschließende Fahren auf einem mit
der Schienenoberkante niveaugleichen Boden per
Hydraulik hochgehoben.
Inzwischen wurden die kompakten Rangiergeräte
auch weltweit ausgeliefert, zuletzt an Bahnunternehmen
in Malaysia, Brasilien, Australien und Kasachstan.
Bereits kurz nach Auslieferung des ersten ROTRAC E2
fragten Kunden ein ebenso effizientes Gerät mit ähnlich
guten Fahreigenschaften aber höherer Zugkraft
nach. Auf Grundlage entsprechend stärkerer Staplerkomponenten
entstand der ROTRAC E4 (Tabelle 1),
Bild 2:
Starrachse ROTRAC E2 mit integrierten Motoren und Bremslamellen.
Bild 3:
Kompakte LINC1-Steuerung für vollsynchronisierten Einzelradantrieb.
3 Erhöhung der Zugkraft für das
Paket
Von Anfang an findet der ROTRAC E2 großen Anklang
in der Bahnbranche; so lief die Serienfertigung
mit deutlich höheren Stückzahlen an, als ursprünglich
erwartet. Beispielsweise nutzt die Deutsche Bahn das
Fahrzeug in den Instandhaltungswerken Aachen, Paderborn
und Berlin. Siemens Mobility setzt es für Rangierarbeiten
im Werk Krefeld ein, wo das Unternehmen
Regional- und Hochgeschwindigkeitszüge baut.
Bild 4:
Seitenansicht Treibrad und hochgehobene Gleisführungsrolle.
111 (2013) Heft 3
207

Fahrzeuge
TABELLE 1
Technische Daten der ROTRAC-Rangierfahrzeuge E2
und E4.
maximale Anhängemasse
zirka
maximale
Zugkraft
maximale
Geschwindigkeit
Spurweitenbereich
kleinster
Wenderadius
maximale
Traktionsleistung
ROTRAC
E2
ROTRAC
E4
t 250 500
kN 24 48
km/h 5 5
mm 1 000 ...
1 676
1 000 ...
1 676
m 0,9 2,5
Stück 4 4
kW 18 50
kW 106 150
Fahrzeugmasse t 3,8 7,5
Fahrzeuglänge mm 2 300 3 550
Fahrzeugbreite mm 1 800 1 800
Fahrzeughöhe mm 1 300 1 400
Raddurchmesser mm 500 780
Anzahl Traktionsmotoren
Traktions-Nennleistung
Bleiakkumulatortyp
Akkumulatorspannung
Akkumulatorkapazität
– 4 PzS 6 PzS
V 48 80
Ah 620 930
der im September 2012 auf der Verkehrstechnikmesse
InnoTrans in Berlin dem internationalen Publikum vorgestellt
wurde (Bild 5). Bei etwa doppeltem Eigengewicht
bewegt der E4 bis zu rund 500 t Anhängemasse,
zum Beispiel auch in der Fertigung befindliche Hochgeschwindigkeitszüge
der neuen ICE3-Generation.
Derzeit durchläuft das Fahrzeug einen ausführlichen
Praxistest und startet im Anschluss eine Präsentationstour.
Beide Fahrzeuge werden bei dem genannten
Tochterunternehmen für den Umbau von Flurförderzeugen
für explosionsgefährdete Bereiche und Sonderausführungen
in Kleinserie gefertigt. Die wesentlichen
Komponenten und ihr Zusammenwirken zeigt Bild 6.
4 Rückgewinnung der Bremsenergie
in die Fahrbatterie
Bei beiden Fahrzeugtypen der ROTRAC-Baureihe sind
zum Abbremsen der Last keine Hilfsmittel wie beispielsweise
Hemmschuhe nötig. Den Bremsvorgang
übernehmen zunächst die Elektromotoren, wobei die
Bremsenergie über die auf den Starrachsen montierten
Umrichter wieder in die Traktionsbatterie zurückgespeist
wird. Dann greift die direkt in die Antriebsachsen
eingebaute Lamellenbremse, im Übrigen auch
umgehend dann, wenn der Not-Aus-Knopf betätigt
wurde. Der ROTRAC E4 bietet zudem die Möglichkeit,
die Druckluftbremsanlage der angehängten Waggons
anzusteuern.
Dank der Energierückgewinnung im Bremsvorgang
und des hohen Wirkungsgrads der Batterie, die baugleich
auch in Elektrostaplern eingesetzt wird, sind die
ROTRAC-Modelle sehr effizient. Eine Batterieladung
reicht je nach Einsatzprofil acht bis zwölf Stunden,
also mindestens eine Arbeitsschicht lang. Die Traktionsbatterie
wird über ein normales Stapler-Ladegerät
geladen und ist zudem leicht gegen eine bereits geladene
auszutauschen, sodass auch ein Dauereinsatz
im Dreischichtbetrieb möglich ist. Auf Wunsch erhält
der Kunde die Rangierfahrzeuge auch mit On-Board-
Ladegerät und kann die Batterie damit an der jeweils
nächstgelegenen geeigneten Steckdose laden.
5 Spurstabilität und Wendigkeit
Bild 5:
ROTRAC E4 auf der InnoTrans 2012 in Berlin.
Als Zweiwegefahrzeuge lassen sich ROTRAC E2 und
ROTRAC E4 auf niveaugleichem Boden neben der
Schiene auf engem Raum frei manövrieren. Sie bieten
damit die Möglichkeit, für den nächsten Einsatz schnell
das Gleis zu wechseln; das ist einer der wesentlichen
Vorteile gegenüber den großen, meist verbrennungsmotorisch
angetriebenen Rangierfahrzeugen.
Geregelt durch die zwei LINC1-Steuerungen werden
die Fahrzeuge spurstabil geführt und im Bogen über
208 111 (2013) Heft 3

Fahrzeuge
unterschiedliche Drehzahlen an den jeweils gegenüberliegenden
Rädern gelenkt; die Räder in Kurvenrichtung
drehen dabei langsamer als die Außenräder. Drehen
die inneren und äußeren Räder entgegengesetzt, dreht
sich das Fahrzeug auf der Stelle. Der ROTRAC E2 wendet
so auf einem Radius von knapp einem Meter.
Bedingt durch das fast doppelt so hohe Gewicht
des größeren Fahrzeugs würde dies Bodenbelag und
Gummibereifung zu stark belasten. Beim ROTRAC
E4 war daher eine wichtige bauliche Veränderung
notwendig. Die Entwickler haben das Antriebskonzept
des E4 um eine Drehschemel-Bugrolle (Bild 7)
ergänzt, die bei engen Kurvenradien vertikal hydraulisch
ausfährt. Dadurch wird die Hinterachse vom Boden
gehoben und das Fahrzeug wendet, gelenkt und
angetrieben über die Vorderachse, auf einem Radius
von zweieinhalb Metern.
Strecken kann der Bediener beim ROTRAC E4 den
Haltebügel und einen der beiden seitlich am Fahrzeug
ausziehbaren Tritte zur Mitfahrt nutzen.
Sicherheitstechnisch ist zu beachten, dass der Fahrzeugführer
die Zugspitze in Fahrtrichtung einsehen
6 Fernsteuerung und Diagnosefunktion
Vom Personal gesteuert werden die ROTRAC-Fahrzeuge
über die serienmäßige Funkfernbedienung
mit einer Reichweite von 200 bis 300 m. Bei längeren
Bild 6:
Komponenten und Zusammenwirken beim ROTRAC E4.
grün Fernbedienungseingabe rot
blau Steuerung
schwarz
grau Sensoren, Schalter
gelb
Gleichstromnetz
Drehstromversorgung
Hydraulik
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Vorträge der Fachtagungen 2003-2011
Mit ihrer diesjährigen internationalen Fachtagung feiert die acrps
– a.c. rail power supply zehnjähriges Bestehen und blickt auf
eine erfolgreiche Entwicklung zurück.
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Vorträge der Fachtagungen aus den Jahren 2003 – 2011 und
damit das geballte Fachwissen zu Themenbereichen der Elektrotechnik
im Verkehrswesen in einer hochwertigen Jubiläumsausgabe
zu veröffentlichen.
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111 (2013) Heft 3
209

Fahrzeuge
Bild 7:
Hydraulisch ausgefahrene Drehschemel-Doppelbugrolle ROTRAC E4 für Bogenfahrten neben
dem Gleis.
können muss oder es ist alternativ eine zweite dazu
befähigte Kraft entsprechend positioniert und steht mit
dem Fahrzeugführer über Funk in Kontakt. Zur Sicherheit
des Bedieners und anderer Personen im Gleisbereich
verfügen ROTRAC E2 und E4 zudem über verschiedene
optische und akustische Warneinrichtungen
und sind mit einem Not-Aus-Schalter sowie weiteren Sicherheits-
und Überwachungsfunktionen ausgestattet.
Wie auch die elektromechanischen und Antriebskomponenten
stammen elektronische Bauteile wie
Steuerungen, Schützentafel, Gleichspannungswandler
und Ladeschaltung aus der Serienfertigung. Darüber hinaus
wird auch die hauseigene Steuerungssoftware und
die Diagnosesoftware LinDiag eingesetzt, die das Auslesen
aller relevanten Antriebsparameter und Sensordaten
für eine schnelle Fehlerdiagnose ermöglicht (Bild 8).
7 Breites Einsatzspektrum
Bild 8:
Multifunktionsdisplay ROTRAC E4.
Die Spurweite beider ROTRAC-Modelle ist stufenlos
von 1,0 m bis 1,6 m verstellbar. Die Fahrzeuge können
also schmalspurige Straßenbahn- und sonstige
Gleise ebenso befahren wie Bahngleise in Normalspur
(Bild 9) oder mit großer Spurweite wie etwa in
Spanien oder Brasilien.
Und auch wenn die Baureihe bislang vornehmlich
auf Verladebahnhöfen und in Instandhaltungswerken
zuhause ist, wird das Einsatzspektrum noch nicht ausgeschöpft.
Ob in explosionsgeschützter Ausführung
oder mit widerstandsfähiger Hitzebewehrung – durch
die in der Firmengruppe vorhandene Sonderbaukompetenz
kann die ROTRAC-Baureihe für unterschiedlichste
Einsatzfelder ausgerüstet werden. Werksverkehre in
Chemieunternehmen oder in der Lebensmittelindustrie
sind hier ebenso denkbar und technisch möglich
wie Rettungseinsätze in Gefahrenzonen.
AUTORENDATEN
Dipl.-Ing. Maik Manthey (37), Leiter
Electronic Systems & Drives (ES&D).
Adresse: Linde Material Handling
GmbH, Großostheimer Str. 198,
63741 Aschaffenburg, Deutschland;
Fon: +49 6021 99-4850, Fax: -2257;
E-Mail: maik.manthey@linde-mh.de
Dipl.-Wirtschaftsing. (FH) Stephan
Zwiehoff (30), Produktmanager
ROTRAC.
Bild 9:
ROTRAC E2 beim Ankuppeln.
Adresse: G. Zwiehoff GmbH,
Tegernseestr. 15, 83022 Rosenheim,
Deutschland;
Fon: +49 8031 23285-24, Fax: -19;
E-Mail: stephan.zwiehoff@zwiehoff.com
210 111 (2013) Heft 3

Bahnen Nachrichten
Historische S-Bahn Berlin begrüßt Spender
Veteranen der Schiene sollen wieder rollen! Denn mit der
dungsbescheinigung. Spender ab 50 EUR erhalten ein Zertifikat,
S-Bahnkrise kam auch der Stillstand für die historischen Züge der Spender ab 500 EUR werden auf einer Werbetafel im Zug genannt.
Berliner S-Bahn. Der Verein Historische S-Bahn e.V. betreut diese Ihre Spende ist willkommen auf: Konto 20 140 87 55 – BLZ
Fahrzeuge und kann seit 2009 keine Sonderfahrten mehr durchführen.
Grund hierfür sind schief stehende Wagenkästen wegen 0201 4087 55 – Stichwort: „167er“
120 965 97 – Sparda-Bank Berlin e.G. – IBAN DE18 1209 6597
fehlerhaft berechneter Drehgestellfedern sowie zum Teil mehrjährige
Abstellung unter freiem Himmel. Unterbrochen ist
Weitere Informationen: www.hisb.de
sogar die über 50 Jahre alte Tradition des S-Bahn-
Weihnachtszuges, mit dem zehntausende Kinder ihre
Erlebnisfahrten machten. Das legendäre Röhren der
Motoren, das Atmen der Druckluftbremse – dies fehlt
in der Berliner Bahnlandschaft!
Nun will der Verein aber mit zwei Viertelzügen
wieder auf die Strecke zurückkehren, jeder aus einem
Trieb- und einem Beiwagen der Baujahre 1938 und
1939. Hier soll man in dem Zug mit seiner Ursprungsnummer
elT 3839/6401 das Flair und den Fahrkomfort
von 1938 genießen: 2. Klasse Nichtraucher, 3. Klasse
Nichtraucher und Raucher, beide mit Holzbänken.
Oder in dem Zug mit der seit 1941 geltenden Bezeichnung
ET/EB 167072 dem Küchencharme des DDR-
Interieurs vom Umbau in den 1960er Jahre erliegen.
Für dieses Projekt braucht und sucht der Verein
Unterstützung. Er rechnet mit rund 120000 EUR
Gesamtaufwand für diesen Halbzug, wovon bislang
knapp 75000 EUR vorhanden sind. Es fehlen also
etwa 45000 EUR, um die Hauptuntersuchungen in
Auftrag geben zu können, zuerst mit dem ET/EB
167072. Dafür ist man für jede Spende dankbar.
Historische S-Bahn e. V. ist als förderungswürdig
anerkannt. Bei vollständiger Adressangabe kommt
Viertelzüge elT 3839/4601 (vorne) und ET/EB 167072 S-Bahn Berlin am 8. August 2004 anlässlich „80 Jahr
umgehend eine steuerlich abzugsfähige Zuwen-
Berliner S-Bahn“ bei Friedrichstraße (Foto: Matthias Winkler).
Planfeststellung für Elektrifizierung Dachau – Altomünster
Mit mehreren Jahren Verspätung sind Elektrifizierung und Modernisierung
der 30 km langen eingleisigen DB-Strecke 5502 Dachau
– Altomünster einen Schritt vorangekommen: Das Eisenbahn-Bundesamt
hat am 30. Januar 2013 das am 31. März 2008 eingeleitete
Planfeststellungsverfahren dafür abgeschlossen. Die ehemalige
Lokalbahn ist die einzige Linie im Münchner S-Bahnnetz mit Dieseltraktion.
Ein 3 km langer Zwischenabschnitt mit einer Station soll
zweigleisig, ein bisheriger Haltepunkt Kreuzungsbahnhof und ein
bisheriger Bahnhof zum Haltepunkt werden. Die Bahnsteige werden
96 cm hoch und barrierefrei zugänglich. Zu den Maßnahmen
gehören auch Anpassungen und Neubau von Eisenbahn- oder
Straßenüberführungen sowie Umbau von Bahnübergängen. Angestrebt
wird Inbetriebnahme Ende 2014, der Termin würde sich
aber um ein Jahr verschieben, wenn die Strecke für die Bauarbeiten
nur in den Schulferien gesperrt werden könnte.
rrr
Vertragsverlängerung für London Overground
Die DB-Tochter Arriva für Regionalverkehr im Ausland bildet
mit der Londoner MTR Corporation das Joint Venture London
Overground Rail Operations (LOROL), das seit 2007 oberirdischen
Schienenpersonennahverkehr zwischen 20 Londoner Stadtteilen
mit derzeit 127 Zügen und 1090 Zugfahrten täglich betreibt.
Seitdem ist die Passagierzahl von 90 000 auf 400 000 pro Tag
und die Zufriedenheit von 57 auf 93 % gestiegen. Die Behörde
Transport for London (TfL) hat jetzt aus einer Option den
Verkehrsvertrag über Betrieb und Instandhaltung der Züge sowie
den Betrieb von Bahnhöfen vorzeitig ab November 2014 bis November
2016 verlängert. Grund soll unter anderem der erfolgreiche
Betrieb während der Olympischen und der Paralympischen
Spiele 2012 sein. Der Auftragswert beträgt rund 200 Mio. GBP
(230 Mio. EUR). Bis 2015 will TfL 320 Mio. GBP in Fahrzeuge und
Bahnhöfe von LOROL investieren.
111 (2013) Heft 3
211

Nachrichten Energie und Umwelt
Erste 6-MW-Windturbinen
installiert
Für den Einsatz auf See hat Siemens eine getriebelose Windenergieanlage
mit 6 MW Leistung entwickelt, die man für den neuen
Standard hält. Die ersten beiden Anlagen dieser Klasse sind Ende
Januar 2013 vor der britischen Küste in dem Demonstrationsprojekt
Gunfleet Sands III des Betreibers DONG Energy installiert
worden. Dabei hat das Installationsunternehmen A2SEA, eine
49-%-Tochter des Turbinenbauers, erstmals eine neue Generation
von Montageschiffen eingesetzt. Damit gelang es, die beiden
Windturbinen mit kompletten Rotorkränzen in einer Rekordzeit
unter 24 Stunden anzubringen. Die Anlagen gehen jetzt in den
Probebetrieb. Der Meldung zufolge sind in der Nordsee derzeit
Windkraftanlagen mit 4,3 GW Gesamtleistung aufgestellt.
Neues Montageschiff und erste getriebelose 6-MW-Windturbine (Foto: Siemens).
Nachrichten Personen
Neuer Geschäftsbereichsleiter bei Balfour Beatty Rail
Seit Jahresbeginn 2013 leitet Herbert
Grützmacher bei Balfour Beatty Rail GmbH
Germany & Austria den Geschäftsbereich
Ausrüstung, zu dem die Unterbereiche
Fahrleitung Nah- und Fernverkehr,
Projekte Signale und Montage Elektro- und
Signaltechnik, Projekte und Montage
Bahnstromversorgung sowie Projekte 50 Hz
& Telekommunikation gehören. Auch sind
ihm die regionalen Baubüros unterstellt,
die das Unternehmen flächendeckend betreibt.
Der neue Leiter ist Bankkaufmann
und Diplomökonom und war zuletzt
Spartengeschäftsführer bei Schreck-Mieves
GmbH, Tochterunternehmen von Balfour
Beatty Rail.
In Memoriam Werner Koeltzsch
Erst kürzlich und nur zufällig hat der
Berichter erfahren und manche Fachkollegen
wissen es auch nicht, dass am
2. Juni 2011 Dipl.-Ing. Werner Koeltzsch
an seiner schweren Krankheit gestorben
ist. Er war 1936 in Thüringen geboren
und hatte nach Lokomotivschlosserlehre
zuerst Eisenbahnmaschinentechnik studiert.
Zwei Fernstudien zum Ingenieur für
Industrieanlagenmontage und Stahlbau
sowie zum Diplomingenieur für Schienenfahrzeugtechnik
absolvierte er während
der Arbeit in der Versuchs- und Entwicklungsstelle
für Maschinenwirtschaft in
Halle (Saale) und als Referatsleiter in der
Hauptverwaltung Maschinenwirtschaft
der Deutschen Reichsbahn. Hier verteidigte,
betrieb und leitete er ab 1975
die forcierte Elektrifizierung des DR-
Streckennetzes mit 16 2 /3 Hz und hatte die
Gesamtverantwortung für den Bereich
Bahnstrom. Dabei konnte er sich noch
über ein Jahrzehnt lang dem Eintritt in die
Einheitspartei widersetzen. Noch vor dem
Zusammenschluss der beiden deutschen
Bahnen konzipierte er mit seinem Gegenüber
bei der Bundesbahn die künftig weitestmöglich
zentrale deutsche Bahnenergieversorgung
bis Berlin, vor allem für die
Schnellfahrstrecke von Hannover. Nach
der politischen Wende übernahm er das
Projekt Elektrifizierung Schleswig-Holstein
und baute dabei
relativ geräuscharm
die Bahnstromleitung
bis nach Jübek.
Nicht ohne Reiz ist
der Gedanke, was er
vielleicht bei rechtzeitiger
und längerer
Zusammenarbeit mit
der dänischen Eisenbahn bewirkt haben
könnte. Bevor er sich ab 2003 als Privatier
vielseitig und bis zuletzt für die Bahn engagierte,
betreute er Bahnenergieprojekte
von Magdeburg und von Saalfeld bis und
um Berlin; in diesem Netz hat Werner
Koeltzsch eigentlich ein Denkmal verdient.
Be
212 111 (2013) Heft 3

Medien Nachrichten
Internet
Fischer, W.; Braun, R.; Erlich, I.: Low
Frequency High Voltage Offshore
Grid for Transmission of Renewable
Power
In: 3 rd IEEE PES Innovative Smart Grid
Technologies Europe (ISGT Europe),
Berlin, Germany, Oct. 2012; Link: http://
www. uni-due.de/ean/downloads/papers/
fischer2012.pdf
Es wird vorgeschlagen, in der Nordsee
ein vermaschtes Hochspannungskabelnetz
3 AC 16,7 Hz zu installiern und die
Windenergie damit zum Festland zu
bringen. Nach einer Kurzfassung werden
in vier Abschnitten Ausgangssituation,
Lösung und wesentliche Ergebnisse, dann
die grundsätzlich möglichen Lösungen,
ferner die Komponenten für 16,7 Hz und
schließlich die Übertragungsmerkmale
50 Hz gegen 16,7 Hz beschrieben und
diskutiert; ein Schlussabschnitt fasst alles
nochmals zusammen. Die wesentlichen
Erkenntnisse sind danach, untermauert
durch Tabellen und Grafiken:
Die Windenergieparks in der Nordsee
sollen Leistungen von 50 bis 900 MW
haben und werden 50 bis 300 km vom
Festland entfernt liegen. Bei 50 Hz
begrenzt der kapazitive Ladestrom der
Kabel die Übertragungsweite so, dass
bisher HGÜ als einzige Alternative gilt.
Weil es keine DC-Leistungsschalter gibt,
ist kein vermaschtes Netz möglich, sondern
jeder Park muss seine Energie selbst
übertragen. Die HGÜ-Stationen sind sehr
teuer und werden doppelt benötigt,
nämlich einmal auf See und einmal an
Land. Außerdem ist mit Ausfallzeiten zu
rechnen, weil sie nicht bei jedem Wetter
zu erreichen sind.
Weil mit der Frequenz auch der Ladestrom
auf ein Drittel sinkt und andere
Effekte hinzukommen, wächst die mögliche
Übertragungsentfernung bei 16,7 Hz
auf mehr als das Dreifache, das heißt auf
viele hundert Kilometer. Das System ist
keine große Herausforderung, weil die
Hauptkomponenten in der Bahntechnik
felderprobt vorhanden sind und am
Weltmarkt angeboten werden.
Hochspannungs-Unterwasserkabel
sind seit Jahrzehnten im kommerziellen
Betrieb. Für ihren Aufbau macht es keinen
Unterschied, mit welcher Frequenz sie
betrieben werden sollen. Weil bei 16,7 Hz
der Skin-Effekt schwächer ist, sind dann
der Resistanzbelag und damit die Übertragungsverluste
um ein Drittel geringer als
bei 50 Hz, oder es lassen sich bei gleich
hohen Verlusten die 1,2-fachen Stromstärken
übertragen.
Gasisolierte Schaltfelder werden
bei der DB bis 110 kV und bei der SBB
bis 132 kV Nennspannung verwendet,
etwas höhere Werte sind erwünscht. Die
Kurzschlussstromstärken werden bei den
Offshore-Stationen viel niedriger sein als
in den Bahnnetzen.
Ein Transformator für 1 AC 16,7 Hz wurde
schon einmal für 187,5 MVA gebaut.
Technisch gibt es die empfehlenswerte
Kapselung, auch der Laststufenschalter, sie
ist aber noch nicht in Gebrauch. Normale
Transformatoren sind etwa doppelt so
schwer wie solche für 50 Hz gleicher Leistung;
hier sollte die Auslegung verbessert
werden. Die Geräusche spielen daegen
keine Rolle. Das gilt alles auch für Kompensationsspulen,
deren Zweckmäßigkeit
wiederholt erklärt wird.
Die Schutzsysteme sind einfach zu
realisieren, weil die Dreileiterkabel Glasfiberkabel
mitführen.
Umrichterstationen auf See werden
nicht gebraucht, was beträchtlich an
Investitionen und Instandhaltungskosten
spart und weniger Ausfallzeiten erwarten
lässt. Die Frequenzumrichter an Land sind
nicht der feuchten und salzhaltigen Luft
ausgesetzt, und sie sind jederzeit leicht
und wetterunabhängig erreichbar. Ihre
Technik ist für Bahnen voll entwickelt,
erprobt und bewährt. Sie müssen nur
niederfrequenzseitig für 3 AC erweitert
werden, was sie noch einfacher macht
besonders hinsichtlich Oberwellen. Die
Verluste werden mit 1,5 % beziffert. Für
Einwegbetrieb reichen Thyristoren aus.
Besonders bei den Umrichtern ist das
System also viel wirtschaftlicher.
Als großer Vorteil wird herausgestellt,
dass alle Seekabelanlagen, die schon mit
verschiedenen Spannungen projektiert
sind, zu einem Verbundnetz zusammengeschaltet
werden können wie an Land.
Wenn das Netz besteht, lassen sich alle
schrittweise hinzukommenden Windparks
jeweils mit kurzer Kabelstrecke in seinen
Knoten anschließen. Gerade dies ist bei
HGÜ nicht möglich.
Als Vision wird angemerkt, dass sich
das 16,7-Hz-Netz an Land verlängern
lässt.
Abschließend erklären die Autoren das
Konzept Niederfrequenz-Hochspannungsübertragung
für erneuerbare Energien als
technisch machbar und empfehlen, seine
wirtschaftlichen Vorteile in einer Machbarkeitsstudie
herauszuarbeiten. Sie sind
überzeugt, dass es die beiden anderen
Systeme übertrifft, besonders wenn man
Ausfallzeiten wirtschaftlich mit betrachtet.
Be
andere Informationsträger
Eisenbahnkarte Österreich-Ungarn
1918
Nachdruck der Eisenbahnkarte von Ataria,
im Zentrum die damalige Doppelmonarchie
mit Prag, Wien, Budapest und Lemberg
als hervorstechendsten Bahnknoten,
jedoch noch weit darüber hinausreichend
vom Bodensee zum Bosporus; besonders
interessant das legendäre, heute ganz
verschwundene Schmalspurnetz der
Bosnisch-Herzegovinischen Staatsbahn.
Komplett restaurierte Version der Originalkarte,
DIN A1 59 cm x 84 cm, gefaltet
DIN A4, 9,80 EUR.
Versand in Deutschland ab 10,00 EUR Warenwert
frei, darunter 2,00 EUR Versandkosten.
Bestellungen: www.BahnBuchShop.de, info@
gve.verlag, Fon +49-30-78 70 55-11, Fax -10.
111 (2013) Heft 3
213

Nachrichten Medien
Druckschriften
Wendelsteinbahn (Hrsg.):
Seitenblicke – Zeitenblicke
Eine Zeitreise durch 100 Jahre Wendelsteinbahn-Geschichte.
Brannenburg:
2012. 20 S., reich bebild.; 23 cm x 23 cm,
brosch.; Schutzgeb. 5,00 EUR.
Nach sechs kurzen Vorworten wird
der Erbauer der Bahn Otto von Steinbeis
vorgestellt. Auf zehn Doppelseiten folgen
mit jeweils sechs historischen Fotos und
Original-Streckenkartenausschnitten
gleichermaßen wohltuend knappe
wie sprachlich saubere Kurztexte über
Planung, Bau und Betrieb der ersten
deutschen Hochgebirgsbahn sowie
die rettende Modernisierung Ende der
1980er Jahre. Am Schluss sind auf einer
Seite konzentriert die ursprünglichen
Zuggarnituren aus Lokomotive und
Wagen sowie die 1990 gelieferten zwei
neuen Doppeltriebwagen beschrieben.
Bezugsquellen: info@wendelsteinbahn.de; Fon
+49 8034 308-110, Fax -106; Talbahnhof in
Brannenburg
Nachrichten Berichtigung
zum Fokus Forum „Bahnelektrifizierung ...“ in eb 1/2013, Seite 24–26
In der Tabelle 2 war unter Zuwachs 2010
die erste Zeile „5581 Olching – Maisach“
guten Glaubens aus eb 1-2/2011 (S. 15,
Tab. 3) übernommen. Tatsächlich wurden
die Oberleitungen dort aber bereits in
den Jahren 2008 und 2009 eingeschaltet
(Bild), der Streckenabschnitt hätte also
schon zum Bericht über 2008 gemeldet
und dort genannt werden müssen (eb
1-2/2009). Im August 2010 wurden dagegen
die neuen Oberleitungen über den
beiden erneuerten Gleisen der Strecke
5503 eingeschaltet, die 1840 eröffnet
und ab 1927 bis Nannhofen elektrisch
betrieben wurde (Bild). Dies war jedoch
keine Neuelektrifizierung im Sinne eines
Zuwachses an elektrisch betriebenen
Strecken im DB-Netz, selbst wenn das
Richtungsgleis Olching – Maisach dabei
in ganz andere Lage gekommen war
(Bild). – In der letzten Zeile der Tabelle
muss es heißen: „4280 Bft Schliengen
Abzw Nord – Haltingen 21,6 km“
(Bft = Bahnhofsteil).
DB-Strecken Olching – Maisach mit Einschaltdaten der neuen oder erneuerten Streckengleis-Oberleitungen; Gleise schematisch entzerrt,
real alle sechs nebeneinander (Basisquelle: DB).
blau Strecke 5503 Regional-, Güter-, Abschnitt München-Pasing – Olching auch Fernverkehr
braun Strecke 5560 Güterverkehr
grün Strecke 5543 S-Bahnverkehr
rot Strecke 5581 Fernverkehr
Bf Bahnhof
Hp Haltepunkt
Rbf Rangierbahnhof
214 111 (2013) Heft 3

Blindleistung Nachrichten
Lange Leitung
„... sollte der von Berlin kommende (ICE)
eigentlich zum Kölner Hauptbahnhof
fahren, wurde dann aber auf die falsche
Strecke im Rechtsrheinischen geschickt.
... durch den Umweg mit mehr als einer
Stunde Verspätung im Kölner Hauptbahnhof
angekommen. ... Auslöser sei ein
Handhabungsfehler eines Beschäftigten
bei den Stellwerken gewesen, ...“ (aus
Augsburger Allgemeine Anfang Dezember
2012; dazu DB-Richtlinie 408 Züge fahren
und Rangieren Modul 0591 Sonstige Unreglemäßigkeiten
im Bahnbetrieb: „Wenn
Sie als Triebfahrzeugführer erkennen, dass
Ihr Zug fehlgeleitet wird, müssen Sie den
Zug sofort anhalten und die Weisung des
Fahrdienstleiters einholen.“).
Ornithologen unter sich
Sprachexkurs 2
„... wird in nächster Zeit die Untersuchung der Voraussetzungen,
Möglichkeiten und Wirtschftsergebnisse ... mit dem Ziel
einer großzügigen Lösung der dort bestehenen ... Probleme von
besonderer Bedeutung sein. – Die Bemühungen um die Koordinierung
und Vereinfachung der Statistik zur Einsparung von
Verwaltungsarbeit und Entlastung der Dienststellen ... wurden in
verstärktem Maße fortgesetzt.“ (aus Vorläufigem Jahresrückblick
der Deutschen Bundesbahn – Geschäftsjahr 1962).
Flottierender Kurs
„Die Option ... hat einen Wert von rund 200 Millionen britischen
Pfund (ca. 232,4 Millionen Euro).“ (aus aktueller Pressemitteilung
eines großen Nahverkehrsunternehmens).
Fachlyrik
Der Transformator
(frei nach Heine)
Ich weiß nicht was soll es bedeuten
Daß ich so traurig bin
Ein Monstrum aus neuesten Zeiten
Das will mir nicht aus dem Sinn
Die Luft ist kühl, denn es funkelt
Und wechselnd fliesset der Strom
Des Ingenieurs Geist wird umdunkelt
Er rechnet mit Ampere und Ohm.
Der grösste der Transformatoren
Steht unten wunderbar
Dem Ingenieur brummt’s in der Ohren
Es sträubt sich sein lockiges Haar
Der Transformator im Oele
Der singet ein Lied dabei
Das gleicht nur großem Krakehle
Statt lieblicher Melodei.
Den Dipl.Ing. im großen Saale
Ergreift es mit wildem Weh
Er schaut nicht mehr auf die Skale
er schaut nur hinauf in die Höh‘
Ich glaube ein Kurzschluss vernichtet
den Armen in seinem Wahn
und der dieses Lied erdichtet
hat‘s mit Vergnügen getan.
Non il ne s’agit pas du poême de la belle
Lorelei, mais bien des tribulations d’un
ingenieur des plate-forme d’essais en
1924 (Nein, es handelt sich nicht um das
Gedicht von der schönen Lorelei, sondern
vielmehr um die Probleme und Sorgen
eines Ingenieurs im Versuchsfeld in 1924).
Quelle: Fig. 167 aus Vauclair, M.: Sécheron.
Genève: Slatkin, 2011 (Rezension in
eb 11/2012, S. 655).
111 (2013) Heft 3
215

Impressum
5. und
6. März
2015
7.
Fachtagung
eb – Elektrische Bahnen
Gegründet 1903 von Prof. Wilhelm Kübler,
Königlich Sächsische Technische Hochschule zu Dresden.
Herausgeber:
Dr. Ansgar Brockmeyer, CEO High Speed and Commuter Rail, Siemens Rail Systems, Erlangen
Dipl.-Ing. Thomas Groh, Geschäftsführer, DB Energie GmbH, Frankfurt am Main (federführend)
Dr.-Ing. Friedrich Kießling, Baiersdorf
Prof. Dr.-Ing. Peter Mnich, Fachgebiet Betriebssysteme elektrischer Bahnen, Technische Universität Berlin
Dr.-Ing. Steffen Röhlig, Geschäftsführer ELBAS Elektrische Bahnsysteme Ingenieur-Gesellschaft mbH, Dresden
Prof. Dr.-Ing. Andreas Steimel, Lehrstuhl für elektrische Energietechnik
und Leistungs elektronik, Ruhr-Universität, Bochum
Beirat:
Dipl. El.-Ing. ETH Martin Aeberhard, Leiter Systemdesign, SBB AG Infrastruktur Energie, Zollikofen (CH)
Dipl.-Ing. Dirk Behrends, Eisenbahn-Bundesamt, Bonn
Dipl.-Ing. Christian Courtois, Leiter des Geschäftsgebietes Traktionsenergie-Versorgungs systeme
in der Direction de l‘ingénière der SNCF, Paris (FR)
Dr.-Ing. Thomas Dreßler, Experte für Energie, Schieneninfrastruktur-Dienstleistungsgesellschaft mbH,
Abteilung Benannte Stelle, Wien (AT)
Dr.-Ing. Gert Fregien, Bereichsleiter Betreuung Bahnbetreiber, Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge
GmbH, München
Dr. Andreas Fuchs, Principal Engineer, Siemens Rail Systems, Erlangen
Dipl.-Ing. Axel Güldenpenning, Bad Homburg
Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtschaftsing. Wolfgang Harprecht, Senior Consultant, Marburg an der Lahn
Dipl.-Verwaltungsbetriebswirt Alfred Hechenberger, Standortverantwortlicher München und Leiter Öffentlichkeitsarbeit,
DB Systemtechnik, München
Dr. Dieter Klumpp, Mannheim
Dr. Werner Krötz, Abteilungsleiter Stromabnehmer und Oberleitungsanlagen, DB Netz AG, Frankfurt am Main
Dipl.-Ing Hans Peter Lang, Vorsitzender der Geschäftsführung DB Systemtechnik, Minden
Dipl.-Ing. Martin Lemke, Leiter Planung und Projekte, DB Energie GmbH, Köln
Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann, Geschäftsführer VDV-Förderkreis e.V., Köln
Dr. Dipl.-Ing. Johann Pluy, Geschäftsbereichsleiter Energie, ÖBB-Infrastrukturtechnik AG., Wien
Dr. Thorsten Schütte, Senior Scientist, Atkins Sverige AB, Västers (SE)
Dipl.-Ing. Peter Schulze, Bauherrenfunktion Großprojekte, DB Netz AG, Berlin
Dipl.-Ing. Udo Stahlberg, Fachbereichsleiter Nahverkehrs-Schienenfahrzeuge, elektrische
Energieanlagen und Standseilbahnen, Verband Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV), Köln
Prof. Dr.-Ing. Arnd Stephan, Lehrstuhl für Elektrische Bahnen, Technische Universität Dresden
Dipl.-Ing. (FH) Mike Walter, Leiter Kompetenzcenter Elektrotechnik,
Balfour Beatty Rail GmbH, Offenbach am Main
Dipl. El.-Ing. ETH Urs Wili, Geschäftsleitung Furrer + Frey AG, Bern (CH)
Diesen Termin
sollten Sie sich merken:
5. und 6. März 2015
Bericht und Vorträge
der acrps 2013
in eb-Heft 6-7/2013
Fachredaktion:
Dipl.-Ing. Andreas Albrecht, Dresden
Dipl.-Ing. Martin Binswanger, Mering
Dipl.-Ing. Erich Braun, Schwalbach
Dipl.-Ing. Roland Granzer, Dresden
Dipl.-Ing. Walter Gunselmann, Siemens Rail Systems, Erlangen
Dr.-Ing. Friedrich Kießling, Baiersdorf
Dipl.-Ing. Wolfgang Kropp, Balfour Beatty Rail GmbH, Offenbach am Main
Redaktionelle Mitarbeit:
Dipl.-Ing. Uwe Behmann, St. Ingbert
Redaktionsbüro:
Ursula Grosch, Fon: +49 89 3105499
E-Mail: ulla.grosch@seccon-group.de
Verlag:
DIV Deutscher Industrieverlag GmbH, Arnulfstraße 124
80636 München, Deutschland, Fon: +49 89 203 53 66-0, Fax: -99
Internet: http://www.di-verlag.de
Geschäftsführer:
Carsten Augsburger, Jürgen Franke (V.i.S.d.P.)
Spartenleitung/Mediaberatung:
Kirstin Sommer, Fon: +49 89 203 53 66-36, Fax: -99
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Zurzeit gilt Anzeigenpreisliste Nr. 59.
Abonnement/Einzelheftbestellungen:
Leserservice eb − Elektrische Bahnen
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„eb – Elektrische Bahnen“ erscheint 10 x jährlich (davon 2 Doppelhefte).
Jahresinhaltsverzeichnis im Dezemberheft
Jahresabonnement Print 305,00 € (inkl. MwSt.)
Porto Inland 30,00 € (inkl. MwSt.) / Porto Ausland 35,00 €
Einzelheft 35,00 € (inkl. MwSt.), Porto (Deutschland 3,00 € / Ausland 3,50 €)
Einzelausgabe als ePaper 35,00 €
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Porto Inland 30,00 € (inkl. MwSt.) / Porto Ausland 35,00 €
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Abonnements-Kündigungen 8 Wochen zum Ende des Kalenderjahres.
Jahresinhaltsverzeichnis im Dezemberheft. – Mikrofilmausgaben ab Jahrgang 44 (1973),
sind durch University Mikrofilms Ltd., St. John‘s Road Tylers Green High Wycombe, Buckinghamshire,
England, HP 108 HR, zu beziehen.
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ISSN 0013-5437
Gedruckt auf chlor- und säurefreiem Papier
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Termine
Messen, Tagungen, Fachausstellungen
6. acrps – a.c. rail power supply
Internationale Konferenz für Energieversorgungs anlagen
von Wechselstrombahnen
07.-08.03.2013 Internet: www.acrps.info,
Leipzig (DE) (siehe auch Anzeige in diesem Heft)
Rail Tech Europe 2013
19.-21.03.2013 europoint
Amersfoort (NL) Fon: +31 30 69-81800, Fax: -17394,
E-Mail: svanbeekrailtech-europe.com,
Internet: www.railtech-europe.com
SIFER 2013
26.-28.03.2013 Mack Brooks France
Lille (FR) Fon: +33 03 59560637,
E-Mail: sifer@mackbrooks.com,
Internet: www.sifer2013.com
41. Tagung Moderne Schienenfahrzeuge
07.-10.04.2013 Technische Universität Graz
Graz (AT) Fon/Fax: +43 316 873-6216,
E-Mail: claudia.kaufmann@
schienenfahrzeugtagung.at,
Internet: www.tugraz.at
IZB-Symposium Nachhaltigkeit in der Bahntechnik –
Belastung oder Mehrwert?
18.-19.04.2013 Innovationszentrum Bahntechnik
Dresden (DE) Europa e. V.
Fon: +49 351 4769857,
Fax: +49 351 4519675,
E-Mail: info@izbe.eu,
Internet: www.izbe.eu
Eisenbahnverkehr: Bau- und Betriebsrecht
Informationen zur Sicherheit und zur neuen
Bauaufsicht EBA\r
Eisenbahnverkehr: Umweltrecht
Überblick über die wesentlichen Vorschriften des Umweltrechts
beim Bau und Betrieb von Eisenbahninfrastruktur
23.-23.04.13 Haus der Technik
München (DE) Fon: +49 201 1803-1, Fax: -346,
E-Mail: information@hdt-essen.de,
Internet: www.hdt-essen.de
5. Sicherheitstag Bahnbetrieb
25.-26.04.2013 VDEI-Service GmbH
Gotha (DE) Tel: +49 30 226057-90, Fax: -91,
E-Mail: info@vdei-akademie.de
60. UITP World Congress and Exhibition
26.-30.05.2013 UITP
Genf (CH) E-Mail: anhorn.philippe@tpg.ch,
Internet: www.uitpgeneva2013.org
suissetraffic 2013
27.-29.05.2013 Bernexpo
Bern (CH) Fon: +41 31 34011-11, Fax: - 44,
E-Mail: info@bernexpo.ch,
Internet: www.bernexpo.ch
26. Internationale Ausstellung Fahrwegtechnik (iaf)
28.-30.05.2013 VDEI-Service GmbH
Münster (DE) Fon: +49 30 206057-90, Fax: -91,
E-Mail: servicegmbh@vdei.de,
Internet: www.iaf-messe.com
Eisenbahntechnisches Kolloquium
Thema: LÄRM 20XX – wie laut darf leise sein?
11.06.2013 Technische Universität Darmstadt
Darmstadt (DE) Fon: +49 6151 16-2063, Fax: -4128,
E-Mail: pressetu-darmstadt.de,
Internet: www.tu-darmstadt.de
22.-22.04.13 Haus der Technik
München (DE) Fon: +49 201 1803-1, Fax: -346,
E-Mail: information@hdt-essen.de,
Internet: www.hdt-essen.de

HOCHLEISTUNG I PRÄZISION I ZUVERLÄSSIGKEIT
HOCHLEISTUNG I PRÄZISION I ZUVERLÄSSIGKEIT
Münster 2013
28. - 30. Mai
Wirtschaftliche
Oberleitungsinstandhaltung
Sicherheit, Präzision und Wirtschaftlichkeit. Diese wichtigen Faktoren
zeichnen Plasser & Theurer bei der modernen Oberleitungsinstandhaltung
aus. Kräne sowie verfahrbare Hubarbeitsbühnen ermöglichen auch in großen
Höhen ein sicheres und komfortables Arbeiten. Aufgrund der Vielseitigkeit
und der einfachen Bedienung dieser High-Tech Maschinen ist nur mehr ein
geringer Personalaufwand notwendig.
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Plasser & Theurer und Plasser sind international eingetragene Marken