eb - Elektrische Bahnen Bahnfrequenz in Deutschland (Vorschau)

B 2580
12/2011
Elektrische
Bahnen
Dezember
Elektrotechnik
im Verkehrswesen
Standpunkt
Elektromobilität an der richtigen Stelle
unterstützen
Fokus
Interview
Michael Daum, Stadler Pankow
Thema
Besseres Klima für Straßenbahnen in Österreich
Forum
Zentrale Bahnenergieversorgung in Deutschland
Bahnfrequenz in Deutschland
Report
Maglev 2011 in Südkorea
Praxis
S-Bahn Berlin
Agilis setzt auf Coradia-Triebzüge
Betrieb
Metro Santo Domingo − Bau der Linie 2 und Betriebserfahrungen
der Linie 1
Bahnenergieversorgung (Rail Power Supply Systems)
Bahnenergieversorgung der Schweriner Straßenbahn
Schutz- und Steuergerät SGBA − Einsatz bei den Dres dner
Verkehrsbetrieben
High-voltage DC power supply − Part 2:
Technology and migration strategies
Sicherheit
Berechnungen nach DIN EN 50122-1 −
Erdung im Katzenbergtunnel − Teil 2
Historie
eb – Elektrische Bahnen im Jahre 1961 – Teil 2

WISSEN für die ZUKUNFT
Mit vielen, bisher
unveröffentlichten Bildern
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 topografi schen 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.
P. Glanert / T. Scherrans / T. Borbe / R. Lüderitz
1. Aufl age 2011, ca. 300 Seiten mit CD-ROM, Hardcover
CD-ROM
mit ausführlichem
Zusatzmaterial
Oldenbourg Industrieverlag
www.eb-info.eu
Sofortanforderung per Fax: +49 (0) 201 / 820 02 - 34 oder im Fensterumschlag einsenden
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___ Ex. Wechselstrom-Zugbetrieb in Deutschland – Band 2
1. Aufl age 2011, ISBN: 978-3-8356-3218-9
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Standpunkt
Elektromobilität an der
richtigen Stelle unterstützen
W
enn deutsche Politiker über Elektromobilität
reden, erzeugen sie bei
den Betreibern der über 50 Straßen-,
Stadt- und U-Bahnen in Deutschland
sowie der Wuppertaler Schwebebahn nur ein müdes
Lächeln. Diese Reaktion ist verständlich, ist doch im
ÖPNV Elektromobilität seit der Betriebsaufnahme
der elektrischen Straßenbahn in Berlin-Lichterfelde
im Jahr 1881 Realität. Auch wenn sich seitdem
die Technik weiterentwickelt hat, haben sich die
Grundprinzipien von elektrisch betriebenen städtischen
Nahverkehrssystemen bewährt. Diese Kombination
aus Innovation und bewährter Technik muss
das Erfolgsgeheimnis sein, dass die oft totgesagte
Straßenbahn seit nun über 25 Jahren eine Renaissance
als moderne Stadtbahn in Deutschland oder
als Niederflur-Verkehrssystem in Frankreich, Spanien,
England etc. erlebt.
Deswegen ist es umso unverständlicher, wie mit
diesem Thema in der Politik umgegangen wird.
Unter anderem wird im Bericht der Nationalen
Plattform Elektromobilität (NPE), die von der Bundesregierung
als neutrale, übergreifende Instanz für
die Entwicklung von tragfähigen Zielen im Bereich
E-Mobilität gegründet wurde, das Elektroauto fast
als Synonym für die Zukunft der Elektromobilität in
Deutschland gesehen. Es macht keinen Sinn, Milliarden
in die Entwicklung und Einführung von Elektroautos
zu stecken, während bei anderen Angeboten
wie dem ÖPNV seit Jahren das Geld für dringende
Erneuerungs- und Ausbaumaßnahmen fehlt. Elektroautos
benötigen, wie herkömmliche Pkw auch, Platz
zum Fahren und zum Parken und somit einen hohen
Flächenbedarf in städtisch ohnehin schon stark verdichteten
Räumen. Es stellt sich also die Frage, warum
mit politischer Unterstützung noch mehr Pkw
in die ohnehin verkehrlich überlasteten deutschen
Städte geholt werden sollen. Stattdessen sollten von
Bund und Ländern Mittel für den Ausbau, aber auch
für Ersatzinvestitionen in die bestehende Infrastruktur
der deutschen Straßen-, Stadt- und U-Bahnen
zur Verfügung gestellt werden. Denn es stehen viele
Einrichtungen der Infrastruktur, wie beispielsweise
Anlagen der Zugsicherung und Fahrstromversorgung,
aber auch Fahrtreppen und
Aufzüge zur Erneuerung an.
All dies bedeutet aber nicht,
dass die im VDV organisierten
Verkehrsunternehmen gegenüber
dem technischen Fortschritt nicht
aufgeschlossen sind. Speziell die
Betreiber der elektrisch betriebenen
Bahnen unternehmen
unterschiedlichste Anstrengungen,
um sowohl den Energieverbrauch
der Fahrzeuge und
Anlagen als auch die Kosten für
deren Instandhaltung weiter zu
verringern. Hierzu zählen bei den
Fahrstromversorgungsanlagen der
laufende Übergang zur zweiseitigen
Speisung, der Erhöhung der Netzspannung, die
Verstärkung und Ertüchtigung der Oberleitungs-,
Kabel- und Schaltanlagen sowie gegebenenfalls
der Einsatz von Speichern zur optimierten Nutzung
der Bremsenergie. Auf der Fahrzeugseite ist in den
letzten Jahren wieder eine leichte Steigerung des
Energieverbrauchs festzustellen, der aber zwecks
Komfortverbesserung für die Fahrgäste auf die zunehmende
Ausstattung der Fahrzeuge mit Klimaanlagen
zurückzuführen ist. Ein innovatives Bordenergie-Management,
einschließlich auf den Fahrzeugen
angeordneter Speicher, kann hier Abhilfe schaffen.
Wer es also ernst meint mit stadtverträglicher
Mobilität, Ressourcenschonung und Klimaschutz,
unterstützt die Elektromobilität dort, wo sie ihre
höchste Wirkung entfaltet: im ÖPNV.
Ihr
Jürgen Fenske
Präsident
Verband Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV)
109 (2011) Heft 12
625

Inhalt
12 / 2011
Elektrische
Bahnen
Elektrotechnik
im Verkehrswesen
Standpunkt
Jürgen Fenske
625 Elektromobilität an der richtigen
Stelle unterstützen
Fokus
Interview
Michael Daum
628 Die Straßenbahn hat Zukunft
Thema
W. Struckl
631 Besseres Klima für Straßenbahnen
in Österreich
Forum
U. Behmann
634 Zentrale Bahnenergieversorgung
in Deutschland
U. Behmann
638 Bahnfrequenz in Deutschland
Report
Titelbild
U3 am Wiener Westbahnhof
© 2011 Alfredo Suchomel
M. Witt, E. Fritz
642 Maglev 2011 in Südkorea

Inhalt
Praxis
M. Binswanger
647 Agilis setzt auf Coradia-Triebzüge
U. Behmann
648 S-Bahn Berlin
Rail Power Supply Systems
M. Lehmann
672 High-voltage DC power supply – Part 2:
Technology and migration strategies
Bahnenergieversorgung mit hohen Gleichspannungen
– Teil 2: Technische Lösungen und
Umsetzungsstrategien
Alimentation en énergie de traction à courant
continu haut tension – Partie 2: technologie et
stratégie de migration
Sicherheit
Hauptbeiträge
Betrieb
R. Puschmann, J. I. Nunez Toribio
652 Metro Santo Domingo – Bau der Linie 2
und Betriebserfahrungen der Linie 1
Metro Santo Domingo – construction of line 2
and operational experience on line 1
Metro de Saint Domingue – construction de la
ligne 2 et retour d‘expérience sur l‘exploitation
sur la linge 1
Bahnenergieversorgung
D. Behrends, Ch. Fischer,
680 Berechnungen nach DIN EN 50122-1 –
Erdung im Katzenbergtunnel – Teil 2
Analysis in accordance with EN 50122-1 –
Earthing at tunnel Katzenberg – Part 2
Analyse de cas en conformité avec la norme
EN 50122-1 – mise á la terre du tunnel de
Katzenberg – Partie 2
Nachrichten
688 Bahnen
693 Unternehmen
694 Energie und Umwelt
696 Produkte und Lösungen
H.-J. Fronzke, A. Maack, F. Schumann
657 Bahnenergieversorgung der Schweriner
Straßenbahn
Traction power supply for the Schwerin
tramway network
Alimentation électrique du tramway de
Schwerin
J. Thiede, H.-J. Fronzke
667 Schutz- und Steuerungsgerät SGBA – Einsatz
bei den Dresdner Verkehrsbetrieben
Protection and control device SGBA – Application
at dresden traction power supply
Appareil de protection et de contrôle SGBA – mise
en oevre à la compagnie de transport de Dresde
697 Medien
704 Impressum
U 3 Termine
Historie
700 eb – Elektrische Bahnen im Jahre 1961 – Teil 2

Fokus Interview
Michael Daum
Die Straßenbahn
hat Zukunft
Der Trend zu Straßenbahn und Stadtbahn als Alternative zu noch mehr Individualverkehr ist weltweit
unverkennbar. Davon könnte auch Stadler Pankow profitieren, das Deutschland-Unternehmen der
schweizerischen Stadler Rail Gruppe – vor wenigen Monaten erst eröffneten die Berliner ein neues
Werk. Im eb-Interview sprach Eberhard Buhl mit Michael Daum, Vorsitzender der Geschäftsführung von
Stadler Pankow, über Trends beim städtischen Nahverkehr und die Zukunftsaussichten für die Branche.
eb: Herr Daum, wie ist das Unternehmen Stadler
insgesamt aufgestellt und welche Aufgaben hat
die von Ihnen geführte deutsche Gesellschaft
Stadler Pankow übernommen?
Daum: Die Stadler Rail Group, die aus dem 1942
in Zürich gegründeten Ingenieurbüro von Ernst
Stadler hervorgegangen ist, versteht sich heute als
Systemanbieter von individuellen Lösungen für den
Schienenverkehr. Die Schwerpunkte liegen dabei im
Regional-, S-Bahn- und Stadtbahnverkehr.
Stadler Pankow ist das deutsche Unternehmen
der Firmengruppe. Sämtliche Fahrzeugaufträge für
den deutschen Markt werden von uns betreut,
also entwickelt, produziert und in Betrieb gesetzt.
In Berlin-Pankow fertigen wir alle Produkte für den
deutschen Markt, auch das Regio-Shuttle RS1, sowie
die Straßenbahnen für den Export. Und im Servicezentrum
im brandenburgischen Velten erfolgt neben
der Fertigung einzelner Komponenten auch die
Inbetriebnahme der Schienenfahrzeuge. Weiterhin
sind wir das Kompetenzzentrum für reine Stadtverkehrsfahrzeuge,
also Straßenbahnen, Stadtbahnen
und U-Bahnen, und verantworten deshalb auch das
Exportgeschäft in diesem Segment.
Die Aktivitäten der Schweizer und der deutschen
Gesellschaft bleiben also strikt getrennt?
Natürlich gibt es eine technische Zusammenarbeit,
wir leben nicht nebeneinander her. Aber
wir haben unsere Tätigkeitsschwerpunkte auf die
Gesellschaften in der Schweiz und in Deutschland
verteilt. Das sind unsere sogenannten Heim-
Märkte, hier sind jeweils komplette Kapazitäten
in Projektabwicklung, Entwicklung und Fertigung
vorhanden. Die Schweizer Gesellschaft ist hauptsächlich
auf die Basisentwicklung von S-Bahnen,
Regionalbahnen und Doppelstockfahrzeugen konzentriert.
Der Begriff Basisentwicklung umfasst bei
Stadler ja immer grundlegende Themen wie zum
Beispiel Entgleisungssicherheit oder statische Berechnungen,
die weiteren Entwicklungen erfolgen
in den Landesgesellschaften sehr marktspezifisch.
Wir in Pankow übernehmen wie gesagt die Basisentwicklung
für alle Fahrzeuge des Stadtverkehrs,
und auf unseren Ergebnissen stützt sich das ganze
Unternehmen bei länderspezifischen Stadtverkehr-
Anwendungen ab.
Gilt das auch für Lokomotiven?
Das Lokomotivgeschäft ist für uns ein Nischengeschäft
und wird es auch bleiben. Da geht
es vorrangig um Dieselantriebe, und wir können
uns sicher auf die Entwicklungen unserer
Schweizer Kollegen stützen, falls es bei uns eines
Tages um Dieselhybridtechnik, zum Beispiel bei
Triebwagen geht. Im Moment denken wir aber
nicht daran, das Lokomotivsegment auch hier
auszubauen.
628 109 (2011) Heft 12

Interview Fokus
Seit einigen Jahren ist ja weltweit eine Renaissance
der Tram und fast ein Boom bei Stadtbahn
und TramTrain zu beobachten. Wie gehen Sie
damit um?
Ich sehe darin eine sehr erfreuliche Entwicklung für
die gesamte Branche, weil das Verkehrsmittel Straßenbahn
Zukunft hat. Wenn man heute von Elektromobilität
redet, denkt jeder nur an Autos. Dabei sind
Straßenbahnen seit Jahrzehnten gelebte Elektromobilität
und können auch in großen Städten einiges
an Problemen lösen, von der Feinstaub-Problematik
bis zur Energieeffizienz.
Worauf führen Sie diesen Boom des Öffentlichen
Verkehrs zurück – auf die Energie- und Klimadiskussionen,
die Urbanisierung?
Vor allem die innerstädtischen Situationen beim
Individualverkehr sehe ich als Gründe dafür: Parkraumbewirtschaftung,
hohe Spritpreise, Baustellen,
fehlende Parkplätze und Stau. Der Bedarf an modernen
ÖV-Lösungen für Städte und Gemeinden liegt
auf der Hand, und für die Menschen ist es mittlerweile
oft komfortabler, mit der Tram zu fahren statt
mit dem Auto. Gerade in größeren Städten ist ja eine
Straßen- oder Stadtbahn, zumal auf eigenem Gleiskörper,
deutlich schneller als der Individualverkehr.
In bestimmten Ländern wie der Schweiz war der
öffentliche Nahverkehr schon bisher ein gängiges
Transportmittel für alle, und auch bei uns schwindet
das altbackene Image des Schienen-ÖPNV.
In welchen Regionen Europas erwarten Sie eine
besonders starke Entwicklung?
Fast überall. Ein Beispiel aus Norwegen: Die Stadt
Bergen hatte in den 1960er Jahren ihre Straßenbahn
im Hafenbecken versenkt und auf den damals modernen
Busbetrieb umgestellt. Jetzt gibt es dort ein komplett
neues Straßenbahnsystem, für das wir die Fahrzeuge
liefern und warten. Auch in Frankreich werden
viele neue Systeme und Fahrzeuge beschafft. Wir
sind dort in Lyon erfolgreich, wo unsere Fahrzeuge
den Verkehr zwischen Flughafen und Stadtzentrum
durchführen. Das ist fast überall der Trend, und in
Europa ist sicher noch eine Menge Potenzial vorhanden
– aber auch in den USA ist gerade der Bereich der
Straßen- und Stadtbahnen ein interessanter Markt.
Finden Sie in Osteuropa eine andere Situation vor?
Osteuropa bietet aus meiner Sicht – gerade auch
für uns – ein sehr großes Potenzial für modernen
Nahverkehr allgemein. Aktuell haben wir ja aus
Tschechien, wo ähnlich wie in Deutschland eine regionale
Verkehrsbestellung stattfindet, einen großen
Auftrag für Dieseltriebwagen vom Typ RegioShuttle
bekommen – und das wird auch im Stadtbahn- und
Straßenbahnbereich kommen. Allerdings bin ich der
Überzeugung, dass im Moment in Osteuropa auch
einiger Nachholbedarf bei der Modernisierung der
109 (2011) Heft 12
Infrastruktur besteht, um die Voraussetzungen für
modernen Nahverkehr zu schaffen.
Viele Straßenbahnsysteme wurden in osteuropäischen
Ländern gar nicht erst abgebaut ...
... das stimmt natürlich, aber ich glaube schon, dass
man sich erst verstärkt um die Modernisierung der
Infrastruktur kümmern muss – und das geschieht ja
derzeit auch.
Welche Anforderungen stellen Betreiber heute
allgemein an die Fahrzeuge?
Hohe Verfügbarkeit, günstige Unterhaltskosten und
schneller Fahrgastwechsel zur Einhaltung der Taktzeiten
sind Beispiele aus Sicht des
Betreibers, aus der Sicht des Fahrgastes
muss der Fahrkomfort gebündelt
mit Sicherheit und Entertainment
gegeben sein.
Meist werden Energieeffizienz
und wirtschaftlicher Betrieb über
die Lebensdauer genannt.
Natürlich sind das wichtige Aspekte,
doch für den Betreiber ist es
auch notwendig, zusätzliche Fahrgäste
zu gewinnen. Der Trend zum
Fahrgastzuwachs ist ja erfreulicherweise
da. Wir müssen uns allerdings bei den Fahrzeugen
an der gesellschaftlichen und demografischen
Entwicklung ausrichten und den Nahverkehr
so gestalten, dass man relativ einfachen Zugang
dazu bekommt – auch als älterer Mensch. Dazu gehört
für mich zwingend Niederflurigkeit; da sind wir
in Deutschland technologisch gut aufgestellt und
können auch einiges bieten.
Neben Themen wie Energieeffizienz und Lebensdauerkosten
ist also Kundenfreundlichkeit zum
wesentlichen Faktor geworden?
Ja sicher. Der Nahverkehr muss in der Wertigkeit
steigen, damit die Menschen leichter wegkommen
vom reinen Individualverkehr. Also müssen wir uns
fragen, was dieses Produkt entsprechend aufwertet.
Niederflurigkeit mit bequemen Einstiegen gehört jedenfalls
dazu, auch Entertainment im Zug. In Bergen
beispielsweise haben wir direkten Internetzugang,
ein Online-System, mit dem jeder die tatsächlichen
Ankunftszeiten der Bahnen ablesen kann – das wird
verstärkt kommen.
Da sprechen wir von Nahverkehrszügen und
Stadtbahnen?
Das wird auch in Straßenbahnen zunehmen. Für
junge Leute ist das sicher ein Argument, auch in
der Straßenbahn einen Internetzugang zu haben.
Die Frage ist doch immer: Was erwarten die Menschen,
wenn sie unterwegs sind, und was kann ich
Für junge Leute ist
ein Internetzugang
in der Straßenbahn
sicher ein Argument
629

Fokus Interview
ihnen bieten, um ihnen die Fahrt möglichst komfortabel
zu machen. Das wird auch von Betreibern
nachgefragt.
Auch Klimaanlagen sind ja fast selbstverständlich
geworden ...
Genau. Über den Nutzen einer Klimaanlage in Öffentlichen
hat man sich schon vor 20 Jahren heiß
geredet. Aber ich bin überzeugt: Wenn wir uns
messen wollen mit dem Individualverkehr, ist das
einfach Standard – es gibt ja heute kaum mehr
einen Neuwagen ohne Klimaanlage. Dass dieser
Komfort in einer Tram technisch und energetisch
nicht ganz so einfach ist, weil sich ständig die Türen
öffnen, steht auf einem anderen Blatt. Aber man
sieht aus den letzten Jahren, dass wir zunehmend
heiße und schwüle Sommer haben in Deutschland.
Da ist es nun mal angenehmer für Fahrgäste, wenn
die Temperatur in der Tram spürbar niedriger ist.
Klimaanlagen sind auch für Betreiber schon gängige
Ausstattung.
Überland-Bahnen mit elektrischen Mehrsystemfahrzeugen
wie in Karlsruhe, Kassel oder Chemnitz,
die teils auf Bahngleisen fahren, scheinen
ebenfalls im Aufwind zu sein. Haben Sie solche
Fahrzeuge ebenfalls im Fokus?
Dass dies ein interessantes Segment ist, steht außer
Frage, und wir können da ja auch was bieten. Allerdings
ist es durch die neu aufgestellte Normenlage
nicht ganz so einfach, solche Fahrzeuge auf die
Schiene zu bringen. Wenn ich zum Beispiel an Crash-
Normen denke: Es ist eine äußerst knifflige Sache,
diese Vorgaben bei den vorgegebenen niedrigen
Achslasten zu erfüllen. Auf der anderen Seite sind
das auch interessante Herausforderungen – und
es macht riesigen Spaß, wenn es schließlich doch
klappt. Ob es immer so wirtschaftlich funktioniert,
ob also die Normen wirklich zur Realität passen,
steht auf einem anderen Blatt.
Bedarf und Potenzial für Mehrsystemfahrzeuge
bestehen aber?
Das sehe ich schon so.
ZUR PERSON
Michael Daum schloss sein Studium der Elektrotechnik
an der Universität Karlsruhe 1982 als Diplom-
Ingenieur ab und trat bei der BBC AG in Mannheim
ein. Zunächst Entwicklungsingenieur für Leittechniksysteme,
bekleidete er bei BBC, später ABB und Adtranz
verschiedene Funktionen und leitete zuletzt als
Mitglied der Geschäftsleitung einen Produktbereich
„Regionalfahrzeuge und S-Bahnen“ mit Standorten
in Deutschland, Dänemark, Schweiz, Portugal und
Australien. Im Jahr 2011 übernahm die im schweizerischen
Bussnang ansässige Stadler Rail AG alle
Anteile aus dem gemeinsamen Joint Venture mit
Adtranz, der Stadler Pankow GmbH. Seit Mai 2001
ist Michael Daum stellvertretender Vorstandsvorsitzender
der Stadler Rail AG, CEO Stadler Deutschland
und Vorsitzender der Geschäftsführung der Stadler
Pankow GmbH.
Und welche Chancen geben Sie Straßen- und
Stadtbahnen mit Energiespeichersystemen – wie
beispielsweise Ihrer Variobahn für München?
Auch da sehen wir einen Bedarf. Es gibt zahlreiche
Städte mit schützenswerten, sehr schönen Plätzen
und Straßenzügen. Und es gibt immer mehr Politiker,
die sich Trambahnen wünschen, aber in solchen
Bereichen auf Einspeisungsleitungen verzichten wollen.
In solchen Fällen ist eine Batterie-Hybrid-Lösung
eine feine Sache, weil man weite Strecken ohne
Einspeisung fahren und anschließend an der Oberleitung
wieder aufladen kann. Ich bin überzeugt, dass
es dafür einen Markt gibt.
Deshalb haben wir uns vor einiger Zeit ja den
Spaß gemacht, mit der Variobahn 19 Kilometer weit
ohne Oberleitung zu fahren und einen Weltrekord
fürs Guiness-Buch aufzustellen. Wenn eine Stadt
einen solchen Bedarf hat, ist die Technik mit relativ
geringen Mitteln umsetzbar. Die Attraktivität des Verkehrsmittels
Straßenbahn steigert sie auf jeden Fall.
Ziehen Sie auch andere Energiespeichertechnologien
in Betracht, zum Beispiel mit Kondensatoren
oder Schwungrädern?
Ein Kondensatorspeicher bringt sicher Vorteile in Verbindung
mit einem Diesel, weil man beim Anfahren
einen elektrischen Booster zuschalten kann, aber bei
Straßenbahnen ergibt das wenig Sinn. Energiespeicher
mit Schwungrädern, die seit Jahrzehnten immer
wieder in der Diskussion sind, finde ich als Ingenieur
630 109 (2011) Heft 12

Thema Fokus
natürlich spannend – aber man muss sich heute eben
stärker denn je an betrieblichen Bedürfnissen wie
Instandhaltung, Aufwand und Nutzen orientieren.
Da ist sicher eine Akku-Lösung am ehesten tragfähig,
zumal auch die Automobilbranche auf diese Technologie
einsteigt und bei Fertigung und Sicherheit ein
nützlicher Skalierungseffekt zu erwarten ist.
Der Bedarf an modernen
ÖV-Lösungen für Städte
und Gemeinden liegt auf
der Hand
Erst kürzlich haben Sie ja ein neues Werk eröffnet,
und daraus könnte man schließen, dass Sie mit
Stadler Pankow im nächsten Jahrzehnt auf Wachstumskurs
gehen wollen. Sie sind optimistisch?
Ja sicher. Steigende Bevölkerungszahlen und zunehmendes
Umweltbewusstsein – das sind zwei Aspekte,
die in Städten und Gemeinden immer ernster genommen
werden. Hinzu kommt der Wunsch der Menschen
nach uneingeschränkter Mobilität. Dies sind
nur einige Gründe für die positiven Impulse in unserer
Branche. Und mit unseren Entwicklungen be dienen
wir die individuellen Bedürfnisse unserer Kunden.
Das bedeutet konkret für die nächsten Jahre?
Wir haben im Jahr 2001 mit 200 Mitarbeitern begonnen,
heute arbeiten 850 Menschen hier und
ich bin guten Mutes, dass wir in den nächsten
Jahren bei Umsatz und Mitarbeiterzahl weiter zulegen
können. Ausgehend von unserem heutigen
Auftragsbestand streben wir an, bis zum Jahr 2013
noch einmal 300 Arbeitsplätze aufzulegen, und so
etwas plant man ja nur, wenn man gutes Geschäft
erwartet. Ich sehe uns da ja auch ganz gut aufgestellt
– vom Trend her sehe ich sehr positiv in die
Zukunft.
Herr Daum, herzlichen Dank.
Besseres Klima für
Straßenbahnen
in Österreich
Im Forschungsprojekt EcoTram untersucht ein
Konsortium unter Führung der Technischen
Universität (TU) Wien und mit Beteiligung von
Siemens Österreich seit März 2010, wie bei
Straßenbahnen der Verbrauch an elektrischer
Energie noch weiter gesenkt werden kann. Die
erste Phase ist nun abgeschlossen.
In der österreichischen Hauptstadt erfreut sich der
öffentliche Personennahverkehr (ÖPNV) schon heute
großer Beliebtheit. Damit Fahrgäste noch häufiger
öffentliche Verkehrsmittel wählen, müssen diese
nicht nur kostengünstig und zuverlässig sein,
sondern auch attraktiv und komfortabel. Für die
Betreiber zählen zudem Wirtschaftlichkeit, niedrige
Lebenszykluskosten und Energieeffizienz.
Obwohl gerade Straßenbahnen bereits zu den
sparsamsten Verkehrsmitteln gehören, stellt sich das
Forschungskonsortium im Rahmen von EcoTram die
anspruchsvolle Aufgabe, mit innovativen Lösungen
den Energieverbrauch noch weiter zu senken. Es setzt
die aus den Messergebnissen der ersten Projektphase
gewonnenen Erkenntnisse nun erstmals experimentell
an einem Prototyp der Siemens-Straßenbahn des
Typs ULF (Bild 1) um. In der nun beginnenden Phase
2 werden die mithilfe von Simulationsmodellen
prognostizierten Energieeinsparungen unter realen
Bedingungen geprüft.
Das Projekt wird aufgrund seines Beitrags zum
Klimaschutz von der österreichischen Forschungsgesellschaft
(FFG) gefördert. Es hat ein Volumen
von rund 1,35 Mio. EUR und soll im November 2013
abgeschlossen sein.
An Ideen, wie sich Energie einsparen ließe, mangelt
es nicht. Doch wie sinnvoll sie sind, hängt von
vielen Faktoren ab. Eine gute Wärmedämmung
beispielsweise reduziert die nötige Heizenergie im
Winter, aber sie macht die Bahnfahrzeuge unter anderem
schwerer. Die Lüftungen wiederum sind auf
maximale Besetzung der Tram ausgelegt. Aber die
zugeführte Luft muss meist gekühlt oder geheizt
werden. Misst man mit Sensoren die Qualität der
Luft, kann man die Frischluftzufuhr dosieren und
der Komfort bleibt trotzdem erhalten.
Geräte für Heizung, Klima und Lüftung (HKL-
Geräte) haben einen hohen Anteil am Energieverbrauch,
der im Extremfall 30 bis 40 %
des gesamten Energiebedarfs ausmachen kann.
Daher konzentrieren sich die Projektpartner von
109 (2011) Heft 12
631

Fokus Thema
EcoTram auf diesen Bereich. Es werden sämtliche
Aspekte abgedeckt, vom Klimagerät über Klimatestlabors
bis zur Produktion und den Betrieb der
Bahnen. Insgesamt 20 Sparideen sollen geprüft
werden. Sie reichen von einer besseren Wärmedämmung
über das Verwerten von Abwärme
bis zu Fußbodenheizungen oder reflektierenden
Außenanstrichen.
In der 18-monatigen ersten Phase von EcoTram
wurde erstmals ein Schienenfahrzeug umfassend
auf Energieeffizienz der HKL-Geräte im Detail
durchleuchtet; zu berücksichtigende Parameter
waren: Spezifizierte Anforderungen und tatsächlicher
Energieverbrauch bei maximal erzielbarem
Passagierkomfort. Messungen und Simulationsmodelle
mündeten in technische Vorgaben für eine
energieeffiziente Umrüstung der Siemens-Straßenbahn
vom Typ ULF, die bei den Wiener Linien
im Einsatz ist. Darauf wird ein Straßenbahnzug
mit energie effizienten thermischen Komponenten
ausgerüstet. Das Forschungsteam will so überprüfen,
ob sich durch optimierte Betriebsstrategien
und Umbauten relevante Einsparungen erreichen
lassen. Durch erneute Tests im Klima-Wind-Kanal
der Rail Tec Arsenal GmbH (RTA) und im regulären
Passagierbetrieb können so die tatsächlich realisierbaren
Einsparungen erfasst werden.
In dieser zweiten Phase des Projekts wird eine
neue Generation von HKL-Geräten eingesetzt. Sie
verfügt über zahlreiche technologische Innovationen
wie eine Wärmepumpe oder eine frequenzvariable
Ansteuerung. Die TU Wien entwickelte
dafür ein Simulationsmodell für einen prädiktiven
Regler, der selbstständig den Heiz- oder Kühlbedarf
Bild 1:
Straßenbahnzug ULF im Einsatz in Wien (Fotos: Siemens Österreich).
ermittelt. Für Projektleiter Prof. Martin Kozek von
der TU Wien sind diese vorausschauenden Regler
ein wichtiges Instrument: „Wenn man weiß, dass
gleich ein Tunnel kommt, kann man im Sommer
die Klimaanlage zurückfahren und den Innenraum
mit der kühlen Tunnelluft belüften. Weil die Tram
täglich ihre Runden dreht, ergeben sich schnell
große Einsparungen.“
Eine besondere Herausforderung des Projekts liegt
im Umfang der betrachteten Parameter: Anstatt nur
Einzelkomponenten zu prüfen, werden auch betriebliche
Einflussgrößen und die Umgebungsbedingungen
mit einbezogen. Die errechnete Optimierung
stellt daher nicht allein auf einen durchschnittlichen
Energieverbrauch der HKL-Systeme ab, sondern
muss eine Verbesserung unter veränderlichen Bedingungen
erreichen. Dazu gehören beispielsweise die
wechselnde Anzahl der Fahrgäste, die Sonneneinstrahlung
und die Umgebungstemperatur.
Über den mithilfe von Sensoren zur Lüftungssteuerung
gemessenen CO 2
-Gehalt der Luft lässt sich
auf die Zahl der Fahrgäste rückschließen. Aber auch
über die Farbe der Wagenbeleuchtung wird nachgedacht:
In kaltem Licht empfinden Menschen ihre
Umgebung um etwa zwei Grad kühler. Mit einer geeigneten
Beleuchtung, etwa mit Leuchtdioden, ließe
sich viel Energie sparen, indem man die passende
warmweiße oder kaltweiße Lichtfarbe einstellt. Weil
viele Sparmaßnahmen auf bestimmte Situationen
abzielen, zum Beispiel auf die Kühlung eines voll
besetzten Wagens, sind sie nur dann nachhaltig
wirksam, wenn dieser Zustand oft auftritt und die
Bahn dabei viel Strom verbraucht.
Die Einsparungen bei Energie und Umweltschadstoffen
(CO 2
-Äquivalente) sollen anhand von Messungen
im Klima-Wind-Kanal (Bilder 2 und 3) und im
Fahrgastbetrieb dargestellt werden. Sie liefern wichtige
Erkenntnisse zu Energie- und Kosten-Effizienz
und bieten den Konsortialpartnern die Möglichkeit,
neue Technologien zu erlernen.
Der Prototyp einer Öko-Tram wird die nächsten
Monate mit ihrer Sensorik, die Tag und Nacht die
gleichen Daten wie im Labor sammelt, im Wiener
Nahverkehr unterwegs sein. Zusätzlich registrieren
Lichtschranken, wie viele Personen an den einzelnen
Haltestellen zu- und aussteigen. Sogar die Behaglichkeit
aus Sicht der Fahrgäste wird gemessen. Sie
ergibt sich aus Vorgaben der Temperatur, der Luftgeschwindigkeit
und des CO 2
-Gehalts der Luft im Wagen.
Dann wird sich an der Reaktion der Fahrgäste
zeigen, ob der Balanceakt gelungen ist.
Und es stellt sich aufgrund der Ergebnisse die
Frage, wie die Straßenbahn der Zukunft aussehen
könnte. Der Trend geht zu hocheffizienten HKL-
Systemen sowie zum Leichtbau und zur Energiespeicherung.
Bei der Speicherung wird die Energie,
die beim Bremsen oder aus der Abwärme von
Klimageräten frei wird, zurückgewonnen und zwi-
632 109 (2011) Heft 12

Thema Fokus
schengespeichert. Das können Speicher im Zug sein
oder das Netz nimmt diese Energie auf und stellt sie
anderen Fahrzeugen zur Verfügung. Mancherorts ist
das heute schon möglich. Die intelligenten Stromnetze,
die zurzeit im Zusammenhang mit erneuerbaren
Energien entwickelt werden, sind auch für
den Schienenverkehr ein wichtiges Thema. Nimmt
man alle möglichen Sparmaßnahmen am Fahrzeug
und an der Infrastruktur zusammen, könnte sich der
Energieverbrauch einer Bahn bis 2030 halbieren.
Die gewonnenen Daten der EcoTram fließen in eine
Software, mit der Hersteller und Betreiber das thermische
Verhalten einer Bahn auf beliebigen Strecken simulieren
und so die Klimasysteme optimieren können.
Das Konsortium sieht zudem eine große Multiplizierbarkeit
der Ergebnisse. Etwa 100 MWh an
elektrischer Energie brauchen die HKL-Systeme einer
modernen Straßenbahn pro Jahr. Das EcoTram-Projekt
wird zeigen, wie weit man diesen Wert reduzieren
kann. Der Geschäftsführer der Wiener Linien,
Günter Steinbauer, rechnet mit mindestens 10 %.
Alleine auf die 300 modernen Bahnen der Wiener
Linien hochgerechnet, wären das Einsparungen von
über 3 GWh jährlich, eine Menge, die 1 200 Haushalte
im gleichen Zeitraum verbrauchen.
Zudem wären Einsparungen von bis zu
30 000 t CO 2
pro Jahr möglich. Bei umfassenden
Umbauten sogar doppelt so viel. Durch die Reduktion
der benötigten Energie verringern sich Lebenszykluskosten
des Fahrzeugs. Auch der Umbau einer
Straßenbahnflotte kann, bei einer Lebensdauer von
etwa 30 Jahren, für den Betreiber eine lohnende
Investition sein. Bestätigt sich die wirtschaftliche und
technische Machbarkeit, ließen sich solche Maßnahmen
übertragen. So könnten die entwickelten
Technologien auf andere Fahrzeugarten umgelegt
werden oder sogar in Gebäuden von Nutzen sein.
Weiter wird den Herstellern ermöglicht, bereits in
der Entwicklung den gestiegenen Anforderungen
der Passagiere an Komfort und thermischer Behaglichkeit
nachzukommen.
Siemens in Österreich setzt seit 2009 an den Standorten
Wien und Graz Forschungs- und Entwicklungs-
Projekte zu den Themen umweltgerechte Metro und
virtuelle Metro-Simulation um. Durch die detaillierten
Erkenntnisse aus dem Fahrzeugumbau kann das
Unternehmen künftig für Kunden und Betreiber sehr
realistische Vorhersagen zu Energieeinsparungen oder
zur wirtschaftlichen und zeitlichen Planung treffen.
Nachhaltigkeit, Effektivität und die Akzeptanz umweltfreundlicher
Verkehrsmittel können nur durch Innovation
erreicht werden, und zwar in Verfahren, Implementierung
und Technik. Das Projekt EcoTram entfaltet
hier einen wichtigen Dialog zwischen Forschung und
Entwicklung einerseits und mit der Bevölkerung. Denn
der Einsatz der EcoTram fördert das Bewusstsein für das
Thema Klimaschutz und stärkt unmittelbar den ÖPNV
und den Verkehrsträger Schiene.
Walter Struckl, Siemens Rail Systems, Wien
Bild 2:
Umgerüsteter Straßenbahnwagen
Ulf beim
Testprogramm im Klima-
Wind-Kanal von Rail Tec
Arsenal.
Bild 3:
Beim Test im Klima-Wind-
Kanal heizen künstliche
Sonnen den Innenraum auf.
109 (2011) Heft 12
633

Fokus Forum
Zentrale Bahnenergieversorgung
in Deutschland
In Deutschland ist das Bahnstromleitungsnetz mit in die Trassendiskussion geraten. Gewisse Aussagen
zu dem Thema erfordern es, dazu einige Grundtatsachen, Zusammenhänge und Konsequenzen kurz zu
wiederholen.
Einführung
Bei den aktuellen Diskussionen zur so genannten
Energiewende und zu den dafür nötigen 380-kVoder
500-kV-Hochspannungsleitungen in Deutschland
ist das bestehende 110-kV-Bahnstromleitungsnetz
ins Blickfeld geraten. Wie immer wieder in den
letzten 60 Jahren taucht dabei der Gedanke auf,
den elektrischen 16,7-Hz-Betrieb auf dem DB-Streckennetz
dezentral, also direkt aus den 50-Hz-Drehstromnetzen
der öffentlichen Versorgung zu speisen.
Die Bundesnetzagentur (BNetzA) hat Mitte September
2011 eine Machbarkeitsstudie zur Verknüpfung
von Bahn- und Energieleitungsinfrastrukturen öffentlich
EG-weit ausgeschrieben, und zwar in drei
Losen je eine Studie
1. Technische Machbarkeit zur Nutzung des
Trassenraumes von Bahnstromleitungen für
Freileitungs- und Kabeltrassen der öffentlichen
Energieversorgung
2. Technische Machbarkeit der Dezentralisierung
des Bahnstromnetzes
3. Untersuchung der rechtlichen Rahmenbedingungen
Die Überschriften irritieren zunächst, aber in den
Aufgabenbeschreibungen sind dann auch die „ökonomischen
Anforderungen“ genannt. Angebotsfrist
und -öffnung war am 10. November 2011.
Schon im Vorlauf zum nunmehr amtlichen Stand
der Dinge kursierten seit Monaten zu diesem Komplex
Meldungen, Kommentare, Gerüchte und mehr
oder weniger kluge Gedanken und Vorschläge.
Durchweg kommen diese von Außenstehenden,
die den Eisenbahnbetrieb und die Zusammenhänge
nicht kennen oder außer Acht lassen. Deshalb ist es
notwendig, an Einiges zu erinnern – wobei absolut
nichts davon neu ist.
Bild 1:
Modulare Umrichteranlage Doberlug-Kirchhain 2 x 15 MW (Sammlung Be).
Bild 2:
Zweiseitig angeschlossenes Unterwerk 2 x 15 MVA (Foto: Manfred Lückert).
Infrastruktur
Umwandlung
Wenn mit Einphasenstrom 16,7 Hz betriebene Bahnen
dezentral aus einem 50-Hz-Drehstrom netz versorgt
werden sollen, muss die Energie an jeder Einspeisestelle
umgewandelt werden. Nach dem Stand
der Technik geschieht das mit statischen Umrichtern,
die komplexer und teurer sind als einfache Umspanner,
die nur Hochspannung 110 kV in Mittelspannung
15 kV transformieren (Bilder 1 und 2).
Die DB hat derzeit rund 180 solcher Unterwerke
(Uw). Davon sind rund 50 für die von 1991 bis 2010
etappenweise eröffneten Schnellfahrstrecken oder
für Strecken der Verkehrsprojekte Deutsche Einheit
neu gebaut. In der gleichen Zeit wurden Dutzende
älterer Uw teil- oder grunderneuert (Bild 3).
Pauschal geschätzt liegt in diesen Schaltanlagen
und Hauptumspannern rund 0,5 Mrd. EUR gebunden,
bei der von den technisch möglichen 40 Jahren
Anlagennutzungszeit erst durchschnittlich 10 Jahre
abgelaufen sind. Bis auf die 15-kV-Schaltanlagen
634 109 (2011) Heft 12

Forum Fokus
sind die Komponenten praktisch nicht anderweitig
nutzbar, nur der Kupferwert aus den Umspannern
wäre beachtlich.
Verteilung
Bis auf wenige Fälle an Netzausläufern sind alle Uw
an zwei oder mehr Bahnstromleitungen angeschlossen
(Bild 2). Wegen ihrer Zweckbestimmung gilt
für diese logischer Weise das oben Gesagte zum
Neubau und zur Erneuerung gleichermaßen (Bild 4).
Wenn die Einspeisungen gleich hoch verfügbar bleiben
sollen wie bisher, müssen alle diese zweiphasigen
Hochspannungsstromkreise durch dreiphasige
ersetzt werden.
Allein für die unmittelbaren Zuleitungen zu den
Uw bestehen Planfeststellungen von mehreren hundert
Kilometern Trasse und Grunddienstbarkeiten auf
tausenden Immobilien, und zwar für Bahnstromleitungen
mit ihrer geringeren Breite und Höhe, also
kleineren Masten und Fundamenten als für Drehstromleitungen
(Bild 5). Ob Umnutzungen hier ohne
neue Verfahren und Verhandlungen möglich sind,
wird eine der Studien zu untersuchen haben und
vielleicht sogar klären. Es ist aber nicht zu erkennen,
warum diese dann einfacher, schneller und erfolgreicher
ablaufen sollen als beim Bau neuer Leitungen.
Selbst Forderungen nach vorherigen neuen Raumordnungsverfahren
würden heute nicht überraschen.
Übertragung
Das gilt natürlich ebenso für die durchgehenden
Leitungen auf ihren rund 7 000 km Gesamttrassenlänge.
Überschlägig können hier 2 Mrd. EUR Wiederbeschaffungswert
bei etwa doppelt so langer
technischer Nutzungszeit vermutet werden wie bei
Schaltgeräten und Umspannern. Von den Leitungskomponenten
wären allenfalls Seile und Armaturen
weiter verwendbar.
Erzeugung
In das 16,7-Hz-Bahnstromnetz speisen derzeit als
DB-eigene Anlagen jeweils einige Umformer- und
modular aufgebaute Umrichterwerke und ein kleines
Laufwasserkraftwerk, vor allem aber
• jeweils ein Speicher- und ein Pumpspeicherwerk
sowie zwei Laufwerksketten,
• vier ältere und zwei neuere Wärmekraftwerke und
• zwei Großumrichteranlagen,
durchweg im Eigentum und Betrieb von sechs Großunternehmen
der Energiebranche. Dabei ist der Ersatz
der älteren Wärmekraft- durch Großumrichteranlagen
bestellt oder schon voll im Gange. Diese dann ganz
neuen sowie die beiden erst 15 und 12 Jahre alten
100-MW-Anlagen (Bild 6) werden bei dezentraler
Versorgung unbrauchbar, was die betroffenen Unternehmen
ähnlich werten werden wie die Stilllegungen
ihrer Kernkraftwerke. Das gilt auch für die 16,7-Hz-Generatoren,
-Maschinen umspanner und -Schaltanlagen
109 (2011) Heft 12
in den noch nicht einmal 20 Jahre alten Kraftwerken
Kirchmöser und Schkopau (Bild 7) sowie in allen
zehn Wasserkraftwerken und dem Pumpspeicherwerk
(Bild 8), es sei denn man installiert hier überall Umrichter
zum Umwandeln von 16,7 auf 50 Hz.
Bild 3:
Nach 35 Jahren Nutzungszeit
erneuertes Unterwerk
2 x 10 MVA (Sammlung Be).
Bild 4:
Erneuerung 75 Jahre alter
110-kV-Bahnstromleitung
(Sammlung Be).
Bild 5:
Hochspannungsleitungen 110 kV Bahnstrom (rechts) und Drehstrom (Foto: Bernd Hoyer).
635

Fokus Forum
Energiewirtschaft
Bei der zentralen Versorgung kann die Bahn freizügig
im gesamten Bundesgebiet einkaufen, das heißt die
Lieferanten im Wettbewerb auswählen und mit ihnen
langfristige Verträge schließen. Darüber hinaus
Bild 6:
Großumrichteranlage Karlsfeld (bei München) 50/16,7 Hz 2 x 50 MW mit Hochspannungsnetzknoten
Bahnstrom (vorne) und Drehstrom (hinten) (Foto: E.ON Netz GmbH).
Bild 7:
Maschinenhalle 16,7-Hz-
Kraftwerk Kirchmöser,
zwei Gasturbinen gruppen
je 55 MW (links und Mitte)
und Dampfturbinengruppe
50 MW (rechts)
(Foto: E.ON).
Bild 8:
Unterbecken und 110-kV-Bahnstromschaltanlage Pumpspeicherwerk Langenprozelten (bei
Gemünden am Main), Bahnstromleitungen Richtung Osten (Forto: Markus Rühl).
kann sie an 50-Hz-Strombörsen günstige Angebote
nutzen und die Energie daraus über jedes ihrer
eigenen Umformer- oder Umrichterwerke und ihr
Hochspannungsnetz einsetzen.
Bei dezentraler Versorgung scheidet dies aus und
die Marktpositionen verkehren sich ins Gegenteil,
was Einzelbezug und -abrechnung an bald 200 unverrückbaren
Einspeisestellen bedeuten kann. Weil
dafür die Ausgleichsfunktion des Bahnstromnetzes
fehlt, wird an jeder dieser Stellen eine Verrechnungsleistung
anstehen, in Deutschland üblich der
höchste Viertelstundenmittelwert, für die das Leistungsentgelt
zusammen mit dem Arbeitsengelt die
Energiekosten bestimmt.
Die Folgen sollen an einem einfachen realen
Fall demonstriert werden: Bild 9 zeigt von einem
Werktag die Stundenmittelwerte eines Uw
in einem Ballungsgebiet und eines Uw an einer
Abfuhr- oder einer Schnellfahrstrecke bei durchgeschalteten
Fahrleitungsnetzen sowie deren Summen.
Deutlich sieht man, wie günstig sich bei den
stark unterschiedlichen Quotienten von höchstem
1-h-Mittel wert zum 24-h-Mittelwert und damit zur
Tagesarbeit die Überlagerung auswirkt: Die drei
Wertepaare ergeben auf äquivalent 8 000 h/a hochgerechnet
die Benutzungskennzahlen 5 000, 6 400
und 5 500 h/a. Mit 1
/ 4
-h-Werten würden die Diagramme
differenzierter, prinzipiell aber gleichartig
aussehen. Der Effekt wird umso größer, je mehr Uw
von Fernverkehrsstrecken ihren Lastverlauf am Netz
zusammenführen.
Hinzu kommen Risiken aus bahntypischen Betriebsstörungen,
sei es durch interne Systemfehler
oder durch äußere Einwirkungen. Hierzu wieder
ein Beispiel: Auf einer Durchgangsstrecke möge
fahrplanmäßig alle 15 min ein Zug mit hoher Leistung
fahren. Nach einer Betriebsunterbrechung
sollen die rückgestauten Züge aber so rasch wie
möglich abgefahren werden. Normale Signaltechnik
erlaubt das im 5-min- und höherer Standard im
3-min-Abstand. Das 1 / 4
-h-Mittel ist dann dreimal
oder sogar fünfmal so hoch wie normal, während
sich die Tagesarbeit bei gleicher Zugzahl nicht
ändert. Diese Leistungsspitze, die dann auch noch
von einem Uw-Anschluss zum nächsten und dabei
vielleicht sogar von einem Energieversorger zum
anderen weiterwandert, muss die Bahn entweder
vorsorglich überall bestellen und bezahlen, ohne sie
vielleicht im Jahreslauf beanspruchen zu müssen,
oder es wird eine teure Überschreitungspönale fällig.
Im bahneigenen Hochspannungsnetz dagegen
prägt sich eine solche regional wandernde Spitze in
der sowieso ständig wechselnden, um ein bis zwei
Zehnerpotenzen höheren Gesamtlast überhaupt
nicht aus. Ähnliche Situationen entstehen, wenn
während der Festtagsverkehre am Jahresende und
-wechsel extreme Kälte plötzlich viel Zugheizleistung
erfordert.
636 109 (2011) Heft 12

Forum Fokus
50
MWh/h
40
30
20
W •
W •
10
0
200
%
150
100
•
W med
50
0 0 6 12 18 24 0 6 12 18 24 0 6 12 18 24
Uhrzeit Uhrzeit Uhrzeit
Bild 9:
Werktagsstundenmittelwerte Unterwerke in Ballungsknoten (links) und an Abfuhrstrecke (Mitte) sowie Summen (rechts), jeweils absolut
(oben) und auf Tagesmittelwerte bezogen (unten), Abbau des höheren Stundenmaximums um 10 %.
Lastregelung
In den 50-Hz-Netzen der öffentlichen Versorgung
muss die Frequenz mit Rücksicht auf empfindliche
Verbraucher sehr genau eingehalten werden. Deshalb
nennt die einschlägige Norm dafür als gewöhnliche
Toleranz ±1 %. Die bahntypischen Lastwechsel
im Sekundenbereich durch Aufschalten, Abschalten
oder sogar Umschalten in Rückspeisebremsbetrieb
erreichen heute bei Einzelzügen wie ICE 1, S-
Bahn-Langzügen und schweren Güterzugen ständig
±10 MW, in den einzelnen Uw überlagert also regelmäßig
ein Mehrfaches davon. Bei dezentraler Versorgung
beansprucht das die 50-Hz-Frequenz regelung
erheblich. Elektrische Triebfahrzeuge sind dagegen
viel robuster gegen Frequenzschwankungen. Bei der
Vorsorgung aus dem bahneigenen Hochspannungsnetz
sind deshalb +2 % und sogar –3% zugelassen.
Dieses, übrigens mit den gleichartigen in Österreich
und der Schweiz verbunden, gleicht nicht nur die
kurzzeitigen Spitzen großräumig aus, sondern kann
auf die Laständerungen wesentlich elastischer und
mit viel geringerem technischen Aufwand reagieren.
Fazit
Übergang zur dezentralen Versorgung verteuert
die Traktionsenergie, steigert also die Betriebskosten,
erzwingt höhere Beförderungspreise, schwächt
die Wettbewerbslage der Bahn und wirkt somit
dem Ziel entgegen, mehr Verkehr von der Straße
und aus der Luft auf die Schiene zu bringen.
Wegen der energie- und betriebswirtschaftlichen
Vorteile betreiben viel mehr Bahnen weltweit eigene
Hochpannungsnetze als landläufig bekannt ist;
näher liegende Beispiele sind die S-Bahnen Berlin
und Hamburg mit ihren eigenen Mittelspannungs-
Kabelnetzen.
Von den zentralen Bahnstromversorgungsanlagen
ist der allergrößte Teil für eine dezentrale
Versorgung unbrauchbar, wobei wiederum große
Anteile ziemlich bis ganz neu sind. Eine Vernichtung
dieser Vermögenswerte bei der Eisenbahn des
Bundes, aber auch bei einigen großen Versorgungsunternehmen
müsste volkswirtschaftlich erst noch
erklärt werden.
Uwe Behmann
109 (2011) Heft 12
637

Fokus Forum
Bahnfrequenz in Deutschland
Bei der Leitungstrassendiskussion ist sogar die Idee wieder geäußert worden, den elektrischen Bahnbetrieb
in Deutschland von 16,7 Hz auf 50 Hz umzustellen. Auch hierzu muss offenkundig an Fakten
und Konsequenzen erinnert werden.
Bild 1:
Eigenmassen (jeweils
links) und Bremsgewichte
von ICE-Triebkopf (links)
und Regio-Lokomotive
(rechts) (Fotos: Ludwig
Hartmann).
Einführung
Die elektrische Ausrüstung auf 20 000 km Strecken,
das heißt über etwa 45 000 km Gleisen des DB-
Netzes ist für 1 AC 15 kV 16,7 Hz bemessen. Die
Anlagen wurden und werden seit 1911 bis heute dafür
gebaut und erneuert. Obwohl sie damit de facto
so zementiert sind wie die Gleise und Weichen mit
ihrer Spurweite 1 435 mm, wird immer wieder daran
herumgestochert.
Neuester Anlass dafür ist die aktuelle Leitungsdiskussion,
in der die Bundesnetzagentur jetzt einen
Studienauftrag über mögliche Nutzungen des
Bahnstromleitungstrassen aufgelegt hat. Die Frequenz
im Fahrleitungsnetz wird dabei überhaupt
nicht erwähnt. Dieses Thema wird vielmehr von
Dritten hinein- und hochgespielt. Vordergründig
soll damit vermieden werden, dass bei dezentralen
Einspeisestellen von 50 auf 16,7 Hz umgewandelt
werden muss; über Hintergründe darf spekuliert
werden. Wie bei dem Leitungstrassenthema fehlen
aber auch hierbei Kenntnisse oder Einsichten in Tatsachen
und Zusammenhänge, und zwar nicht nur
in technische und wirtschaftliche, sondern auch in
naturgesetzliche.
Physik, Technik und Betrieb
Einphasiger Leistungsbedarf elektrischer Bahnen
beeinträchtigt die Spannungsqualität in speisenden
Drehstromnetzen so, dass Gegenmaßnahmen erforderlich
sind. Eine besteht darin, die Unterwerke
(Uw) mit höherer Spannung zu versorgen als mit
110 kV wie es für 30 MW symmetrische Wirkleistung
bei Weitem ausreichen würde. Nachdem Leitungen
für 220 kV nicht mehr neu gebaut werden,
kommt dafür nur 380 kV infrage, was nicht nur die
Investitionen in die Höhe treibt; wieso dafür die
Raumordnungs- und die Planfeststellungsverfahren
sowie die privatrechtlichen Regelungen einfacher,
schneller und erfolgreicher ablaufen sollten als für
neue Übertragungsleitungen, erschließt sich auch
hier nicht.
Ferner muss man die Uw zyklisch wechselnd
anschließen und kann deshalb das Fahrleitungsnetz
nicht mehr großflächig durchschalten, sondern muss
es in relativ kurzen Abständen mittels aufwändiger
Schutzstrecken in der Oberleitung in lauter Inseln
auftrennen. Soweit hieran überhaupt gedacht wird,
liest man das als nebensächlich abgetan. Dabei ächzen
Bahnen, die bisher damit leben müssen, unter
den Unzuträglichkeiten und suchen nach Linderung.
Das regelmäßige Aus- und Einschalten der Triebfahrzeuge
an diesen Stellen, je nach Geschwindigkeit
fast im Minutentakt, birgt nämlich ein permanentes
Risiko, dass es durch Fehlhandlungen oder unglückliche
Umstände zu Betriebsstörungen oder sogar
Sachschäden kommt.
Diese Netzgestalt schränkt auch die Nutzung
rückgespeister Bremsenergie ein. Im aufgetrennten
Fahrleitungsnetz ist es natürlich weniger wahrscheinlich
als im durchgeschalteten, dass die
Bremsleistung eines Zuges andere Züge erreichen
kann. Den Pfad zurück in das Hochspannungsnetz
verbieten viele Netzbetreiber im Ausland, was
ein totales Verdikt für die Netzbremse bedeuten
kann. In Deutsch land hat sich diese Frage bisher
überhaupt nicht gestellt, während im DB-Fahrleitungsnetz
derzeit rund 10 % der von den Triebfahrzeugen
aufgenommenen Energie von diesen
wieder zurück fließen und entweder gleich im
Fahrleitungsnetz oder ausnahmsweise auf dem Weg
über das bahneigene 110-kV-Netz wieder genutzt
werden. In diesem Umfang werden hierzulande
also Bezugsmengen aus zentraler Primärerzeugung
oder Umwandlung gespart.
Ferner sind im aufgetrennten und fremd versorgten
Fahrleitungsnetz die elektrischen Triebfahrzeugbremsen
nicht so hochgradig zuverlässig und
verfügbar wie im durchgeschalteten. Es erscheint
deshalb ausgeschlossen, dass man ihre Wirkung
beim Gesamtbremsvermögen der Züge mitrechnen
darf wie bei der DB (Bild 1). Das bedeutet in großem
Ausmaß niedrigere zulässige Geschwindigkeiten der
Reisezüge, sei es punktuell oder für bestimmte Zuggattungen
generell, also längere Fahrzeiten und
dadurch geschmälerte Attraktivität, vor allem aber
638 109 (2011) Heft 12

Forum Fokus
erhöhten Bedarf an Fahrzeugen und Zugpersonal
und somit steigende Kosten.
Schließlich erfordern die einseitige Speisung
der Fahrleitungen und deren dreifache Reaktanz
bei 50 Hz schon im Regelbetrieb dichtere Uw-Abstände
als bei 16,7 Hz, von Redundanzfragen noch
ganz zu schweigen. Dabei können sich als vernünftige
Uw-Abstandsteilung entlang der Fernstrecken
Werte ergeben, bei denen die bisherigen Standorte
nicht mehr passen; deren elektrische Ausrüstungen
fielen allerdings sowieso ganz dem Recycling
anheim. Die Genehmigungs- und Gestattungsprobleme
und -proze duren – siehe oben – vermehren
sich also weiter.
Das Zweispannungssystem kann dies teilweise
umgehen, es erfordert aber für das Mitführen der
Negativleiter neue Fahrleitungsmasten und Fundamente
entlang der gesamten Strecken und zwischen
jeweils zwei Uw drei bis fünf oder noch mehr Autotransformatorstationen
(Bild 2).
Um den Mehrbedarf an Uw zu begrenzen, wird
auch gerne die Fahrleitungsspannung 25 kV vorgeschlagen.
Dafür sind im DB-Netz rund zwei Millionen
Isolatoren, davon hunderttausende neu und
praktisch nicht anderweitig nutzbar, durch größere
zu ersetzen. An zahllosen Stellen besonders im
Altnetz muss der Fahrdraht für den größeren elektrischen
Sicherheitsabstand zur Fahrzeugumgrenzungslinie
höher gelegt werden. Ob vorhandene
Stützpunkte das geometrisch erlauben und ob Masten
und Fundamente die größeren Lastmomente
ertragen, muss in rund einer Million Fälle einzeln
geprüft werden. Noch schlimmer ist, dass unter tausenden
Brücken und in hunderten Tunneln der lichte
Raum erweitert werden muss, um auch hier den
größeren Sicherheitsabstand zwischen festen und
Spannung führenden Teilen zu schaffen, besonders
denen der Stromabnehmer, und zwar ausgehend
von der erhöhten Fahrdrahtlage.
An einen Komplex wird meist überhaupt nicht
gedacht, nämlich die elektromagnetische Verträglichkeit
mit anderen Anlagen der Bahn und Dritter.
Bei unveränderten geometrischen Verhältnissen
und Stromstärken der Triebfahrzeuge wachsen die
Grundwellenbeeinflussungen durch Betriebsströme
in erster Näherung frequenzproportional, also bei
50 Hz auf dreifache Beträge. Diese halten auch länger
an, weil sich die Ströme nicht mehr mit wachsender
Entfernung vom Uw zum nächsten aufteilen
Bild 2:
Autotransformatorstation 50/25 kV mit zweipoliger Schaltungskonfiguration für Zweispannungssystem
(Foto: Kema).
Kommentar
„Alles schon mal dagewesen“ (Ben Akiba), und zwar nicht nur einmal. Zuerst musste die damalige DB in den 1950er Jahren
gegen erbitterte Attacken interessierter Wirtschaftskreise durchkämpfen, ihr aus der Vorkriegszeit überkommenes autarkes
16 2 /3-Hz-Bahn stromversorgungssystem von Süddeutschland aus weiterzubauen. Später tauchten diese Vorstöße dann so
regelmäßig wieder auf wie Nessie im Loch Ness, und auch die SBB musste erst kürzlich einen solchen Anschlag überstehen.
Angesichts 56 000 km bestehender 50-Hz-Hochspannungsleitungen in Deutschland, davon zwei Drittel 110 kV und ein
Drittel 380 oder 220 kV, ist das Debattieren über 7 800 km 110-kV-Bahn strom leitungen befremdend; die Frequenzfrage anzusprechen
ist weltfremd.
Die kursierenden Ideen sind auch konträr zu aktuellen und international für interessant befundenen Vorschlägen, alle
Mängel der klassischen 50-Hz-Versor gung von Bahnen mittels systematischem Einsatz von Umrichtern zu überwinden, womit
die Bahnfrequenz auch bei dezentraler Versorgung von der Landesnetzfrequenz zu entkoppeln ist und die Vorteile niedriger
Frequenz nutzbar werden.
Es ist zu hoffen, dass die eine oder andere erstaunliche Veröffentlichung heute nur eifriges akademisches Streben ist, möglichst
klug alle erdenklichen theoretischen Varianten zu präsentieren, und nicht der „klientel-getriebe ne“ Versuch, die aktuelle
Engpasssituation auszunutzen und der größten europäischen Bahn ihre Energieautarkie wegnehmen zu lassen. Noch besser
ist es, wenn solche Debatten gar nicht mehr angezettelt werden.
Be
109 (2011) Heft 12
639

Fokus Forum
und verlagern, sondern bis zur Trennstelle und ab
dieser in voller Höhe anstehen. Bei 25 kV vermindern
sich diese Einwirkungen auf nur noch knapp das
Doppelte gegenüber 16,7 Hz. In jedem Falle werden
also neue Schutzmaßnahmen in unabsehbarem Umfang
fällig, zunächst bahn energieseitig in Form von
Rückleitern, die wiederum stärkere Fahrleitungsmasten
und Fundamente erfordern, aber vielfach auch
an den gestörten Anlagen. Das würde die gesamte
Signaltechnik und Fernmeldetechnik sowie fallweise
EDV der Bahn treffen.
Für die elektrischen Schutz streifen und für die
Beeinflussungen entlang der Strecken sowie für die
meistens Dritten gehörenden Überquerungsbauwerke
sind die Maßnahmen anlässlich der Elektrifizierung
für den Betrieb mit 15 kV 16 2 /3 oder 16,7 Hz
und überwiegend ohne Rückleiter oder Spannung
führende Negativ leiter bemessen, planfestgestellt
und vereinbart. Für 50 Hz und erst recht für 25 kV
oder gar 50/25 kV müssten also neue Verfahren
entlang aller 20 000 km Bahntrassen durchgeführt,
neue Vereinbarungen mit betroffenen Eigentümern
geschlossen und diese entschädigt werden; dagegen
verblasst das Schreckgespenst der Verfahren für
schätzungsweise bis 300 neue Höchstspannungszuleitungen,
ihres Verlaufes und ihrer Ergebnisse.
Hintergrund: Bremsgewicht
Das Bremsgewicht von Eisenbahnfahrzeugen
oder addiert von Zügen ist eine Maßzahl für
deren resultierendes Bremsvermögen bei ungleichförmigem
Bremskraftverlauf von einer
bestimmten Höchstgeschwindigkeit bis zum
Stillstand. Es wird ganz und gar unphysikalisch
in t angegeben, ist aber höchst praktikabel
und seit etwa 1930 international eingeführt.
Vereinfacht gesagt gelten für den Einsatz der
durchgehenden Druckluftbremse die Werte R
im Schnellzug-, P im Personenzug- und G im
Güterzugbetrieb. Bei der DB kommen durch
die hohe Wirkung der Widerstands- wie der
Netzbremsen elektrischer Triebfahrzeuge die
+E-Werte dazu. In großem Ausmaß erlauben
erst diese Werte höhere Zuggeschwindigkeiten;
bei unwirksamer E-Bremse gelten Geschwindigkeitsbeschränkungen.
Erst jeweils danach können abschnittsweise die
Fahrleitungs- und die Bauwerksarbeiten beginnen,
die bei laufendem Betrieb Geschwin digkeitsbeschränkungen,
Gleis- oder Streckensperrungen,
Umleitungen, andere Betriebsbehinderungen und
Mehrbedarf an Ressourcen oder Kürzungen beim
Zugangebot bedingen und sich auf den 20 000 km
Strecken nur in Jahrzehnten abwickeln lassen werden.
Offenkundig fehlen Vorstellungen darüber, in
welchem Ausmaß der Bahnbetrieb hierdurch belastet
würde.
Zu den Komplikationen dabei zählen auch wandernde
Schutzstrecken in den Oberleitungen zum
Trennen umgestellter von nicht umgestellten Netzbereichen.
Parallel dazu wird eine ganze Generation
von Zweifrequenztriebzügen und -lokomotiven benötigt,
während mehrere tausend großenteils neue
16,7-Hz-Fahrzeuge nicht mehr freizügig oder gar
nicht mehr einsetzbar werden.
Spannend würden schließlich noch die Reaktionen
der schweizerischen, der österreichischen
und der vielen dritten Bahnunternehmen, wenn
sie durch die Technik diskriminiert werden und
entweder neue Trieb fahrzeuge kaufen oder vom
Wettbewerb auf deutschen Strecken aussteigen
müssen. Zwar müssen sie fallweise für 0,1 bis
0,2 Mio. EUR pro Lokomotive ETCS einbauen lassen,
können aber dafür schneller fahren und bekommen
mehr Fahrplantrassen und es ist etwas
Anderes, ob sie pro Stück 3 Mio. EUR nicht abgeschrieben
entsorgen und für 5 Mio. EUR nichtsnutzig
neu kaufen müssen.
Fazit
In noch viel größerem Umfang als beim Abschaffen
der zentralen Versorgung würden beim Wechseln
der Frequenz und der Spannung Vermögenswerte
vorzeitig vernichtet, und es würden geschätzt einige
Milliarden Euro neu ausgegeben. Zusätzlich
würden jahrzehntelang Bauarbeiten auf den Strecken
den Betrieb beeinträchtigen und verteuern.
Von all dem hätte die Bahn nicht den geringsten
Nutzen, und volkswirtschaftlich könnte man es
allenfalls als Maßnahme zur Arbeitsbeschaffung
betrachten.
Uwe Behmann
640 109 (2011) Heft 12

Fokus Report
Maglev 2011 in Südkorea
Ein Bericht über die 21. Internationale Maglev-Konferenz (Maglev 2011) vom 10.–13.10.2011
im südkoreanischen Daejeon und ihre anwendungs- und forschungstechnologischen Schwerpunkte.
Ziel der Maglev-Konferenzen über Magnetschwebebahnsysteme
und Linearantriebe ist es, eine Plattform
für den internationalen Wissensaustausch zwischen
Forschung und Systementwickler, Betreibern
und Planern auf dem Gebiet der Magnetbahnsysteme
zu ermöglichen und den Stand der Technik
aufzuzeigen. Unter dem Schlagwort Green Mobility
zeigt die Magnetschwebetechnik im Vergleich zu
bestehenden konventionellen Bahnsystemen deutliche
Vorteile
• mit geringerem Flächenverbrauch durch die aufgeständerte
Fahrwegbauweise,
• bei den Investitionskosten durch die Verringerung
von Tunnelbaukosten,
• im Fahrkomfort durch Vibrationsarmut,
• bei den Umwelteffekten durch geringere Schallemissionen,
• bei den Betriebskosten durch niedrigere Instandhaltungskosten
aufgrund der Berührungsfreiheit
von Fahrweg und Fahrzeug bis auf die Stromabnehmer,
• mit geringerer visueller Beeinträchtigung der Umgebung
durch eine schlanke Fahrwegbauweise
und
• durch Nutzung erneuerbarer Energien (Ressourcen,
Trassen).
Die 21. Internationale Maglev-Konferenz Maglev
2011, die nach dreijähriger Pause auf die Maglev-
Konferenz in San Diego, USA, folgte und vom 10.–
13. Oktober 2011 in Daejeon, Südkorea, stattfand,
wurde vom Korea Institute of Machinery & Materials
(KIMM) – Zentrum des koreanischen Magnetbahnprogrammes
für den Nahverkehr –, dem Korea
Railroad Research Institute (KRRI) sowie mehreren
Universitäten organisiert. Die Veranstaltung unter
der Leitung des Direktors der Kookmin Universität,
Prof. Douyoung Chan, stand unter dem Motto „Go
Green! Go Maglev!” (Bild 1). Damit verbunden war
das Ziel, die Magnetbahn insbesondere im Nahverkehr
als umweltverträgliches Verkehrssystem für eine
nachhaltige Mobilität zu präsentieren.
Bild 1:
Titelbild zur 21. Maglev 2011,
Daejeon (Foto: KIMM).
Korea kamen. Die asiatischen Staaten Korea, China
und Japan dominierten verständlicherweise mit
rund 90 % der Teilnehmer. Aus Deutschland waren
9 Fachvertreter angereist, die übrigen Teilnehmer kamen
aus den USA, der Schweiz, Brasilien, Südafrika,
Italien, Polen und Russland.
Die Konferenz fand an zwei Tagen im Convention
Center in Daejeon statt und bestand aus
Tagungsveranstaltungen mit Plenar- und Fachvorträgen
sowie einem Tag mit zwei technischen Besichtigungen
im KIMM inklusive einer Fahrt mit dem
Maglev-Incheon-Prototyp-Fahrzeug sowie im KRRI.
Die forschungstechnologischen Schwerpunkte der
Veranstaltung lagen auf den Gebieten der Hochtemperatursupraleitung
für Magnete sowie der Linear-
Ablauf und Inhalt der 21. Maglev-
Konferenz
Insgesamt hatten sich rund 200 Teilnehmer aus
17 Nationen angemeldet, wovon etwa 70 % aus
Bild 2:
UMT 2 Fahrzeug in Daejeon (Foto: L. Holloway).
642 109 (2011) Heft 12

Report Fokus
motorantriebssysteme. Das Programm umfasste insgesamt
37 Vorträge zu den sieben Themenbereichen
• Magnetbahnentwicklung, Projekte und Betriebsergebnisse
der weltweiten Anwendungen im
Hochgeschwindigkeits- und Nahverkehrsbereich,
• Fahrzeuge sowie Tragen und Führen,
• Fahrweg und Infrastruktur,
• Planungs- und Machbarkeitsstudien,
• Sicherheit und Betriebsleittechnik,
• Neue Ideen für Maglev,
• Antrieb, Linearmotoren und Energieversorgung.
lang, besitzt eine Dreiwege-Weiche (Bild 3), zwei
Stationen, zwei Abschnitte mit Neigungen von 4 und
6 % (Bild 4), Kurven mit bis zu minimal 60 m Radius.
Das Zwei-Sektionsfahrzeug (Bilder 5 und 6) kann mit
einer Betriebsgeschwindigkeit von bis zu 75 km/h
Die Mehrzahl der Vorträge wurde von chinesischen
und US-amerikanischen Teilnehmern gehalten. Auch
aus dem Iran kam ein Beitrag zu dem Systemvergleich
Rad/Schiene-Magnetbahn. Ergänzt wurden
die Vorträge durch 57 Poster-Präsentationen,
die zeitversetzt durchgeführt wurden. Die Mehrzahl
der Präsentationen stammte von koreanischen
Forschungsinstitutionen. Daraus wird deutlich, wie
schnell Korea als jüngstes Mitglied der Maglev Community
den Wissensvorsprung anderer Nationen
annähernd aufgeholt hat.
Bild 3:
Dreiwege-Weiche des
Maglev-Systems auf
dem KIMM-Gelände
(Foto M. Retzmann).
Schwerpunkte der Konferenz
Das Thema Anwendung und Marktpotenziale für
Magnetbahnsysteme wurde in Plenarvorträgen sowie
an konkreten Machbarkeitstudien wie zum Beispiel
Anwendungsplanungen für die Magnetbahn auf der
Insel Teneriffa durch das Institut für Bahntechnik (IFB)
beziehungsweise als Nahverkehrssystem am Incheon
International Airport präsentiert. Ergänzt wurde dieser
Teil durch die Ergebnisse aus dem Betrieb der chinesischen
Transrapid-Strecke in Pudong, Shanghai.
Ein Schwerpunkt der Konferenz und der sich anschließenden
Gespräche lagen gemäß des Mottos
der Veranstaltung auf Entwicklung und Einsatz der
Magnetschwebetechnik für den Nah- und Regionalverkehr.
Konkrete Beispiele für Nahverkehrsmagnetbahnen
sind das HSST/LINIMO-System in Nagoya,
Japan, der Bau einer Magnetbahndemonstrationsstrecke
am Flughafen Incheon in Südkorea sowie
drei unterschiedliche Technologieentwicklungen in
China. Diese verlaufen zurzeit zwar eher zögerlich,
werden aber trotzdem neben der chinesischen Transrapid-Schnellbahntechnologie
parallel fortgeführt.
Das erste koreanische Magnetbahnprototypfahrzeug
Urban Transit Maglev 1 (UTM 1) wurde 1998
in Zusammenarbeit von KIMM und Hyundai-Rotem
entwickelt und erprobt. Der im Jahr 2005 entwickelte
Nachfolgeprototyp UTM 2 ist seit 2008 auf dem Gelände
des National Science Museums als Shuttle in
Betrieb (Bild 2). Die Teststrecke beim KIMM, auf der
gegenwärtig der Prototyp für die Incheon Demonstrationsstrecke
in Betrieb genommen wird, ist 1,3 km
109 (2011) Heft 12
Bild 4:
Maglev-Strecke mit Längsneigungsabschnitten (Foto: M. Retzmann).
Bild 5:
Prototyp Fahrzeug für Demonstrationsstrecke auf KIMM-Testanlage (Foto: M. Retzmann).
643

Fokus Report
Bild 6:
Rotem-Demonstrationsfahrzeug im Bahnhof auf dem KIMM-Gelände
(Foto: M. Witt).
verkehren. Demonstriert wurde die bisher erreichte
technische Leistungsfähigkeit anschaulich im Rahmen
einer Besichtigung und einer Mitfahrt (Bild 7).
Die koreanischen Vertreter berichteten umfassend
über den Stand der Entwicklung in den Bereichen
Fahrzeug, Tragen und Führung sowie Antrieb und
Linearmotor für das im Bau befindliche kommerzielle
Magnetbahn-Nahverkehrssystem am Flughafen Incheon,
das eine Länge von 6,5 km mit Doppelspur
umfassen wird und vom Flughafen Verkehrszentrum
zum Yongyu Touristenfreizeitzentrum führt (Bild 8). Es
soll im Jahr 2012 baulich abgeschlossen sein und 2013
in Betrieb gehen. Die Auslegungsgeschwindigkeit für
ein Zwei-Sektionsfahrzeug für 115 Passagiere pro Sektion
soll 110 km/h betragen. Es sind sechs Stationen
und ein Depot geplant. Insgesamt sind 400 Mio. USD
für die Finanzierung vorgesehen, davon finanziert der
Staat 60 % und der Flughafen die restlichen Anteile.
Prof. Eisuke Masada, der Doyen der Maglev-Konferenzen,
gab in seinem Vortrag einen umfassenden
Überblick auf 100 Jahre Magnetbahnentwicklung
von den Anfängen der Magnetschwebetechnik in
Deutschland unter Wilhelm Kemper und dem Supraleitungsforscher
Emile Bachelet in den USA bis
hin zu den heutigen Entwicklungslinien Transrapid,
Supraleitende Supermagnetbahn und den Maglev-
Nahverkehrsentwicklungen in den verschiedenen
Ländern. Er sieht insbesondere in den Wirtschaftskorridoren
und den Megastädten im asiatischen
Raum Chancen für die Anwendung der Magnetschwebetechnik.
In Japan setzt man seit Jahrzehnten auf die Entwicklung
der supraleitenden Magnetbahn MLX zwischen
Tokyo und Osaka und plant die Eröffnung der
Chuo Shinkansen-Strecke zwischen Tokyo und Nagoya
in 2027 und die volle Streckeninbetriebnahme
zwischen Tokyo und Osaka bis 2045. Zurzeit werden
verschiedene Trassenvarianten für die 550 km lange
Strecke untersucht. Die Auslegungsgeschwindigkeit
soll 600 km/h betragen und die Investitionskosten
werden auf rund 80 Mrd. EUR geschätzt. Derzeit
wird die Verlängerung der Teststrecke in Yamanashi
von 18,4 auf 42,2 km vorbereitet. Hinsichtlich
Versuchsfahrzeuge ist in Japan klotzen statt kleckern
angesagt; sage und schreibe 14 verschiedene
Vorserienfahrzeuge sollen getestet werden, um die
optimale aerodynamische Fahrzeugform zu finden.
Das entscheidende Kriterium für die weitere Planung
ist aber, dass die Central Japan Railway Co. voll hinter
der Entwicklung steht, ein Verhalten und eine
Weitsicht, welche man sich durch den damaligen
vorgesehenen Betreiber auch für die deutsche Transrapidtechnik
gewünscht hätte. Hieran zeigt sich
unter anderem auch die fast über 50 Jahre reichende
Tradition zur kontinuierlichen Weiterentwicklung des
japanischen Schnellbahnsystems, für das alle Register
neuer Technologien gezogen werden, ohne dass
gescheiterte Börsengänge über Weh und Ach von
Langfristinvestitionen entscheiden.
Die Vorträge aus den USA enthielten einerseits visionäre
Magnetbahnplanungen in den USA zum Aufbau
eines nationalen Magnetbahnnetzes über 28 800 Meilen.
Andererseits vermittelte der Beitrag von Maglev-
Transport Inc. USA eine realistische Einschätzung zu
den aktuellen Planungen für Fern- und Nahverkehrsbahnen
in den USA, deren Planungsstand sowie finanziellen
Konditionen und zeitlichen Perspektiven. Der
Schwerpunkt liegt weiterhin auf den Hochgeschwindigkeitsanwendungen.
Neu hinzugekommen zu den
Bild 7:
Innenraum des Maglev-Fahrzeugs von Rotem (Foto: M. Retzmann).
644 109 (2011) Heft 12

Report Fokus
Bild 8:
Die geplante Maglev-Demonstrationsstrecke am Incheon International Airport im Überblick; aus der aktuellen Urban-Maglev-
Programmbroschüre (Grafik: KIMM).
bisher diskutierten Projekten ist eine Verbindung in
Colorado. Insgesamt werden aber die Chancen bei US-
Regierungsstellen eher zurückhaltend bewertet, und es
gibt kein Go-ahead für irgendein Projekt.
Die chinesischen Vorträge betrafen sowohl die
seit 2004 in Betrieb befindliche Magnetbahnstrecke
in Shanghai als auch neue Forschungsaktivitäten
an Universitäten und Forschungsinstituten
zum Thema Hochtemperatursupraleitung
(77 K). Gegenwärtig erhält die chinesische Seite
noch technische Unterstützung sowie Ersatzteile
für Komponenten durch die deutsche Transrapid-
Systemindustrie. Es wurden in Gesprächen am
Rande der Konferenz auch vorhandene Probleme
erwähnt, so zum Beispiel die Setzungen an den
Trägern des von chinesischer Seite erstellten Fahrwegs.
Sie sind inzwischen teilweise so gravierend,
dass sich dies spürbar im Fahrkomfort äußert.
Der Fahrzeugkomfort wurde inzwischen durch
chinesische Eigenentwicklungen verbessert. Die
Klimaanlagen wurden ersetzt und der Kabinenschall
reduziert. Gleichzeitig haben ungünstige
Umfeldbedingungen wie der Betrieb einer parallelen
U-Bahnstrecke zwischen dem alten Flughafen
Hongqiao und dem neuen Flughafen Pudong
erheblich negativen Einfluss auf das Verkehrsaufkommen
und das Betriebsergebnis auf der Magnetbahnstrecke
genommen. Mit Verlängerung der
Transrapid-Strecke bis zum Flughafen Hongqiao ist
auch auf dem bisherigen Streckenabschnitt Long
Yang Road Station – Flughafen Pudong wieder ein
deutlich höheres Verkehrsaufkommen zu erwarten.
In China sind derzeit drei Magnetbahnsysteme für
den mittleren und niedrigen Geschwindigkeitsbereich
in der Entwicklung. Die Verlängerung der Transrapid-
Strecke in Pudong ist in der politischen Diskussion.
Aufgrund des jüngsten Unglücks auf der Rad/Schiene-
Hochgeschwindigkeitsstrecke Beijing – Shanghai verzögern
sich jedoch die notwendigen Entscheidungen
für die Anwendung der Magnetbahnsysteme.
Die deutschen Beiträge befassten sich mit folgenden
Themen:
• Implementierungsstrategien für Transrapid-Projekte
von Thyssen-Krupp-Transrapid
• Entwicklung von Fahrwegstrukturen von Max Bögl
für Magnetbahnen
• Magnetbahnsystem auf der Insel Teneriffa (IFB)
• Vergleich von Entwurfsparametern für den Fahrweg
von Magnetbahnen und Rad/Schiene-Verbindungen
im Hinblick auf Trassierung, Betrieb und
Kosteneffizienz (International Maglevboard e. V.)
Die Ergebnisse des staatlich und industriell finanzierten
Weiterentwicklungsprogrammes in den Bereichen
Fahrzeug, Antrieb und Betriebsleitsystem (siehe
Berichte zur 19. und 20. Maglev-Konferenz [5; 6])
wurden inzwischen von der Bau- und Systemindustrie
weitergeführt und mündeten in
109 (2011) Heft 12
645

Fokus Report
• eine ganzheitliche kostenreduzierte Fahrweg- und
Fahrwegausrüstungsmanufaktur mit hohem Vorfabrikationsgrad,
• mittlere Systemkosten in Höhe von ca. 30 Mio. EUR
pro Doppel-Kilometer,
• Simplifizierung der Schnittstellen zwischen Fahrzeug,
Fahrweg und Antrieb,
• reduzierte Bau- und Errichtungszeiten,
• deutlich reduzierte Fahrweginspektionskosten sowie
• Off-the-shelf-Komponenten mit deutlich geringeren
spezifischen Beschaffungskosten.
Zurzeit werden für das Transrapid-System drei Anwendungsstrecken
diskutiert. Das sind eine Verbindung
des Nord- mit dem Südteil der Insel Teneriffa,
die Verbindung der beiden Großstädte Rio de Janeiro
und Sao Paulo in Brasilien, die als PPP-Konzept realisiert
werden soll, sowie eine private Initiative für eine
Magnetbahn-Strecke in der Türkei. In diesem Kontext
sei verwiesen auf den Artikel von Prof. Peter Mnich
[4], wo unter dem Titel Letzte Chance in Europa auf
die aktuelle Situation der Anwendungsplanungen
und technologischen Entwicklungslinien eingegangen
wurde.
Von Seiten des brasilianischen Forschungsinstituts
von Prof. Richard Magdalena Stephan wurde über
den Stand der Entwicklung des Nahverkehrssystems
Maglev-Cobra (schlangenartiger Gliederzug) auf Basis
supraleitender Magnete berichtet. Gegenwärtig
existiert nur eine 5 m lange Versuchsstrecke, die
bis 2014 aber auf 200 m Länge erweitert und aufgeständert
über eine Straße zur Verbindung zweier
Campusanlagen geführt werden soll.
Vertreter der Firma SwissRapide stellten ihre Überlegungen
zum SwissRapideExpress vor, einem Magnetbahnsystem,
das technisch auf dem Transrapid-
System basiert. Es soll die Schweiz mit kleinsten
Taktzeiten von bis zu 5 min erschließen. Erste Streckenüberlegungen
gibt es zu Bern – Zürich und Genf
– Lausanne. Verbunden ist damit eine neue Form
der Projektrealisierung durch Einbezug von Privatinvestitionen
für öffentliche Infrastrukturprojekte. Das
bisherige, von der Universität Lausanne verfolgte
Swissmetro Projekt Magnetschwebebahn in teilevakuierten
Tunneln mit kleinem Durchmesser wurde bereits
2009 beendet.
Auf dem Gebiet neuer Ideen ist eine Präsentation
zu einem besonders unkonventionellen Transportkonzept
aus Südafrika, dem so genannten Maglev-
Tube Puckpodcar hervorzuheben. Dabei soll eine
Kapsel, die für die Beförderung von Personen und
gegebenenfalls auch alternativ für den Transport
von Fracht verwendbar sein soll, zwischen zwei
kreuzartig diagonal angeordneten Trägern gelagert
werden. Die Kapsel wird mittels je zwei an den jeweiligen
Trägerenden angebrachten Permanentmagneten
entlang von acht Magnetstreifen im Tunnel
geführt und durch Linearmotoren angetrieben. Im
Intercity-Verkehr wird eine Maximalgeschwindigkeit
von 600 km/h angestrebt.
Im Bereich Linearmotoren wurden unter anderem
in Vorträgen die Anwendungen bei LCD-Glas-
Transportbändern sowie bei einem Pipeline-System
für den Transport von Kohlenerz vorgestellt. In
den Posterpräsentationen wurden eine Reihe von
Spezialthemen erläutert, wobei das Spektrum von
einer Anwendungsuntersuchung zu einer Magnetbahnstrecke
Berlin – Warschau – Moskau bis zu
rad/schiene-spezifischen Themen wie der integralen
Modellierung von Stromabnehmer, Drehgestell
und Rad/Schiene-Kontakt reichte. Aufgrund der Dominanz
der koreanischen Präsentationen lag der
Schwerpunkt auch hier auf den städtischen Magnetbahnanwendungen.
Unter www.maglev2011.com findet sich eine
Übersicht über die behandelten Themen in den
Vorträgen als auch über die Beiträge in der Postersession.
Ausblick
Das internationale Lenkungskomitee aus 25 Experten
der internationalen Maglev Community unter
der Leitung von Prof. Eisuke Masada beschloss in
seiner Abschlussveranstaltung, die nächste Maglev-
Konferenz im Oktober 2014 nochmals in Rio de
Janeiro an der Copacabana durchzuführen. Prof.
Richard Magdalena Stephan wird die Organisation
vor Ort übernehmen. Aufgrund der begrenzten
Mittel und Kapazitäten der Universität ist eine Unterstützung
deutscherseits sehr willkommen: Vamos
Maglev Cobra para Copacabana!
Michael Witt, Lahmeyer Rhein-Main, Bad Vilbel
Eckert Fritz, Institut für Bahntechnik, Dresden
Literatur
[1] The 21 st International Conference on Magnetically Levitated
Systems and Linear Drives, Maglev 2011, October
10-13, 2011, Daejeon Convention Center, Daejeon,
Korea, Program Book.
[2] www.maglev2011.com
[3] Urban Maglev program, Brochure, KIMM-Korea Institute
of Machinery and Materials.
[4] Mnich, P.: Letzte Chance in Europa? In: Elektrische Bahnen
109 (2011), Heft 10, S. 510–512.
[5] The 20 th International Conference on Magnetically
Levitated Systems and Linear Drives, Maglev 2008,
December 15-18, 2008, San Diego, California, USA,
Proceedings.
[6] The 19 th International Conference on Magnetically
Levitated Systems and Linear Drives, Maglev 2006, September
13-15, 2006, Dresden, Germany, Proceedings.
646 109 (2011) Heft 12

Praxis Fokus
Agilis setzt auf Coradia-Triebzüge
Neuer Einsatzbereich auf der Donautalbahn bis Ulm.
Seit Dezember 2010 sind elektrische Triebzüge
Coradia Continental von Alstom Deutschland für
Agilis im Raum Regensburg im Einsatz. Mit einer
Verfügbarkeit von über 99 % auf bisher über
3 Mio. km Fahrstrecke sorgen sie hier für zuverlässigen
Betrieb. Ab Dezember 2011 befährt Agilis entsprechend
dem Ergebnis der Verkehrsausschreibung
in zweiter Betriebsstufe der Region Mitte auch den
bisher von der DB Regio bedienten Streckenabschnitt
der Donautalbahn von Ingolstadt nach Ulm.
Die vertragliche Streckenlänge steigt damit auf
insgesamt 449 km und die jährliche Zugfahrstrecke
auf 5,5 Mio. km. Bisher betreibt die Agilis Eisenbahngesellschaft
als Tochtergesellschaft von BeNEX und
Hamburger Hochbahn in der Region Mitte die Strecken
von Plattling nach Neumarkt in der Oberpfalz
und von Landshut nach Ingolstadt.
„Mit der Betriebsaufnahme der Donautalbahn
kommen noch mehr Reisende in den Genuss des
Agilis-Fahrgefühls“, so Geschäftsführer Dietmar
Knerr. „Der erst kürzlich gewonnene dritte Platz
im Qualitätsranking der Bayerischen Eisenbahngesellschaft
(BEG) bestätigt unsere bisherigen Erfolge.
Auch auf dieser neuen Strecke werden Züge
von Alstom fahren, die sich bezüglich Lieferqualität
und Performance weiterhin für uns bezahlt machen
werden.“ D. Knerr verweist dazu auch auf die hohe
Zugbegleitrate als Fahrgastservice, der aufwändige
Fahrkartenautomaten völlig entbehrlich macht.
Auch gibt es ab Betriebsaufnahme nach Ulm ein
Online-Platzreservierungssystem, was für den Regionalverkehr
eher ungewöhnlich ist.
Die 26 drei- und vierteiligen Regionaltriebzüge mit
160 km/h Höchstgeschwindigkeit für das Regensburger
E-Netz hat Alstom in Salzgitter entwickelt, gefertigt
und bereits ab Ende 2010 ausgeliefert. Die modulare
Bauweise bietet Betreibern hohe Flexibilität in
der Zugkonfiguration und erlaubt eine breite Palette
an Innenausstattungen. Mit Rückspeisung der Bremsenergie
braucht der Zug zirka 30 % weniger elektrische
Energie. Außerdem sind Lärm emissionen deutlich
reduziert, und durch den Einsatz schadstofffreier
Materialien ist der Zug bis zu 95 % wiederverwertbar.
Das Konzept der Anordnung elektrischer Großkomponenten
auf dem Fahrzeugdach erlaubt eine
größtmögliche Sitzplatzzahl im Fahrgastraum bei
durchgängig stufenlosem Mittelgang vom ersten bis
zum letzten Einstiegsraum. Andererseits erfordert
Bild 1:
Großkomponenten auf dem Dach eines Coradia-Triebzuges niveaugleich mit beidseitiger Arbeitsbühne
in der neuen Instandhaltungshalle von Agilis in Regensburg (Foto: M. Binswanger).
diese Geräteanordnung eine Dacharbeitsbühne, wie
sie das 2009 gegründete Unternehmen Agilis in der
neu gebauten Instandsetzungshalle in Regensburg
bereits mit errichtet hat (Bild 1). Diese Arbeitsbühne
ist in Zuglänge beidseitig auf die Dachkonstruktion
so präzise ausgerichtet, dass gefahrloses Arbeiten
gewährleistet wird. In der Halle ist keine Oberleitung
installiert; insoweit sind keine Sicherheitsschalthandlungen
in der Instandhaltung nötig, jedoch ist für
den Triebzugtransport im Hallenbereich Fremdtraktion
erforderlich.
Alstom hat bisher mehr als 140 elektrische Regionaltriebzüge
vom Typ Coradia Continental an drei
Eisenbahnverkehrsunternehmen in Deutschland geliefert.
Die ersten Fahrzeuge sind seit 2008 im Raum
Augsburg bei DB Regio erfolgreich im Einsatz und
fahren seit Mitte 2010 auch von München nach Passau
und zwischen Würzburg und Nürnberg. Gleichzeitig
mit Regensburg sind sie seit Dezember 2010
ferner für die Regio-S-Bahn Bremen in Betrieb.
M. Binswanger
109 (2011) Heft 12
647

Fokus Praxis
S-Bahn Berlin
Die Situation bei der S-Bahn Berlin hatte sich zeitweise stabilisiert, jedoch binden die Ertüchtigungsaktionen
immer noch viele Triebzüge. Einge Schwachpunkte lassen sich konstruktiv gar nicht beheben. Ab
Ende 2017 sollen auch neue Fahrzeuge eingesetzt werden.
Der Betrieb der S-Bahn Berlin lief in den letzten
Monaten eher unspektakulär, und es gab Erfolgsmeldungen
über wieder bediente oder verlängerte
und wieder verdichtete Linien. Weil die Züge tagsüber
durchschnittlich nur etwa halb besetzt sind,
fällt es nicht so sehr auf, wenn statt eines eigentlich
vorgesehenen Vollzuges nur ein aus drei Viertelzügen
(Vz) gebildeter fährt (Bild 1). Zur Jahresmitte
2011 pendelte der Einsatzbestand um 450 Vz,
zum Jahresende wurden als Summe aller drei Baureihen
(BR) 480.0+480.5, 481+482 und 485+885
(nachfolgend nur BR. 480, 481 und 485) 500 Vz
angestrebt. Man ist also noch weit davon entfernt,
wie früher erhofft und verkündet zum kommenden
Fahrplanwechsel alle Linien mit den vertraglichen
Zugfolgen und -stärken zu fahren. Die Lage war
und ist auch deshalb noch schwierig, weil 107 statt
wie im langjährigen Mittel 80 Hauptuntersuchungen
fällig waren, 137 Vz 481 für das neue Zugbeeinflussungssystem
auszurüsten waren und die BR 480 und
485 den Nord-Südtunnel nicht befahren dürfen.
Nach dem erneuten Leistungseinbruch im Winter
2010/11 hatten die Länder Berlin und Brandenburg
als Verkehrsbesteller und die DB als Auftragnehmerin
zwei Arbeitskreise eingerichtet und dazu
von den Ländern benannte Bahntechnikexperten
einbezogen. Ein Gremium hatte alle technischen
Probleme bei Fahrzeugen mit ihren Folgen für deren
Verfügbarkeit und damit für das Leistungsangebot
zu behandeln, das andere diejenigen mit der Zuverlässigkeit
der Infrastruktur bei extremem Winterwetter.
Beide hatten die Probleme zu benennen,
die eingeleiteten Maßnahmen zu beurteilen und
fallweise ergänzende vorzuschlagen. Laut gemeinsamer
Presseerklärung fanden die Experten das von
der S-Bahn und der DB Netz Eingeleitete oder Vorgesehene
nach Art und Umfang angemessen [1];
die Maßnahmenkataloge wurden Grundlage für das
Kontrollieren durch Bahn und Länder.
Fahrzeugpark
Bild 1:
Drei Viertelzüge 481+482 S-Bahn Berlin, Ringbahn Einfahrt Bahnhof Berlin
Gesundbrunnen (Foto: DB/Günter Jazbec).
Bild 2:
Zwei reaktivierte Viertelzüge 485+885 S-Bahn Berlin, Ausfahrt Werk Schöneweide
(Foto: DB/Rolf Kranert).
Als Fahrzeugbestand wurde von 650 Vz ausgegangen,
und zwar von 500 Vz 481, 70 Vz 480 und 80 Vz
485, die beiden letzteren teils durchgehend betriebene
und teils zu reaktivierende Vz (Bild 2). Zu den
meisten der rund 25 anstehenden Probleme wurden
technische Lösungen entweder bestätigt oder neue,
relativ schnell umzusetzende Vorschläge entwickelt.
Geklärt ist zum Beispiel die Besandung bei der
BR 481. Deren Füllstandsanzeige arbeitet nunmehr
mit einer Magnetresonanzvorrichtung von Knorr,
nachdem der Sand die Schaugläser für optische Kontrolle
binnen einer Woche blind kratzte. Die Endstücke
der Sandfallrohre werden beheizbar. Zum Fahrplanwechsel
im Dezember wird die Hälfte der Vz 481
ausgerüstet sein, die dann vorrangig auf Linien mit
besonders engem Fahrplan fahren werden. Im Übrigen
gilt unverändert, dass Züge mit festgefrorenem
Sand nur höchstens 60 km/h „statt 80 km/h“ fahren
dürfen; aus dieser beiläufig genannten Zahl ist zu
648 109 (2011) Heft 12

Praxis Fokus
folgern, dass überhaupt noch nicht wieder schneller
gefahren wird. Auf diesen weniger kritischen Strecken
wird zwar kein genereller 60-km/h-Fahrplan
gelten wie ab Februar 2011 im ganzen Netz, jedoch
wird dieser nach Wettervorhersage mit zwei Tagen
Vorlauf in Kraft treten. Die Um- und Nachbauaktion
geht weiter und 2012 folgt die BR 480, die BR 485
bremst dagegen ohne Sand.
Große Fortschritte machten die Radsatztauschaktionen,
die an den drei BR aus unterschiedlichen
Gründen nötig wurden. Das Werk Schöneweide bekam
dafür eine neue Hebebockanlage, auf der täglich
zwei Vz 481 behandelt, das heißt wöchentlich
72 Treib- und 24 Laufradsätze ersetzt werden. Davon
gehen Laufradsätze direkt zum Schrott, während
Treibradsätze per Lkw zur Radsatzfabrik Ilsenburg
(Harz) kommen (Bild 3); brauchbare Getriebe werden
bei der ZF Friedrichs hafen oder in deren Berliner
Zweigbetrieb aufgearbeitet (Bild 4). Die Rollkur hatte
nach einem Jahr technischem und organisatorischem
Vorlauf im Dezember 2010 begonnen und
soll bis Jahresende 2011 abgeschlossen sein. Allein
für diese Maßnahme waren 50 Mio. EUR zu investieren.
Die neuen Radscheiben sind dicker als die alten,
sodass deren Wirbelstromprüfintervall auf 60 000 km
gestreckt werden konnte. Die Wellen mussten aber
wegen Geometrie, Statik und Dynamik wieder aus
hochfestem und deshalb spröderem Werkstoff werden.
Deshalb meldete die Bahn an, dass eventuell
weiterhin häufigere Ultraschallprüfungen nötig werden
könnten, die wieder mehr Fahrzeuge binden
würden. Laut der Presseinformation „erwarten die
Länder hier zusätzliche Anstrengungen der Bahn“ –
was immer man sich darunter vorstellt.
Damit die Zahl der einsetzbaren Vz stets so hoch
wie möglich bleibt, sollen die meisten Umrüstungen
bei der planmäßigen Instandhaltung erfolgen; auch
das ist ein Grund für ihre länger dauernde Erledigung.
Nur für wenige Probleme erwartet man noch
unverzüglich Lösungsvorschläge der Industrie. Neben
der Führerraumkühlung gehört dazu als neu
aufgetauchtes, dass bei BR 481 die Radsatzlenker zu
sanieren sind. Dazu wurden einzelne Fahrzeuge dem
Werk Delitzsch der schwedischen EuroMaint oder
der Maschinenbau und Service (MSG) in Ammendorf
zugeführt.
Für einige letzte Punkte ist auch aus Sicht der Experten
derzeit keine konstruktive Lösung absehbar,
sodass die Verfügbarkeit nur mit höherem Instandhaltungsaufwand
zu erhalten oder zu verbessern ist.
Das gilt besonders für die Fahrmotoren der BR 481.
Hiervon wurden zwar bisher fast 2 000 gegen solche
mit neuen Ständerwicklungen getauscht und weitere
600 betroffene sollen es bis Februar 2012 werden.
Danach soll dies weiterhin nach 1 Mio. km Laufweg
geschehen. Das Eindringen von Flugschnee lässt
sich aber offenbar nicht vermeiden, sodass man sich
109 (2011) Heft 12
Bild 3:
Radsatz-Rollkur für S-Bahntriebzüge Baureihe 481+482, Ultraschallprüfung der Hohlwelle
(Foto: Radsatzfabrik Ilsenburg).
für den Winter auf vermehrten Motortausch wegen
Überschlägen einstellen muss. Ähnliches gilt für die
Elektronikcontainer: Bei Versuchen in der Klimakammer
Wien Arsenal überzeugte keine von mehreren
vorgestellten Abhilfevarianten. Deshalb müssen im
Winter Filtermatten eingebaut und in kurzen Abständen
gewechselt werden. Die Bahn stellt dazu
fest, dass die von der Industrie gelieferte BR 481 „für
extreme Witterungsverhältnisse nicht geeignet ist.“
Seit 2009 hat die S-Bahn ihre Strategie zur „vorbeugenden
Instandhaltung“ gewechselt (sic!). Dazu wird
„hervorgehoben“, dass nun für alle drei BR sowohl für
die betriebsnahe wie für die schwere Instandhaltung
Handbücher erstellt werden, die den Sollzustand sowie
feste Prüf- und Tauschfristen in standardisierter
Form zusammenfassen. Der Aufbau zusätzlicher Werkstattkapazitäten
wie die Wiedereröffnung Friedrichsfelde
und Aufstocken des Personals sind vollzogen oder
im Gange. Bei drei Werkstätten wird das Enteisen der
Züge aus der Halle in ein beheiztes Zelt verlegt.
Bild 4:
Aufgearbeitete Getriebeteile
S-Bahntriebzüge
Baureihe 481+482 vor
Zusammenbau (Foto: ZF
Friedrichshafen, Sonderantriebstechnik).
649

Fokus Praxis
Der vertragliche Regelbedarf von derzeit 562 Vz
und mit der verlängerten Flughafenlinie 575 Vz, also
ausgehend von 650 Vz maximal 75 Vz gleichzeitig
in Instandhaltung oder Behandlung, wird jetzt für
Mitte 2012 zwar angestrebt, aber realistisch erst auf
Ende 2012 – Anfang 2013 kommentiert. Sowieso gilt
das vorbehaltlich der Prüffristen für die neuen Radsatzwellen
oder anderer Überraschungen.
Zukunft
Mit den Ertüchtigungs- und Instandhaltungsmaßnahmen
hielt der Arbeitskreis die Fahrzeuge aller drei
BR bis zum Ende des laufenden Verkehrsvertrages,
also Fahrplanwechsel Dezember 2017 für einsetzbar,
die BR 481 technisch und wirtschaftlich auch darüber
hinaus für durchschnittlich weitere 23 Jahre, das
heißt die letzten bis 2037. Jedoch können hier keine
Klimaanlagen nachgerüstet werden, weil Wagenkästen,
Drehgestelle und Radsätze die zusätzlichen 2 t
nicht aufnehmen können. Für die BR 480 und 485
wäre Ersatz durch neue Fahrzeuge 2017 wirtschaftlich
sinnvoll, ein befristeter Weiterbetrieb aber vertretbar.
Voraussetzung wären Lösungen für zusätzliche
technische Maßnahmen, deren Ausführung und
Einvernehmen mit dem Eisenbahn-Bundesamt (EBA).
Ungeachtet dieser Einschätzungen und unabhängig
davon wer später wo Betreiber sein wird, bereiten
Senatsverwaltung und S-Bahn eine Ausschreibung
und dafür ein Lastenheft über 384 freizügig im ganzen
Netz einsetzbare Wagen vor, wobei die Restriktionen
aus dem Nord-Süd-Tunnel entstehen. Neuerer
Meldung zufolge sollen Breite, Höhe, Fußbodenhöhe,
zwei Drehgestelle pro Wagen, drei Türen pro Wagenseite,
größte Zug länge 148 m und Höchstgeschwindigkeit
100 km/h bleiben; jedoch sollen alle Radsätze
angetrieben werden und es soll durchgängige
Züge aus zwei Wagen und aus vier Wagen mit voll
ausgerüstetem Führerraum an jedem Ende geben.
Rasches An- und Abkuppeln soll Flügelzugbetrieb
ermöglichen. Ausschreibung und Vergabe könnten
bis Ende 2012 laufen, ein Musterzug ab 2016 erprobt
werden und die Auslieferung 2017 beginnen.
Infrastruktur
Besonders anfällige technische Schwachstellen bei
Winterwetter waren Weichen, Weichenheizungen
und streckenseitige Fahrsperrenanschläge gewesen,
erhebliche organisatorische die interne Kommunikation,
die Personalkapazität, die Ausbildung und
drei weitere Bereiche. Als Maßnahmen hiergegen
wurden Nachrüstungen technischer Komponenten,
darunter Beheizung aller für einen zuverlässigen
Betrieb zu befahrenden Weichen, sowie Verbesserungen
der Winterdienst organisation erarbeitet,
ein Zeitplan zur Umsetzung bis spätestens Ende
November 2011 erarbeitet und die Umsetzung von
DB Netz zugesichert. Ein Restrisiko sieht die Bahn
trotz zusätzlichen Personals beim Bereitstellen der
Sicherungsleistungen für Schneeräumarbeiten in
den Weichen.
Berichtigung und Ergänzung
In eb – Elektrische Bahnen Heft 11/2011 muss auf
Seite 614 in der Nachricht „Sanierung Baureihe
485 ...“ der zweite Satz so lauten: „Die BR war vom
damaligen Lokomotivbau – Elektrotechnische Werke
(LEW) in Hennigsdorf entwickelt und von 1988 bis
1991 als BR 270 und dann 1992 als BR 485 an die
DR geliefert worden.“
Während der Abschlussarbeiten zu diesem eb-
Heft wurden aus Berlin wieder vermehrt auftretende
Schwierigkeiten gemeldet. Ende Oktober – Anfang
November waren nur durchschnittlich um 470 von
den 650 Vz verfügbar. Technische Mängel an dem
neuen Bremssandsystem der BR 481+482 und seiner
elektronischen Überwachung, jahreszeitlich bedingt
hoher Sandverbrauch und dispositive Engpässe beim
Nachfüllen erzwangen, dass einzelne Züge spontan
ihre Geschwindigkeit auf höchstens 60 km/h begrenzen
mussten und so den Fahrplan empfindlich
störten. Das In-Betrieb-Halten oder gar Reaktivieren
der BR 485+885 stockt, unter anderem wegen
schwieriger Teilebeschaffung für die noch analoge
Steuerelektronik; von den 80 Vz ist nur ein Bruchteil
einsetzbar. Dazu kamen noch Engpässe beim Triebfahrzeugpersonal.
Mitte November haben die beiden künftigen
Berliner Regierungsparteien in ihrem Koalitionsvertrag
vereinbart, den Betrieb der S-Bahn für die
Zeit nach 2017 in Teilnetzen auszuschreiben.
Uwe Behmann
[1] www.s-bahn-berlin/unternehmen/firmenprofil/krise_
expertenbericht.htm
650 109 (2011) Heft 12

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Betrieb
Metro Santo Domingo – Bau der Linie 2
und Betriebserfahrungen der Linie 1
Rainer Puschmann, Erlangen; Jose Ismael Nunez Toribio, Santo Domingo
Am 29.01.2009 eröffnete in Santo Domingo die erste Metrolinie in der Dominikanischen Republik
ihren Betrieb; im Jahr 2012 wird die Linie 2 folgen. Die Linie 1 verläuft vom Stadtzentrum im Tunnel
und ab der Station Máximo Gómez auf einem Viadukt bis zur Endstation Mamá Tingó im Norden. Die
Linie 2 verläuft von West nach Ost vollständig im Tunnel und kreuzt die Linie 1 an der Station Juan Pablo
Duarte. Siemens ist für die Errichtung und Instandhaltung der Energieversorgungsanlagen beider
Linien zuständig. In den zwei Betriebsjahren der Linie 1 erreichte die Verfügbarkeit der Fahrleitung
100 %, die der Energieversorgung 99,998 %.
METRO SANTO DOMINGO – CONSTRUCTION OF LINE 2 AND OPERATIONAL EXPERIENCE ON LINE 1
On January 29, 2009 the first Metro line in the Dominican Republic started regular services; line 2 will follow
in 2012. Line 1 starts from down town Santo Domingo in a tunnel and runs from station Máximo Gómez on
a viaduct up to the final destination Mamá Tingó in the north. Line 2 runs from West to East completely in
tunnel and crosses line 1 at the Juan Pablo Duarte station. Siemens is in charge of construction and maintenance
of power supply installations of both lines. During the first two years of operation the availability of
the overhead contact line and the power supply of line 1 achieved 100 % and 99,998 %, respectively.
METRO DE SAINT DOMINGUE – CONSTRUCTION DE LA LIGNE 2 ET RETOUR D’EXPÉRIENCE SUR
L’EXPLOITATION SUR LA LIGNE 1
Le 29 janvier 2009, la première ligne de métro de la république dominicaine a commencé son exploi-tation
régulière ; la ligne 2 suivra en 2012. La ligne 1 débute en centre ville de Saint Domingue en tunnel et
continue après la station Maximo Gomez sur un viaduc jusqu’à la station terminus de Mama Tingó dans le
nord. La ligne 2, située sur un axe ouest, est entièrement en tunnel et croise la ligne 1 à la station Juan Pablo
Duarte. Siemens est en charge de la construction et de la maintenance des installations de traction électrique
des deux lignes. Durant les deux premières années d’exploitation, la disponibilité des lignes aériennes de
contact et de l’alimentation en énergie de la ligne 1 ont atteint respectivement 100 % et 99,998 %.
1 Einführung
Bild 1:
Verlauf der Linien 1 und 2.
Die Bevölkerung der dominikanischen Hauptstadt
Santo Domingo wuchs in den letzten Jahren auf über
drei Millionen Einwohner. Mit diesem Bevölkerungswachstum
nahm auch der Verkehr rapid zu. Deshalb
sieht ein nationaler Raumordnungsplan vor, ein
Metro-Netz zur Verbesserung der Verkehrssituation
in Santo Domingo zu errichten. Auf der ersten Linie
begann am 27.02.2008, dem Tag der dominikanischen
Unabhängigkeit, der Probebetrieb; seit dem
29.01.2009 ist diese 14,5 km lange Linie 1 (Bild 1)
in Betrieb [1]. Sie verläuft vom Hafen im Süden der
Stadt in den Norden.
Die Linie 1 wird nun durch eine zweite Linie ergänzt.
Nach der Ankündigung im September 2009,
die Linie 2 in zwei Teilen zu errichten, begannen
zwei Monate später die Bauarbeiten im westlichen
Abschnitt vom Stadtteil Los Alcarrizos und bis zur
Station Juan Pablo Duarte der Linie 1.
Die Linie 2 wird im Westen der Stadt an der
Station JFK/Luperon beginnen, die Linie 1 an der
Station Juan Pablo Duarte kreuzen und dann weiter
652 109 (2011) Heft 12

Betrieb
in Richtung Osten zur Endstation Rosario Sánchez
führen (Bild 1). Weitere vier Linien sind geplant und
sollen den Straßenverkehr mit derzeit nicht kalkulierbaren
Fahrzeiten entlasten (Bild 2). Die Linie 1
ist seit fast drei Jahren im Betrieb. Die Verfügbarkeit,
insbesondere der Fahrleitung, erreichte in dieser Zeit
praktisch 100 %.
2 Streckenführung der Linien 1
und 2
Der südliche Teil der Line 1 verläuft beginnend in
der Station Centro de los Héroes im Tunnel. Nach
der ebenerdigen Station Máximo Gómez führt die
Strecke über ein Viadukt (Bild 3) in den nördlichen
Vorort Villa Mella bis zur Endstation Mamá Tingó.
Die 17,5 km lange Line 2 umfasst 20 Stationen,
verläuft vollständig unterirdisch im Tunnel und
kreuzt die Linie 1 an der Station Juan Pablo Duarte.
Dort bestehen Umsteigemöglichkeiten zur Linie 1
und zu Buslinien. Die Linie 2 beginnt im westlichen
Stadtteil Los Alcarrizos an der Station JFK/Luperon,
führt entlang der Avenida John F. Kennedy im
westlichen Abschnitt und weiter zur Avenida Padre
Castellanos bis zur Endstation Rosario Sánchez im
östlichen Abschnitt, wobei der gegenwärtig im Bau
befindliche 12 km lange westliche Abschnitt an der
Station Juan Pablo Duarte der Linie 1 endet. Nach
Bild 2:
Zukünftige Erweiterungen des Metronetzes.
der Fertigstellung des Tunnels im ersten Abschnitt
sind bereits die Tunnelvortriebsarbeiten von der
Station Juan Pablo Duarte bis zur Endstation Rosario
Sánchez im östlichen Abschnitt gut vorangekommen
und lassen sich voraussichtlich noch im
Jahr 2011 abschließen.
Bild 3:
Viadukt über den
Rio Ozama.
109 (2011) Heft 12
653

Betrieb
Die Metro-Stationen sind nicht nach Straßennamen
oder Kreuzungen benannt, sondern nach wichtigen
Persönlichkeiten aus der dominikanischen Geschichte.
3 Betrieb
Den Betrieb der Linie 1 führt Oficina para la Reorganizacion
del Transporte (OPRET) durch. OPRET wird
durch Fachpersonal der Metro Madrid, Spanien,
unterstützt. Im ersten Jahr beförderte die Metro neun
Millionen Passagiere, das sind täglich durchschnittlich
rund 25 000 Passagiere, im zweiten Betriebsjahr
41 000. Das Ziel, 100 000 Passagiere täglich zu transportieren,
erreichte OPRET in den ersten zwei Betriebsjahren
demnach noch nicht, es soll aber voraussichtlich
nach dem sechsten Betriebsjahr soweit sein.
Die Metro hatte in den beiden ersten Betriebsjahren
2 288 Mio. DOP (Dominikaniksche Pesos) Kosten,
das sind rund 46 Mio. EUR. Davon wurden
840 Mio. DOP durch Fahrgeldeinnahmen bei 20 DOP
Fahrpreis pro Ticket eingenommen. Der Staat subventionierte
1 488 Mio. DOP, ca. 63 % der Gesamtkosten
des Metro-Betriebs. Ohne Subventionen würde
ein Metro-Ticket 54 DOP kosten müssen, also fast
das Dreifache des derzeitigen Fahrpreises.
Für den Betrieb der Linie 1 stehen 19 Triebzüge
des französischen Zuglieferanten Alstom zur Verfügung.
Eine Drei-Wagen-Einheit bildet einen Zug.
Von den 19 gelieferten Triebzügen befinden sich
während der Spitzenzeiten 17 im Betrieb und zwei
stehen als Reserve im Depot.
Ein dreiteiliger Zug kann bis zu 617 Passagiere
befördern. Die Zugfolge lässt sich auf einen Drei-
Minuten-Takt mit Sechs-Wagen-Einheiten in den
Spitzenzeiten verdichten. Auch dank der Unterstützung
durch erfahrene Mitarbeiter der Metro Madrid
verlief der Betrieb in den ersten zwei Betriebsjahren
ohne Ausfälle.
4 Anforderungen an die Linie 2
4.1 Bauliche Anlagen
Die Spurweite der Gleise entspricht mit 1 435 mm
dem europäischen Standard. Die Schienen der Gleise
sind isoliert verlegt, um Gefährdungen durch
Streustrom-Korrosion vorzubeugen (Bild 4). Die
Maße des Tunnels sind die gleichen wie bei der Linie
1. Das Profil des Tunnels zeigt Bild 3 in [1]. Die
Bahnsteige der Metro-Stationen der beiden Linien
sind für Sechs-Wagen-Züge ausgelegt.
4.2 Klima
Bild 4:
Schienenisolierung gegen
Streustromeintritt in die
feste Fahrbahn.
Die relative Luftfeuchte in Santo Domingo bewegt
sich um 90 %. Die Lufttemperatur schwankt wegen
der Meeresnähe nur geringfügig zwischen 20 °C
nachts bis 30 °C tagsüber bei 255 Sonnentagen im
Jahr. Die Windgeschwindigkeit erreicht in Wirbelstürmen
extreme Werte, die aber nur die Oberleitung
der offenen Strecke beeinträchtigen könnten. Den
während der bisherigen Betriebszeit aufgetretenen
Stürmen waren die Anlagen der Linie 1 gewachsen.
Aufgrund der Meeresnähe kann Salzwasser die Anlagen
beeinflussen. Der Kriechweg der Isolatoren
wurde hierfür bemessen.
Die Anlagen sind auch für Erdbeben ausgelegt
und bewiesen ihre Zuverlässigkeit bereits während
des schweren Erdbebens im Januar 2010 im Nachbarstaat
Haiti. Bezüglich des Grundwasserpegels
bestanden keine besonderen Anforderungen. Eine
entsprechend dimensionierte Pumpenanlage entwässert
während der Hurrikan-Periode mit starken
Regenfällen vom Mai bis November die Tunnel.
4.3 Elektrifizierung
Bild 5:
Feste Fahrbahn im Tunnel der Linie 2, Bauzustand.
Der erste Abschnitt der Linie 2 soll Ende 2012 in
Betrieb gehen. Die Bahnelektrifizierung soll für 200-s-
Zugfolge mit Sechs-Wagen-Zügen die Energie bereit-
654 109 (2011) Heft 12

Betrieb
stellen. Jeder Zug benötigt maximal rund 4 kA. Die
höchste Betriebsgeschwindigkeit beträgt 80 km/h.
Die Stromart ist auch für die Linie 2 mit DC 1,5 kV
vorgegeben. Die Erdungsanlage hat den Vorgaben
der EN 50122-1 [2] zu entsprechen. Eine Stromschienenoberleitung
erfüllt die Anforderungen an den Einbau
in dem kleinen Tunnelquerschnitt. Der Stromabnehmertyp
SK49 bestimmte die Fahrdrahtgrenzlage.
Die Fahrdrahthöhe soll 4,10 m im Tunnel der
Linie 2 betragen. Die Stützpunkte der Stromschiene
werden an der Tunneldecke befestigt. Die Bemessung
der Unterwerke ergab sich aus dem Streckenprofil,
der Betriebsgeschwindigkeit, dem Fahrplan
und der Leistungsaufnahme der Triebzüge.
4.4 Auftragsabwicklung
Das Konsortium Siemens/Thales erhielt 2010 von
OPRET den Auftrag zur elektrotechnischen Ausrüstung
der Linie 2. Siemens als Konsortialführer hat
den größeren Auftragsanteil. Dieser beinhaltet die
Errichtung der Anlagen und auch deren Instandhaltung
über drei Jahre.
Als Konsortialführer ist Siemens zuständig für die
Projektsteuerung und die Errichtung der Signal- und
Steuerungstechnik, der automatischen Zugbeeinflussung
ZUB 222, des Betriebsleitsystems Vicos
OC100, der Stromschienenoberleitung und von fünf
1,5-kV-Unterwerken.
Thales liefert und installiert die Fernwirkanlage,
die Telekommunikationsanlage und die Fahrgeldautomaten.
4.5 Stand der Arbeiten
Die Tunnelvortriebsarbeiten im ersten Abschnitt der
Linie 2 sind abgeschlossen. Aus dem Depot erreichen
die Fahrzeuge die Linie 2 über eine bereits fertiggestellte
Verbindungskurve zwischen der Linie 1
und der Linie 2 an der Station Juan Pablo Duarte.
Am 29.02.2012, dem Unabhängigkeitstag, soll der
Präsident der Dominikanischen Republik einen Teilabschnitt
der Linie 2 einweihen. Auf dieses Ereignis
konzentrieren sich gegenwärtig die Fertigstellungsarbeiten
der Stationen Juan Pablo Duarte und Ortega y
Gasset. Der Ausbau der anderen Stationen hat ebenfalls
begonnen. Die Gleisanlage, als feste Fahrbahn
ausgeführt, ist zu rund 50 % fertiggestellt (Bild 5).
Die Befestigungen der Traversen für die Stromschienenoberleitung
lassen sich vor der Errichtung der
festen Fahrbahn von einem Zwei-Wege-Fahrzeug
herstellen (Bild 6). Nach der Montage der Traversen
kann der Einbau der Stromschienen oberleitung Typ
„Metro Madrid“ folgen (Bild 7). Nach der Kabelverlegung
vom Unterwerk zur Einspeisung in die Stromschienenoberleitung
und der Rückleitung kann nach
109 (2011) Heft 12
Fertigstellung der Unterwerke die Abnahme und
Inbetriebnahme beginnen.
Für die Linie 2 sind fünf Gleichrichterunterwerke
geplant, wovon zwei Unterwerke für die Speisung
des ersten Abschnitts erforderlich sind. Das erste Unterwerk
steht kurz vor der Fertigstellung, sodass die
Linie 2 am 29.02.2012 wie geplant feierlich eröffnet
werden kann. Für Ende 2012 ist dann der Betriebsbeginn
der Metro-Linie 2 geplant.
5 Instandhaltung der Linie 1
Die Qualität der Instandhaltung zeigt sich an der Verfügbarkeit
der Energieversorgungsanlage und im Verschleißverhalten
infolge des Befahrens und des Zusam-
Bild 6:
Montage der Grundplatten
für die Stromschienenoberleitung.
Bild 7:
Montage einer Stromschiene
für die Linie 2.
655

Betrieb
menwirkens von Stromabnehmer und Oberleitung.
Die Stromabnehmer erreichen Laufzeiten zwischen
160 000 km und 200 000 km. Mit dieser hohen Laufleistung
ist der Betreiber sehr zufrieden, da damit niedrige
Kosten für den Tausch der Stromabnehmerwippen
entstehen. Das Verschleißbild der Stromabnehmerwippen
zeigt keine Anschläge, Risse oder Rillenbildungen.
Eine Vergrößerung der Seitenlage des Fahrdrahts am
Stützpunkt von 0,19 m auf 0,30 m in der Geraden
bei 50 m Längsspannweiten auf der offenen Strecke
und im Tunnel auf 0,40 m würde die Laufleistung der
Stromabnehmerwippen weiter erhöhen. Die Randlage
des Fahrdrahts kann auf der verwendeten Stromabnehmerschleifleiste
0,475 m erreichen.
Die Verfügbarkeit der Oberleitung betrug in den
ersten zwei Jahren 100 %. Es trat keine Störung in
der Oberleitung und damit auch keine dadurch bedingte
Betriebsstörung auf. Dieses Resultat steht für
eine qualitätsgerechte Errichtung, eine kompetente
Abnahme und eine fachkundige Instandhaltung.
Die Unterwerke liefern bedarfsgerecht die Bahnenergie
über die Fahrleitungsanlage an die Züge.
Zwei kleine Ausfälle verminderten die Verfügbarkeit
von 100 % auf 99,998 %. Die Nichtverfügbarkeit
betrug rund 17 min in zwei Jahren.
Im ersten Betriebsjahr unterstützen noch erfahrene
Siemens-Mitarbeiter aus Deutschland die Instandhaltung;
nach Ablauf des ersten Betriebsjahres
ging auch die Instandhaltungsleitung an lokale
Mitarbeiter über. Damit liegt nun die Zuständigkeit
für die anforderungsgerechte Instandhaltung bei
der Siemens-Organisation in Santo Domingo. Diese
schuf durch Kompetenz und Kostenbewusstsein die
Grundlage zur Verlängerung des Instandhaltungsvertrags
der Linie 1 und die Erweiterung des Vertrags
auf die im Bau befindliche Linie 2.
Die Befürchtung, durch noch nicht vorhandene
Instandhaltungserfahrung der einheimischen Fachkräfte
in der Instandhaltung Abstriche bei der Verfügbarkeit
der Bahnelektrifizierungsanlage hinnehmen
zu müssen [1], bewahrheitete sich nicht. Im
Gegenteil: Die erzielte Verfügbarkeit ist höher als die
mancher europäischer Infrastrukturbetreiber. Eine
nach zwei Betriebsjahren durchgeführte Inspektion
der Anlagen bestätigte den guten Zustand und führte
zur Verlängerung der Inspektionsintervalle.
Die Regierung hat die Absicht, das hohe Tempo
beim Ausbau des Metro-Netzes in Santo Domingo
beizubehalten und bereitet den Baubeginn der
dritten Line vor, die südlich zur Linie 2 verlaufen soll
(Bild 2).
Literatur
[1] Bach, M.; Fels, S.; Fiegl B.; Puschmann, R.: Metro Santo
Domingo – Errichtung und Instandhaltung der Oberleitung
Sicat LD. In: Elektrische Bahnen 109 (2011),
H. 1-2, S. 75–82.
[2] DIN EN 50122-1:2011-09: Bahnanwendungen – Ortsfeste
Anlagen – Elektrische Sicherheit, Erdung und
Rückstromführung – Teil 1: Schutzmaßnahmen gegen
elektrischen Schlag.
AUTORENDATEN
Dipl.-Ing. Rainer Puschmann
(61), Studium Elektrische Bahnen an
der Hochschule für Verkehrswesen
Dresden und Studium Eisenbahnbau
an der Fachschule für Verkehrstechnik
Dresden. Verschiedene Tätigkeiten
bei den Deutschen Bahnen und
der Siemens AG, tätig als Segmentleiter
im Sektor Infrastructure &
Cities der Siemens AG in Erlangen
und als EBA- und EBC-Gutachter.
Adresse: Siemens AG, Infrastructure
& Cities, Siemens Rail Services,
Sieboldstr. 16,
91052 Erlangen, Deutschland;
Fon: +49 9131 722626,
Fax: +49 9131 82822626;
E-Mail:
rainer.puschmann@siemens.com
Dipl.-Ing. Jose Ismael Nunez
Toribio (33), Studium Bauwesen
und Projektmanagement an der Universidad
National Pedro Henriquez
Urena. Weiterbildung in Elektrotechnik
an der Universidad INTEC Santo
Domingo. Verschiedene Tätigkeiten
in der Bauindustrie und bei der
Siemens AG in der Karibik und in
Mexiko.
6 Ausblick
Der Fokus der laufenden Arbeiten ist nun auf die
feierliche Einweihung eines ersten Abschnitts der
Linie 2 am 29.02.2012 und auf die für Ende 2012
geplante Betriebsaufnahme gerichtet.
Adresse: Siemens S.R.L., PCC
Metro de Santo Domingo, OPRET’s
Building, Maximo Gómez Av., Int.
Reyes Católicos, Santo Domingo,
República Domenicana;
Fon: +1 809 732-3631, Fax: -228;
E-Mail: ismael.nunez@siemens.com
656 109 (2011) Heft 12

Bahnenergieversorgung
Bahnenergieversorgung der Schweriner
Straßenbahn
Hans-Joachim Fronzke, Berlin; Andreas Maack, Schwerin; Frank Schumann, Berlin
Seit Mitte der 1990er Jahre wurde in Schwerin das Bahnenergieversorgungsnetz der Straßenbahn
mit dem Ziel komplett rekonstruiert, Neubaustraßenbahnfahrzeuge ohne Leistungsbegrenzung und
energetisch optimal einsetzen zu können. Die Rekonstruktion umfasste den schrittweisen Neubau der
Oberleitung und die Rekonstruktion sämtlicher Unterwerke verbunden mit dem generellen Übergang
von der ein- zur zweiseitigen Speisung.
TRACTION POWER SUPPLY FOR THE SCHWERIN TRAMWAY NETWORK
Since the middle of the 1990s, the complete power supply system for the Schwerin tramway has been
under reconstruction with the aim to allow new tramway vehicles to be used without power limitation
and in an energetically optimised manner. This reconstruction includes the step-by-step installation of
a new catenary system and the reconstruction of all substations, together with a general conversion
from single to dual feeding.
ALIMENTATION ÉLECTRIQUE DU TRAMWAY DE SCHWERIN
Depuis le milieu des années 1990, le réseau d’alimentation électrique du tramway de Schwerin a été
totalement rénové afin de permettre l’utilisation de nouvelles rames sans limitation de performances
et avec la meilleure efficience énergétique. La rénovation comprenait la pose progressive de la caténaire
et la reconstruction de toutes les sous-stations allant de pair avec le passage général de l’alimentation
en un point à l’alimentation en deux points.
1 Geschichtlicher Abriss
1.1 Netzentwicklung
Die Geschichte der Schweriner Straßenbahn beginnt
mit der Eröffnung von zwei Pferdebahnlinien im Jahre
1881. Dieser Straßenbahnbetrieb war von relativ
kurzer Dauer und endete nach dem Konkurs des
Betreibers 1885.
Nach zwischenzeitlich erfolglosen Versuchen eines
Omnibusbetriebes wurde am 1. Dezember 1908
der elektrische Straßenbahnbetrieb in Schwerin eröffnet
(Bild 1). Dieses neue Nahverkehrsangebot
wurde ständig erweitert und erreichte mit Eröffnung
der fünften temporären Linie zur Landesgewerbeausstellung
1911 die seinerzeit größte Ausdehnung mit
12,7 km Streckenlänge.
Die Auswirkungen des ersten Weltkriegs, die Nachkriegszeit
und der Inflation 1923/24 zwangen immer
wieder zu Einschränkungen des Betriebs und
zweitweisen Betriebseinstellungen. Nachdem bereits
im Jahre 1921 das Strandbad Zippendorf mit der
Straßenbahn erschlossen wurde, wurde das Netz
1927/28 zum Lewenberg und nach Lankow erweitert.
Mit Machtübernahme der Nationalsozialisten sollte
das Ende der Schweriner Straßenbahn besiegelt werden.
Der 1936 eingeführte Kraftomnibus im Linienverkehr
diente nicht nur als Ergänzung bestehender Straßenbahnlinien,
sondern übernahm in Etappen auch
deren Aufgaben. Eine vollständige Einstellung des
Straßenbahnbetriebes wurde, wie in anderen Städten
auch, mangels fossiler Brennstoffe nicht vollzogen.
Der einzige Bombenabwurf über Schwerin im
Zweiten Weltkrieg zerstörte am 7. April 1945 das
Straßenbahndepot vollständig. Der Straßenbahnbetrieb
wurde am 1. Mai 1946 mit je vier notdürftig
wieder aufgebauten Trieb- und Beiwagen neu
aufgenommen
Aufgrund der seit Kriegsende rasant gestiegenen
Einwohnerzahl Schwerins entstanden neue Wohngebiete.
Zur Anbindung des Neubaugebietes Lankow
wurden 1965 mehrere Varianten untersucht. Die Entscheidung
fiel, entgegen dem Trend in Mittel- und
Westeuropa, zugunsten der Straßenbahn. Die neue
Strecke wurde im Oktober 1969 eröffnet. Die Trassierung
entsprach modernen Stadtbahnkriterien. Der
Gleismittenabstand betrug 3,0 m, der Mindestradius
30 m und, wo möglich, der Minimalradius bei 200 m.
Mit den gleichen Parametern wurde ab den
1970er Jahren das Streckennetz nach Süden signifikant
erweitert, und zwar zunächst bis nach Neu
Zippendorf (Berliner Platz; 1974), nach Neu Pampow
(1979) und zuletzt bis Mueßer Holz (Hegelstraße;
1984). Der Betriebshof Haselholz wurde in den Jahren
1980/81 in Betrieb genommen. Am Bertha-Klingenberg-Platz
wurde 2007 eine Gleisschleife errichtet.
Das Streckennetz ist mit 22 km Länge seitdem unverändert.
Es werden 39 Haltestellen bedient (Bild 2).
109 (2011) Heft 12
657

Bahnenergieversorgung
Bild 1:
Streckennetzplan
1908 mit Angaben zur
Bahnenergieversorgung
(Sammlung NVS). S –
Streckenunterbrecher, K
– Ausschalterkasten
1.2 Fahrzeugpark
Bild 2:
Liniennetzplan 2011 mit Unterwerksstandorten (Grafik: NVS).
Im Jahre 1911 erhielt die Schweriner Straßenbahn
erstmalig zwei vierachsige Triebfahrzeuge. Ab 1926
wurden kontinuierlich neue Fahrzeuge beschafft,
nunmehr wieder zweiachsig, jedoch mit geschlossenen
Fahrerkabinen und mit Schienenbremsen
ausgerüstet. Hervorzuheben ist die Lieferung von
zwei Triebwagen im Jahre 1929, deren mittlerer
Bereich bereits niederflurig ausgeführt war. Das
waren für fast 30 Jahre die letzten Fahrzeugneubeschaffungen.
Anfang der 1950er Jahre wurden
im zweiten Weltkrieg beschädigte Triebwagen in
der Waggonfabrik Wismar wieder aufgebaut, aber
auch gebrauchte Fahrzeuge aus anderen Städten
erworben.
Für die Neubaustrecke nach Lankow wurden
1967 elf Trieb- und 20 Beiwagen beschafft, denen
1969 zwei weitere Beiwagen folgten. Es handelte
sich um zweiachsige Fahrzeuge, die im Waggonbau
Gotha hergestellt wurden. Da die Fahrgastzahlen
der neuen Linie 2 von Anfang an alle Erwartungen
übertrafen, mussten bis zur bereits geplanten Einführung
von Tatra-Fahrzeugen nochmals zweiachsige
Fahrzeuge, so genannte Reko-Wagen, aus Berlin-
Schöneweide beschafft werden.
Mit Anlieferung des Vorserienzuges, bestehend
aus Triebwagen 201 und 202 sowie Beiwagen 301
im Jahre 1973, begann in Schwerin die Ära der
Tatra-Fahrzeuge. Während ein dreiteiliger so genannter
Tatra-Großzug etwa um die Hälfte länger
war als die bisherigen Drei-Wagen-Züge, wuchs die
658 109 (2011) Heft 12

Bahnenergieversorgung
Kapazität aufgrund der größeren Fahrzeugbreite
von 2,50 m auf fast das Doppelte. Die Motorleistung
eines Tatra-Großzuges war jedoch mit 344 kW
fast dreimal größer als die eines Reko-Zuges mit
120 kW. Bis 1982 wurden fast alle Zweiachsfahrzeuge
aus dem Betrieb genommen; seit 1988 war
ein typenreiner Betrieb mit Tatra-Fahrzeugen möglich.
Insgesamt erhielt die Schweriner Straßenbahn
115 Trieb- und 56 Beiwagen vom Typ Tatra T3D/
B3D (Bild 3).
Aufgrund der störanfälligen Steuerung der Tatra-
Fahrzeuge wurde 1990 der Beschluss gefasst, diese
im Rahmen der Hauptuntersuchung (HU) mit einer
Gleichstromsteller-Steuerung auszurüsten. Bis 1995
erhielten 41 Doppeltriebwagen diese Choppersteuerung.
Weiterhin wurden 1994 und 1995 zwanzig
Beiwagen für den Betrieb mit umgebauten Triebwagen
adaptiert. Somit wurden ab 1995 ausschließlich
Straßenbahnfahrzeuge genutzt, die eine Rückspeisung
von Bremsenergie ermöglichten. Weiterhin
konnte die bis 1990 sehr große Störreserve drastisch
gesenkt werden.
Ende der 1990er Jahre wurde eine weitere
Grundsatzentscheidung getroffen. Die Tatra-Fahrzeuge
würden bei Erreichen ihrer Inspektionsfristen
gemäß BO Strab [1] ein durchschnittliches
Alter von über 20 Jahren aufweisen. Die Wagenkästen
waren verschlissen. Dem gegenüber waren
die Konstruktionen von Niederflur-Straßenbahnen
ausgereift und diese waren zu diesem Zeitpunkt
verhältnismäßig günstig zu beschaffen. Zudem
lagen in Schwerin Erfahrungen mit jeweils zweiwöchigen
Probeeinsätzen von Niederflurfahrzeugen
vor. So konnten 1992 der Triebwagen 801
der Bremer Straßenbahn AG, 1995 der Triebwagen
601 der Chemnitzer Verkehrs AG und im
Jahre 1998 der Triebwagen 239 der Karlsruher
Verkehrsbetriebe getestet werden. Die Entscheidung
fiel schließlich zugunsten einer Fahrzeugneubeschaffung.
Zwischen 2001 und 2003 wurden die noch in
Betrieb befindlichen 41 Tatra-Züge durch 30 Niederflur-Triebwagen
ersetzt. Diese sind 2,65 m
breit, 30 m lang und werden sowohl als Einzelals
auch als Doppeltriebwagen eingesetzt. Jeder
Triebwagen verfügt über vier Asynchron-Fahrmotore
mit einer Nennleistung von je 125 kW in
Form eines voll abgefederten Achsquerantriebes.
Eine Besonderheit dieser Fahrzeuge besteht in der
hydro-pneumatischen Federung, die unter anderem
eine konstante Einstieghöhe gewährleistet
(Bild 4).
Mit der Inbetriebnahme des Elektrizitätswerkes
im Jahre 1904 und dem Aufbau des Verteilernetzes
wurde die technische Voraussetzung für eine
elektrische Straßenbahn in Schwerin geschaffen.
Der Versorgung des 1908 in Betrieb genommenen
Straßenbahnnetzes dienten zwei Speiseschalter am
südlichen Teil des Pfaffenteiches in der damaligen
Kaiser-Wilhelm-Straße, heute Mecklenburgstraße.
Das Elektrizitätswerk versorgte diese direkt mit
Gleichstrom. Im Jahre 1910 wurde die Versorgung
auf Drehstrom umgestellt. Damit wurde auch das
erste Gleichrichterunterwerk (GUW) Reiferbahn notwendig,
um den Drehstrom mit Quecksilberdampfgleichrichtern
in Gleichstrom umzuwandeln. In den
Jahren 1914/15 betrug der Energiebedarf 400 MWh,
was einem Drittel der vom Elektrizitätswerk abgegebenen
Energie entsprach. 1918 kam es aufgrund
von Kohlemangel zum Einbruch in der Energieversorgung.
Im Zusammenhang mit der Streckenerweiterung
nach Zippendorf entstand in den 1920er Jahren
das GUW in der Christian-Ludwig-Straße, der
heutigen Johannes-Stelling-Straße.
Mit der Eröffnung der Neubaustrecke nach Lankow
1969 ging das GUW Johannes-R.-Becher-Straße
in Betrieb. Während man die Neubaustrecke bereits
stadtbahnmäßig trassierte, wurden Energieversorgungs-
und Fahrleitungsanlagen nach alten Standards
errichtet. Die Einführung der Tatra-Fahrzeuge
führte unweigerlich zu Problemen. Zur Stabilisierung
der Versorgung entstand 1974 ein neues GUW
in Lankow. Gleichzeitig wurde neben dem alten
GUW Reiferbahn ein neues, leistungsstärkeres GUW
Bild 3:
Fahrzeuge vom Typ
Tatra T3D/B3D auf dem
Betriebshof (2001).
1.3 Bahnenergieversorgung
109 (2011) Heft 12
Bild 4:
Neubaufahrzeug
vom
Typ SN2001
(2009).
659

Bahnenergieversorgung
Bild 5:
Hauptschaltplan für das
GUW Heizkraftwerk.
errichtet. Damit wurden die letzten Quecksilberdampfgleichrichter
außer Betrieb genommen. Im
Zusammenhang mit dem Streckenneubau vom Platz
der Jugend zum Großen Dreesch, zwischen 1971
und 1974, wurden zwei neue GUW (Slüterufer,
Dreesch I) errichtet. Die Fahrleitungsanlage wurde
als nachgespannte Einfachfahrleitung mit Beiseilaufhängung
installiert.
Mit der Erschließung des Industriegebietes
Schwerin-Süd und dem Neubau des Betriebshofes
Haselholz entstanden 1979 die GUW Haselholz,
Krebsförden und Schwerin-Süd. Schließlich ging
1984 das GUW Dreesch II im Zusammenhang mit
der Streckenerweiterung auf dem Großen Dreesch
in Betrieb. Die beiden letztgenannten Neubaustrecken
wurden bereits vollständig mit nachgespannten
Kettenfahrleitungen ausgerüstet. Auch in der
Wismarschen Straße gab es seit der Einführung der
Tatra-Fahrzeuge Probleme mit der Energieversorgung.
Etwa in der Mitte des Abschnittes wurde das
GUW Wismarsche Straße 1985 auf dem Gelände des
damaligen Bezirkskrankenhauses gebaut.
Da das GUW Dreesch I ständig überlastet war,
wurde an diesem Standort 1988 mit einem Neubau
begonnen, welches wegen der politischen Ereignisse
1989/90 aber erst 1991 fertiggestellt wurde. Dieses
neue GUW war sehr störanfällig und führte ständig
zu Ausfällen. Der Grund hierfür lag in der neuentwickelten,
unausgereiften technischen Ausrüstung,
die in Folge der politischen „Wende“ nicht weiter
entwickelt wurden. Bereits ab Inbetriebnahme war
die Ersatzteilversorgung nicht gewährleistet.
Mit der Errichtung eines Einkaufscenters am Marienplatz
1997 musste das GUW Reiferbahn weichen
und wurde durch den Neubau des GUW Lobedanzgang
ersetzt. Dies war zugleich der Beginn der Modernisierung
aller GUW in Schwerin, welche ihre Nutzungsdauer
von 30 Jahren zum Teil erreicht hatten.
Die Modernisierung wurde durch eine Netzstudie
vorbereitet und Schritt für Schritt bis 2011 umgesetzt.
2 Netzstudie
2.1 Aufgabenstellung
Die bei der ELBAS GmbH in Auftrag gegebene
Netzstudie sollte die Grundlage für alle notwendigen
Maßnahmen im Bahnenergieversorgungsnetz
im Hinblick auf den Einsatz neuer Fahrzeuge und die
geplante Rekonstruktion und den Neubau von Unterwerken
darstellen. Im Zuge der Maßnahme wurde
die bis dahin vorherrschende einseitige Speisung, der
so genannten Mehrpunktspeisung, in Frage gestellt
und der konsequente Übergang zur zweiseitigen
Speisung, das heißt den Parallelbetrieb der Unterwerke,
untersucht. Diese Umstellung der Schaltung
dient der verbesserten Nutzung von Bremsenergie,
der Verringerung der Übertragungsverluste, Reduzierung
von Lastspitzen, einer Verringerung der Spannungsfälle
entlang der Fahrleitung und mithin einer
Verbesserung der Versorgungssicherheit.
Durch die Verringerung des Anlagenbestandes,
insbesondere der Reduzierung der Fahrleitungstrenner,
deutlich kürzere Speisekabel, weniger Streckenschalter
und den Wegfall von Kabelverteilerschränken
soll damit auch der Instandhaltungsaufwand
reduziert werden.
Derzeit beträgt die Fahrleitungsnennspannung
600 V, eine perspektivische Umstellung auf 750 V war
in der Netzstudie betrachtet worden.
2.2 Ausgangsdaten
Die Ausgangsdaten gliedern sich in
• Fahrwegdaten,
• elektrische Netzdaten,
• Fahrzeugdaten und
• Fahrplandaten.
Die Fahrwegdaten beinhalten die Strecken und deren
Längen, Streckenhöchstgeschwindigkeit und
Geschwindigkeitseinschränkungen, die kilometrische
Lage der Haltestellen, Gradienten, Bogenradien,
und die Lage der eingleisigen Abschnitte.
Zu den elektrischen Netzdaten zählen die Unterwerksdaten
mit Transformator- und Gleichrichterangaben,
Gleichstromkabel für die Hin- und Rückleitung
mit den Kabellängen, dem elektrischen Widerstand und
der Lage der Speise- und Rückleiteranschlusspunkte, die
elektrischen Kenndaten Widerstand von Oberleitung
und Gleis, Verbinder und die Lage von Trennstellen.
660 109 (2011) Heft 12

Bahnenergieversorgung
Die Fahrzeugdaten beschreiben mechanische und
elektrische Eigenschaften. Hierzu zählen Zugkraft- und
Bremskraftangaben, Betriebs- und Bremsstromkennlinien,
Parameter zur Masse, zur Nennspannung, zur
Strombegrenzung und zur Nachbildung der Energierückspeisung
beim Bremsen. Die Fahrplandaten
beschreiben den Linienverlauf im Netz, Abfahr- und
Haltezeiten an den Haltestellen sowie den Fahrplantakt.
Grundsätzlich ist die Nachbildung eines Tagesfahrplans
möglich, für die Netzdimensionierung reicht
zumeist die Stunde der höchsten Belastung.
Mit den Fahrwegdaten und den elektrischen Daten
wurde das Straßenbahnnetz entsprechend der
konkreten Situation und mit dem zu berücksichtigenden
Fahrzeugen und Fahrplänen nachgebildet.
Das Netz wurde im Ganzen modelliert.
2.3 Ablauf
Ausgehend von den Ausgangsdaten wurden die
Simulationsrechnungen zur Ermittlung der für die
Auslegung erforderlichen Kenngrößen unter Verwendung
des Simulationsprogramms ELBAS-SINANET ®
durchgeführt [2; 3]. Dieses Simulationsprogramm
führt die Zugfahrtsimulation und die Berechnung des
elektrischen Netzes zeitparallel und iterativ durch.
Die Aufgabenstellung wurde gemäß den folgenden
Arbeitsschritten gelöst.
Datenerfassung
Die in Abschnitt 2.2 beschriebenen Ausgangsdaten
wurden für die Verwendung im Simulationssystem
aufbereitet und in eine Datenbank eingegeben.
der Überprüfung der Belastung der Gleichstromkabel
ausschlaggebende Punkte zur Bewertung.
Für die Bemessung der Bahnenergieversorgungsanlagen
war die Prüfung der sicheren Kurzschlusserkennung
durch rechnerische Ermittlung der minimalen
Dauerkurzschlussströme und Vergleich mit den
rechnerisch ermittelten maximalen Betriebsströmen
erforderlich.
2.4 Ergebnisse
Nach Durchführung der Simulationsrechnungen
standen im Wesentlichen die Anforderungen an die
neue Bahnenergieversorgungsanlage fest. Die angenommenen
Effekte des Wechsels von der Mehrpunkteinspeisung
auf die zweiseitige Speisung wurden
durch die Berechnungsergebnisse bestätigt.
Die Lage der Unterwerke und die Kennwerte der
Transformatoren und Gleichrichter, die Anzahl der
Speiseschalter und die Lage der Speise- und Rückleiteranschlusspunkte
wurden aus den Ergebnissen
der Simulation bestimmt. Ergänzend wurden die
Lage der Streckentrenner und die Kabel- und Fahrleitungsquerschnitte
ermittelt.
Mit der Nahverkehr Schwerin GmbH wurden im
Anschluss an die Präsentation der Ergebnisse sämtliche
Vorschläge der Simulation auf die betrieblichen
Belange abgestimmt. Neben der Realisierbarkeit der
neu zu bauenden Unterwerke in Bezug auf den
Modellierung des zu betrachtenden Netzes
Die Strecken werden entsprechend den Erfordernissen
des simulationsprogrammspezifischen Netzmodells
im Hinblick auf die zu liefernden Ergebnisse
modelliert. Dabei wurden verschiedene Schaltungsvarianten
berücksichtigt.
Simulationsrechnungen
Für den Normalbetrieb und den gestörten Betrieb wurden
Simulationsrechnungen durchgeführt. Im gestörten
Betrieb wurden die Kenndaten, unter anderem Streckenabgangsstrom
und minimale Fahrleitungsspannung
der zu untersuchenden Strecken bei Ausfall eines
oder mehrerer Unterwerke betrachtet. Pro Netzkonfiguration
waren bis zu 24 Rechnungen erforderlich.
Bewertung der Rechnungen und Aussagen zur
Bemessung der Bahnenergieversorgungsanlage
Die Prüfung der Spannungshaltung bei gestörter
und ungestörter Betriebsführung und die Ermittlung
und Prüfung der Unterwerksbelastung waren neben
Bild 6:
Aufstellplan für das GUW Heizkraftwerk.
109 (2011) Heft 12
661

Bahnenergieversorgung
Bild 7:
GUW Platz der Freiheit,
Blick auf den Zugangsschacht
(2000).
Bild 8:
GUW Betriebshof, Blick
auf die Gleichrichtertransformatoren
(2002).
Bild 9:
GUW Lomonossowstraße,
Außenansicht
(2010).
Bild 10:
GUW Heizkraftwerk,
Außenansicht (2011).
möglichen Standort wurden die Einspeise- und Rückleiteranschlusspunkte
abgestimmt.
3 Gleichrichterunterwerke
3.1 Planung und Bauphase
Die Planung wurde entsprechend der Honorarordnung
für Architekten und Ingenieure (HOAI) [4]
erstellt und umfasste die Leistungsphasen Entwurfsplanung,
Genehmigungsplanung, Ausführungsplanung,
Vorbereitung der Vergabe, Mitwirkung bei der
Vergabe und die Objektüberwachung.
In der Leistungsphase Genehmigungsplanung
wurden unter anderem die Unterlagen zur Fördermittelbeantragung
erstellt. Ziel der Planung
war es, eine relative Baugleichheit aller neu zu
errichtenden Gleichrichterunterwerke zu gewährleisten,
sodass die Instandhaltung vereinfacht und
Komponenten zwischen den Unterwerken ausgetauscht
werden können.
Die durchschnittliche Bauzeit pro Gleichrichterunterwerk
betrug sechs Monate ab Auftragsvergabe.
In den überwiegenden Fällen wurden Neubauunterwerke
neben bestehenden Unterwerken errichtet,
sodass diese während der Bauphase noch in Betrieb
waren. Nach erfolgreichem Probebetrieb wurden die
entsprechenden Altbauunterwerke zurückgebaut.
Bild 5 zeigt exemplarisch den Hauptschaltplan und
Bild 6 den Aufstellplan für das GUW Heizkraftwerk.
Nach dem GUW Lobedanzgang wurde 1999 das
GUW Fliederberg als Ersatz für das GUW Johannes-
R.-Becher-Straße neu errichtet.
Im Jahre 2000 wurde das GUW Platz der Freiheit
neu gebaut, welches sich im Kellergeschoss des Kundendienstbüros
Nahverkehr Schwerin befindet. Eine
Besonderheit in der Planung und in der Errichtung
des GUW Platz der Freiheit war die Zuführung aller
Komponenten der Ausrüstung über einen schmalen
Zugangsschacht, der auch für die Instandhaltungsarbeiten
genutzt wird (Bild 7).
Das GUW Lankow wurde durch das GUW Julius-
Polentz-Straße im Jahre 2002 ersetzt und das GUW
Haselholz als Kombinationsbau mit der Fernwärmeübertragungsstation
auf dem Betriebshof Haselholz
neu errichtet. Das GUW Haselholz (Betriebshof)
besteht wegen der Trennung der verschiedenen
Betriebserden aus mehreren Systemen. Drei der fünf
Haupttransformatoren versorgen als Gleichrichtertransformatoren
den Streckenbereich (ein Transformator)
und den Bereich des Betriebshofes (zwei
Transformatoren). Die restlichen zwei Transformatoren
speisten die Unterverteilungen für die 50-Hz-Anlagen
getrennt nach Betriebshof und Strecke (Bild 8).
Das alte GUW Slüterufer wurde 2004 durch einen
Neubau am gleichen Standort ersetzt. Ebenso wurde
2005 das GUW Wismarsche Straße durch einen
Neubau ersetzt.
Das störanfällige GUW Dreesch I wurde durch
den Neubau der GUW Gartenstadt und Berliner
Platz im Jahre 2008 ersetzt. Da das GUW Berliner
Platz in einer Wendeschleife konzipiert wurde,
gestaltete sich bereits in den Planungsphasen die
Aufgabe der Anlieferung der Komponenten (Betonkörper
des GUW, Transformatoren) als schwierig.
662 109 (2011) Heft 12

Bahnenergieversorgung
Erst nach Planung und Aufbau einer Behelfszuwegung
konnten die Fahrzeuge den Standort erreichen
und den Baukörper und die Transformatoren
am Standort aufstellen.
Im Jahre 2009 wurde das GUW Lomonossowstraße
als Ersatz für das GUW Dreesch II in Betrieb
genommen (Bild 9). Abschließend wurde im
Jahre 2011 das GUW Heizkraftwerk als Ersatz für
die GUW Krebsförden und Schwerin-Süd errichtet
(Bild 10).
Bestandteil der einzelnen Gesamtplanung war
jeweils die Planung des Gleichrichterunterwerkes
einschließlich dem elektrotechnischen und bautechnischen
Teil, der Planung und Dimensionierung
der Außenkabelanlagen und Kabelverteilerschränke
(Bild 10), der Planung der Brandmeldeanlage sowie
der Planung der Kommunikation mit den benachbarten
Unterwerken. Der Rückbau des jeweiligen
Altunterwerkes wurde in die Planungsunterlage integriert
und nach erfolgreich durchgeführtem Probebetrieb
des Neubauunterwerkes umgesetzt.
3.2 Unterwerkstechnik
3.2.1 Baugruppen
Die Unterwerke bestehen im Wesentlichen aus folgenden
Komponenten:
• Mittelspannungsschaltanlage AC 24 kV (nicht im
GUW Betriebshof)
• Gleichrichtertransformatoren 1 000/1 500 kVA
• Bahnstromgleichrichter DC 1 500/2 000 A
• Gleichspannungsschaltanlage DC 750 V
• Eigenbedarfsanlage
AC 400/230 V
• Ladegleichrichter/Batterie
DC 60 V
• Zentrales Melde- und Bedienfeld DC 60/24 V
• Eigenbedarfstransformatoren
35 kVA
• Ortsnetztransformatoren
35 kVA
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf die
Unterwerke Lobedanzgang, Betriebshof Haselholz,
Berliner Platz, Gartenstadt, Lomonossowstraße und
Heizkraftwerk (Bild 11). Diese GUW wurden gesamtheitlich
von Elpro geliefert.
(unabhängiger Maximalstromzeitschutz) ist auf die
nachgeschalteten Verbraucher Gleichrichtertransformator/Gleichrichter
abgestimmt. Dies betrifft auch
die Mitnahme- und Verriegelungsbedingungen zur
Gleichspannungsschaltanlage.
3.2.3 Gleichrichtertransformatoren
Es wurden Gießharztransformatoren für Stromrichterbetrieb
mit verminderten Leerlaufverlusten der
Firmen MF und HTT eingesetzt.
Die GUW werden jeweils mit zwei Doppelstock-
Gleichrichtertransformatoren betrieben. Die Gießharztransformatoren
sind für eine Nennleistung von
jeweils 1 000 kVA (2 x 500 kVA) ausgelegt.
Die Transformatoren sind mit der Schaltgruppe
YY0d5 ausgeführt, sodass bei jedem Gleichrichter
ein Zwölfpulsbetrieb entsteht.
Die Transformatoren sind sekundärseitig auf eine
Spannung von AC 525 V für eine Nennspannung
von DC 600 V oder AC 610 V für eine Nennspannung
von DC 750 V schaltbar und für geringe Geräuschen
nach DIN 42523 [5] ausgelegt. Sie sind mit
einem Transformator-Vollschutz mit zwei Kaltleitern
je Schenkel, Warnung und Auslösung, und einem
Auslösegerät ausgerüstet.
3.2.4 Gleichspannungsschaltanlage DC 750V
Allgemeines
Die Schaltfelder der Firma Elpro sind typgeprüft nach
EN 50123-6 [6] und Bestandteil einer metallgekapselten
und teilgeschotteten Schaltanlage in folgenden
Einzelkomponenten (Standardkonfiguration):
• 2 Stück Fahrstromgleichrichter jeweils DC 1500A
(2 x 750 A)
• 1 Stück Rückleiter 4 x DC 1000 A Trennschalter
• 1 Stück Einspeisung 2 x DC 2500 A Trennschalter
3.2.2 Mittelspannungsschaltanlagen AC 24 kV
In den einzelnen GUW wurden Fabrikate der Firmen
AREVA, ABB und ABB/Elpro eingebaut.
Die Ausführung der Schaltanlage entspricht den
technischen Anschlussbedingungen des örtlichen
Energieversorgungsunternehmens und des Verteilungsnetzbetreibers.
Jedem Transformatorabgangsfeld mit einem
630-A-Leistungsschalter ist ein Gleichrichtertransformator
zugeordnet. Die UMZ-Schutzeinstellung
Bild 11:
GUW Slüterufer, Ansicht der oberirdischen Kabelverteiler (2004).
109 (2011) Heft 12
663

Bahnenergieversorgung
• 4 x Einzel-Strommessung je Rückleitungsabgang
• 4 x Rückleitungsabgang mit Elpro-Trennschalter
EST 1000A (Überlastfähigkeit nach Belastungsklasse
VI)
• Gerüstschlusserfassung
• Potenzialschutzeinrichtung (Erdungskurzschließer)
• Potenzialüberwachung Rückleitung/Schutz- und
Betriebserde
• Überspannungsableiter Rückleitung/Schutz- und
Betriebserde
Bild 12:
GUW Heizkraftwerk, Innenansicht (2011).
• 2 Stück Streckenabzweig
• 1 Stück Streckenersatz
1 x DC 2 600 A
Schnellschalter
1 x DC 2 600 A
Schnellschalter
Das Schaltanlagensystem ist mit einer hohen aktiven
und passiven Sicherheit für das Bedienpersonal ausgestattet
(Personensicherheit) und bietet eine hohe
Verfügbarkeit.
Gleichrichter
Das Gleichrichterfeld besteht jeweils aus einem zwölfpulsigen
Diodengleichrichter mit zwei dreiphasigen
Brückenschaltungen 2(B6U), ausgelegt für die Belastungsklasse
VI nach DIN 417 56/6.71 beziehungsweise
IEC 146/73 [7].
Die einzelnen Dioden mit zugehörigen Sicherungen
sind auf Kühlkörpern aufgebaut, welche
eine gleichmäßige und adäquate Luftkühlung gewährleisten.
Um den Selektivitätsanforderungen zu
genügen, kann der Stromrichtersatz einen Dauerkurzschlussstrom
in 13-facher Höhe seines Nennstromes
für 400 ms führen. Innerhalb dieser Zeit spricht
die vorgeordnete Überstromschutzeinrichtung im
Transformator- Abgangsfeld der Mittelspannungsschaltanlage
an.
Jeder Zweigsicherung ist für eine Sicherungsmeldung
ein Mikroschalter zugeordnet. Gegen TSE-
Überspannungen ist der Stromrichtersatz mit einer
drehstromseitigen RC-Beschaltung versehen.
Rückleiterfeld
Das Rückleiterfeld dient der Zusammenführung aller
Rückleiteranschlusskabel aus dem GUW sowie den
einzelnen Rückleitungspunkten der Außenanlage.
An der Rückleitersammelschiene können sich alle
Rückleiterströme ausgleichen. Die wesentlichsten
Einbaukomponenten sind:
• Strommessung je Gleichrichter (L-)
• Summen-Strommessung aller Rückleitungsabgänge
Einspeisefeld
Das Einspeisefeld dient der Anbindung der Gleichrichter
an die Sammelschiene der DC- Schaltanlage.
Die beiden Elpro-Trennschalter EST 2500A (Überlastfähigkeit
nach Belastungsklasse VI) bieten weiterhin
die Möglichkeit der galvanischen Abtrennung des
jeweils zugeordneten Gleichrichters.
Streckenabzweigfeld
Die Schaltfelder sind ausgerüstet mit vier Funktionsräumen
für
• Sammelschiene,
• Schaltgerät,
• Kabelanschluss und
• Niederspannungsnische.
Das Schaltgerät ist auf einem ausfahrbaren mit
dem Einfahr-Trennschalter verriegelten Schaltwagen
montiert. Alle Schalthandlungen sind bei geschlossener
Schaltfeldtür ausführbar und garantieren somit
maximalen Personenschutz. Der Raum für den
Schaltwagen ist mit einem Ausblasraum ausgerüstet.
Der mechanische Schnellschalter ist zusätzlich mit
einem De-Ionisationskamin ausgerüstet. Die Auswirkungen
eines internen Störlichtbogens bleiben auf
das Schaltfeld begrenzt und treten definiert nach
oben aus.
In eingefahrener Stellung ist der Schnellschalter
für den Betrieb bereit und der Hauptstromkreis
kann geschlossen werden. Eine elektrische und mechanische
Verriegelung verhindern das Ausfahren
des Schaltwagens im eingeschalteten Zustand. Bei
ausgefahrenem Schaltwagen sind die Kontakte vollumfänglich
durch einen automatischen Shutter geschützt
und vom Hauptstromkreis getrennt.
In der Betriebsstellung ist der Schaltwagen sicher
verriegelt und der Schnellschalter kann lokal wie
auch ferngesteuert betätigt werden.
Ein Alleinstellungsmerkmal ist die Verwendung eines
zweipoligen Elpro-Trennschalters EDT 2500A mit
einer Überlastfähigkeit nach Belastungsklasse VI zur
Herstellung der Trennstellung zwischen Schaltwagen
und dem Sammelschienensystem, ohne den Schaltwagen
bewegen zu müssen.
Die Trennstellung ist sowohl vor Ort als auch durch
Fernbedienung möglich. Das Ausfahren des Schaltwagens
ist nur zu Wartungszwecken erforderlich.
664 109 (2011) Heft 12

Die mechanische Anzeige der Trennstellung erfolgt
auf der Schnellschaltertür, die elektrische Anzeige
der Trennstellung auf der Steuernischentür.
DC-Schutztechnik
Mit der DC-Schutztechnik können Strom und Spannung
kontinuierlich auf Über- oder Unterschreitung
parametrierbarer Grenzwerte überwacht werden.
Im Falle einer Auslösung durch die Schutzfunktionen
kann der angeschlossene Gleichstrom-Schalter
über den integrierten Kondensatorauslöser abgeschaltet
werden.
Für die Auswertung und Diagnose steht eine Software
zur Verfügung. Hiermit kann der Verlauf von
Messwerten und Meldeereignissen dargestellt sowie
die Parametrierung durchgeführt werden.
Es werden Schutzgeräte DPU 96 oder Sitras PRO
verwendet.
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4 Oberleitung
Neben dem Neubau der Gleichrichterunterwerke
wurde auch die Oberleitungsanlage der Straßenbahn
modernisiert. Die Modernisierung begann
1991 und wurde 2009 vollendet.
Im Jahre 1992 wurde mit der Streckenerneuerung
in Lankow auch die Oberleitung erneuert.
Auch in der Wismarschen Straße wurde die
Oberleitung in Teilstücken mit der Streckenerneuerung
1991, mit der Beseitigung des letzten
eingleisigen Streckenabschnittes, und 1993
umgebaut. 1993 erfolgte der Umbau der Strecke
Bürgermeister-Bade-Platz bis Hauptbahnhof,
1994 Hauptbahnhof bis Franz-Mehring-Straße.
Im Jahre 1995 wurde der Marienplatz bis zur Goethestraße
umgebaut.
Die Erneuerung der Oberleitungsanlage nach
Schwerin-Süd wurde wegen alkaligeschädigter
Oberleitungsmaste erforderlich. Der Umbau wurde
1995 und 1997 durchgeführt. Neben der Erneuerung
der geschädigten Masten auf dem Betriebshof
Haselholz ab 1999 wurde die Fahrleitung Goethestraße
bis zum Großen Dreesch im Jahr 2000
umgebaut. Der Platz der Freiheit wurde 2000 umgebaut.
Eine besondere Bauart mit einer flachen
Kettenfahrleitung in Gleithängerbauweise wurde in
der Innenstadt ab 2005 umgesetzt. Hier wurde die
Einfachfahrleitung mit einem zusätzlichen Tragseil
mit 95 mm 2 (üblich 150 mm 2 ) und mit Gleithängern
zur nachgespannten Kettenfahrleitung umgebaut.
Dieses war erforderlich, um den Leistungsbedarf der
neuen Straßenbahnfahrzeuge im Innenstadtbereich
sicherzustellen. Zusammen mit einer Fahrleitungsbaufirma
wurde diese Bauweise mit handelsüblichen
Bauteilen entwickelt und in einem 300 m
langem Testaufbau auf dem Betriebshof auf Tauglichkeit
getestet.
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109 (2011) Heft 12
Oldenbourg Industrieverlag
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eb – Elektrische Bahnen erscheint in der Oldenbourg Industrieverlag GmbH, Rosenheimerstr. 145, 81671 München

Bahnenergieversorgung
In Schwerin ist das gesamte Liniennetz mit Kettenfahrleitung
ausgestattet. Der Betriebshof und
zwei wenig befahrene Wendeschleifen verfügen
über Einfachfahrleitung.
5 Ausblick
Mit dem Abschluss der Modernisierung der Unterwerke
im Jahr 2011 ist der Nahverkehr Schwerin
deutschlandweit der erste Straßenbahnbetrieb, bei
dem das Prinzip der zweiseitigen Einspeisung im
gesamten Liniennetz umgesetzt wurde.
Durch die überwiegend einheitliche Gestaltung
und technische Ausrüstung der Unterwerke ist ein
flexibler Betrieb gewährleistet.
Eine angestrebte Umstellung der Nennspannung
von 600 V auf 750 V zur weiteren Erhöhung der
Leistungsfähigkeit der Fahrleitungsanlage sowie zur
Verringerung der Übertragungsverluste in der Fahrleitung
ist technisch in den Unterwerken und auf
den eingesetzten Fahrzeugen des Typ SN 2001 vorbereitet.
Literatur
[1] Bau und Betriebsordnung für Straßenbahnen (BO Strab)
vom 11. Dezember 1987.
[2] Hofmann, G.: Besonderheiten bei der Berechnung elektrischer
Bahnnetze. In: Elektrische Bahnen 98 (2000),
H. 3, S. 14–22.
[3] Hofmann, G.; Röhlig, S.; Mom, A.: Berechnung von DC-
Bahnnetzen mit einbezogenem AC-Versorgungsnetz.
In: Elektrische Bahnen 98 (2000), H. 7, S. 14–22.
[4] Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI)
vom 11. August 2009.
[5] DIN 42523 ersetzt durch DIN EN 50541 – 1: Drehstrom-
Trockentransformatoren 50 Hz, 100 kVA bis 3150 kVA
mit einer höchsten Spannung für Betriebsmittel bis
36 kV – Teil 1: Allgemeine Anforderungen für Trockentransformatoren
mit einer höchsten Spannung für Betriebsmittel
bis 36 kV; 2009.
[6] EN 50123-6: Bahnanwendungen – Gleichstromschalteinrichtungen,
Teil 6: Gleichstromschaltanlagen; 2003.
[7] DIN 417 56/6.71: Stromrichter; Belastung von Stromrichtern,
Betriebsarten und Belastungsklassen; 1971.
AUTORENDATEN
Dipl.-Ing. (FH) Hans-Joachim
Fronzke (49), Studium der Elektrotechnik
mit Fachrichtung Elektroenergieanlagen
an der FHTW Leipzig;
seit 1989 tätig bei der Elpro AG, als
Projektingenieur im Bereich Verkehrstechnik;
ab 1998 tätig bei der Elpro
BahnstromAnlagen GmbH als Projektleiter,
derzeit tätig als Geschäftsbereichsleiter
Technik/Vertrieb für
DC-Bahnenergieversorgungsanlagen.
Adresse: Elpro BahnstromAnlagen
GmbH, EBA-T, Marzahner Str. 34,
13053 Berlin, Deutschland;
Fon: +49 30 9861-2595, Fax: -2251;
E-Mail: hans-joachim.fronzke@elpro.de
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Maack
(48), Studium der Elektrotechnik
mit Fachrichtung Elektromaschinen
und -geräte an der Ingenieurschule
Velten-Hohenschöpping; seit 1980
tätig bei der Nahverkehr Schwerin
GmbH, als Elektromonteur ab
1988 als Elektroingenieur in den
Bereichen Straßenbahninstandhaltung,
Omnibusinstandhaltung und
Omnibusverkehr; ab 1997 im Bereich
Fahrleitung/Stromversorgung, stellvertretender
Betriebsleiter BOStrab
und BOKraft, derzeit tätig als Sachbearbeiter
im Bereich Infrastruktur.
Adresse: Nahverkehr Schwerin GmbH,
Ludwigsluster Chaussee 72,
19061 Schwerin, Deutschland;
Fon: +49 385 39-90280, Fax: -76153;
E-Mail: maack@nahverkehr-schwerin.de
Dipl.-Ing. (FH) Frank Schumann
(38), Studium der Elektrotechnik mit
Fachrichtung elektrische Verkehrssysteme
an der HTW Dresden; seit 2000
tätig bei der ELBAS GmbH, als Projektingenieur
im Bereich Bahnstromanlagen;
ab 2001 tätig bei der ELBAS
GmbH, Büro Berlin als Büroleiter und
Projektleiter Planung Bahnenergieversorgungsanlagen.
Adresse: ELBAS Elektrische Bahnsysteme
Ingenieur-Gesellschaft mbH,
Büro Berlin, Invalidenstr. 34,
10115 Berlin, Deutschland;
Fon: +49 30 364143-0, Fax: -29;
E-Mail: frank.schumann@kema.com
666 109 (2011) Heft 12

Bahnenergieversorgung
Schutz- und Steuerungsgerät SGBA
– Einsatz bei den Dresdner Verkehrsbetrieben
Jens Thiede, Dresden; Hans-Joachim Fronzke, Berlin
Die Dresdner Verkehrsbetriebe AG setzt das kombinierte Schutz- und Steuerungsgerät SGBA in ihrem
Bahnstromnetz ein. Mit dem SGBA steht eine technisch vollwertige und ausgereifte Lösung eines
kombinierten Schutz- und Steuerungsgeräts zur Verfügung, das den Empfehlungen des Verbandes
der Deutschen Verkehrsunternehmen (VDV) entspricht. Durch die Aufteilung in einzelne Baugruppen
lassen sich einzelne Komponenten kostengünstig austauschen. Eine tagesgenaue Terminplanung und
die vorhergehende Felderprobung sorgten für den zügigen und störungsfreien Umbau, wobei der
Fahrbetrieb nur minimal beeinträchtigt wurde.
PROTECTION AND CONTROL DEVICE SGBA – APPLICATION AT DRESDEN TRACTION POWER SUPPLY
The Dresden Transport Company uses the protection and control device SGBA within their traction
power supply network. The device SGBA is a technically fully adequate and mature solution of a
combined protection and control device, which complies with the recommendations of German public
transport association VDV. Due to the separation into individual components these components can
be replaced with low expenditures only. An exact day-by-day planning and a pre-testing resulted in an
implementation according to schedule without problems affecting the service to a minor extend only.
APPAREIL DE PROTECTION ET DE CONTRÔLE SGBA – MISE EN ŒUVRE À LA COMPAGNIE DE
TRANSPORTS DE DRESDE
La compagnie de transport de Dresde SA utilise l’appareil de protection et de contrôle SGBA sur son
réseau d’alimentation. L’appareil SGBA est techniquement complètement adapté et constitue une
solution mature combinant les fonctions protection et contrôle, ce qui répond aux recommandations
de l’association germanique du transport public VDV. Grace à la possibilité de séparation des composants
individuels, ceux-ci peuvent être remplacés avec des coûts réduits. Une planification quotidienne
et une séquence d’essais ont permis une mise en œuvre en conformité dans les délais sans problème
avec un impact minimal sur le service.
1 Einführung
Betriebsmittel in elektrischen Anlagen sind gegen
Überlast- und Kurzschlussstrom zu schützen [1; 2].
Ziel dabei ist es, die elektrischen, mechanischen
und thermischen Beanspruchungen im zulässigen
Bereich zu halten. Der Schutz von Fahrstromanlagen
wird durch automatisches Abschalten der Stromversorgung
erreicht. Unzulässige Betriebszustände
müssen sicher, schnell und möglichst selektiv abgeschaltet
werden. Kabel und Fahrleitungsanlagen
werden Strom begrenzend durch Leistungsschalter
geschützt. Zusätzliche, indirekt wirkende Schutzfunktionen
entsprechen dem Stand der Technik und
umfassen:
• Maximalstrombegrenzung
• Stromänderungsgeschwindigkeit di/dt
• Stromänderung ΔI
• Unabhängiger Maximalstrom-Zeitschutz
• Thermische Überstromauslösung
Die dazu verwendeten Geräte sind gewöhnlich in die
Feld- und Stationsleittechnik der Gleichrichterunterwerke
(GUW) eingebunden [3].
Das Schutz- und Steuerungsgerät SGBA wird dabei
für die indirekt wirkenden Schutzfunktionen als
auch für die Steuerung genutzt. Es beachtet die entsprechenden
Empfehlungen [2] des Verbandes der
Deutschen Verkehrsunternehmen (VDV). Das Gerät
wurde im Netz der Dresdner Verkehrsbetriebe (DVB)
implementiert und in Betrieb genommen.
2 Dresdner Verkehrsbetriebe AG
2.1 Allgemeines
Dresden verfügte im Jahr 2010 über ein Straßenbahnnetz
mit 12 Linien auf 204 km Linienlänge.
Die DVB beförderte rund 400 000 Fahrgäste täglich,
dies entspricht 148 Millionen im Jahr. Den
109 (2011) Heft 12
667

Bahnenergieversorgung
Linienverkehr bewältigen 166 Stadtbahnzüge. Die
modernisierten Tatrawagen übernehmen nur noch
Sonderverkehrsleistungen. Mit Straßenbahnspezialfahrzeugen
wird der Güterverkehr zwischen dem
Güterverkehrszentrum Dresden-Friedrichstadt und
der Gläserne Manufaktur des VW-Werkes durchgeführt.
Die DVB ist ein Unternehmen der Technischen
Werke Dresden, zu der unter anderen auch der Energieverbund
Dresden gehört. Mit 1 703 Mitarbeitern
und 94 Auszubildenden ist die DVB ein bedeutender
Arbeitgeber in der Landeshauptstadt Dresden. Der
Kostendeckungsgrad der DVB stieg im Jahr 2010 auf
rund 78 %.
2.2 Bahnstromversorgung, Netzleitstelle,
Fern wirktechnik
Bei den Dresdner Verkehrsbetrieben sind derzeit
dauerhaft 51 Gleich richter unterwerke (GUW) für die
Bahnenergieversorgung in Betrieb. Die Bahnenergie
wird von 3 AC 20 kV oder 3 AC 10 kV auf 3 AC 530 V
transformiert. Die Traktionstransformatoren haben
insgesamt 120 MVA installierte Leistung. Zur
Gleichrichtung werden 6-pulsige Brückenschaltungen
verwendet. Die Nennspannung beträgt derzeit
DC 600 V. Ein Großteil der Gleichrichterunterwerke
wurde in den letzten Jahren modernisiert und weitgehend
auf die Umstellung der Nennspannung auf
DC 750 V vorbereitet.
Die 310 km Fahrleitung werden über ein 563 km
langes Kabelnetz gespeist.
Für die Bahnstromversorgung steht in Trachenberge
eine Netzleitstelle zu Verfügung [4]. Dort
werden im Leitsystem der Schalt- und Spannungszustand
aller Sammelschienen, Fahrleitungen, Kabel
und Einspeisungen in einem Netzübersichtsplan
angezeigt. Zwischen Netzleitstelle und den Fernwirkunterstationen
in den GUW werden die Daten
weitestgehend über das DVB-eigene Glasfasernetz
ausgetauscht. Dabei wird das auf Ethernet basierende,
nach IEC 60870-5-104 genormte Übertragungsprotokoll
genutzt.
2.3 Beschreibung der Umbaumaßnahme
Das von Elpro entwickelte SGBA ist neu am Markt
und wurde zu Beginn des Jahres 2011 erstmals kommerziell
bei der DVB eingesetzt. Vor der Fertigungsfreigabe
im Jahr 2010 wurde es über ein Jahr unter
realen Einsatzbedingungen im Jenaer Nahverkehr
erfolgreich erprobt.
Die DVB forderte, in sechs GUW binnen eines
Jahres die Geräte für den Anlagenschutz der Fahrstromanlagen
sowie die Komponenten der Feld- und
Stationsleittechnik zu ersetzen.
Zur Sicherstellung der Fahrstromversorgung war
der Umbau in einigen GUW nur während der nächtlichen,
vierstündigen Betriebspausen möglich. Dies
hatte zur Konsequenz, dass jeweils nur ein Streckenfeld
umgerüstet werden konnte, da die funktionssichere
Wiederaufnahme des Betriebes nach jedem
Bauabschnitt gewährleistet sein musste.
Auf Basis einer tagesgenauen Terminplanung für
alle durchzuführenden Arbeiten wurde umgerüstet.
Dabei wurde jeweils in der ersten Etappe mit dem
Umbau des Streckenersatzfeldes – für den späteren
Ersatz der noch umzurüstenden Streckenabzweige –
begonnen. Nachfolgend wurden sukzessive die einzelnen
Streckenfelder und in einer letzten Etappe die
Stationsleittechnik, einschließlich Master-SPS und
Industrie-PC mit Display umgerüstet.
Unmittelbar nach Abschluss der Umbauarbeiten
wurden die Funktionsprüfungen für jeden Anlagenteil
durchgeführt. Abschließend wurde die Gesamtfunktionalität
geprüft, was die Kommunikation
zwischen Feldleitebene und Stationsleitebene einschloss.
Hierbei wurde das SGBA mit der Stationsleittechnik
auf Grundlage des Profibus-DP-Protokolls
seriell verbunden. Alle Datenpunkte von Feldleitebene,
Stationsleitebene und Netzleitstelle wurden mit
einem abschließenden Bit-Test geprüft.
3 Einstellung der Schutzparameter
nach VDV 520
Die VDV-Schrift 520 [1] befasst sich mit dem Kurzschluss-
und Überstromschutz von Fahrstromanlagen
für Gleichstrom-Nahverkehrsbahnen. Eine Neuausgabe
[2] erscheint in Kürze. Die Schrift gibt Hinweise
hinsichtlich des Anlagenschutzes der einzelnen
Komponenten der Fahrstromanlagen, unter anderen
Mittelspannungsschaltanlagen, Gleichrichtertransformatoren,
Gleichrichter, Gleichspannungsschaltanlagen,
Speise- und Rückleitungen sowie Fahrleitungsanlagen.
Hierzu werden die Schutzfunktionen
und besonders die unterschiedlichen Auslösertypen
mit ihren Besonderheiten vorgestellt. Der für die
örtlichen Betriebsverhältnisse korrekten Einstellung
des Streckenschutzes ist ein eigener Abschnitt gewidmet;
ein Rechenbeispiel im Anhang der Schrift
erläutert die praktische Umsetzung. Gegenüber der
Vorgängerausgabe aus dem Jahre 1995 wurde die
VDV-Schrift um einen Abschnitt über Kurzschlussversuche
einschließlich deren Durchführung sowie
Auswertung und Dokumentation ergänzt. Diese
Ausgabe [2] ersetzt die VDV-Schrift 520 aus dem
Jahr 1995.
Die in [2] beschriebenen, indirekt wirkenden
Funktionen zum Kurzschlussschutz einerseits und
ungestörten Fahrbetrieb andererseits werden im
SGBA umgesetzt. Besondere Aufmerksamkeit galt
dabei dem
668 109 (2011) Heft 12

Bahnenergieversorgung
• Erkennen des unterwerksnahen Kurzschlusses
bei schneller Abschaltung durch Auswertung der
Stromänderung, der Stromänderungsgeschwindigkeit
und der Dauer,
• Erkennen des unterwerksfernen Kurzschlusses
durch Auswertung des Stromanstiegs und der
Dauer,
• Oberleitungs- und Kabelschutz entsprechend der
thermischen Belastbarkeit.
Die größten, betrieblich auftretenden Stromänderungen
können Steilheiten wie bei Kurzschlussströmen
erreichen. Folgende Fälle dürfen nicht zum
Ansprechen des Stromanstiegsauslösers führen:
• Überfahren von Fahrleitungstrennstellen oder
Stromschienenlücken
• Zuschalten eines Speiseabschnittes, in dem sich
Fahrzeuge befinden
• Umschaltstromsprünge durch die Fahrzeugsteuerung
• Zuschalten eines bereits vom benachbarten Unterwerk
gespeisten Abschnitts
• Abschalten des Streckenschalters im benachbarten,
parallel speisenden Gleichrichterunterwerk
Maßgebend für die Einstellung der Stromanstiegsauslöser
ist, dass die Stromaufnahme der eingesetzten
Fahrzeuge unter allen Betriebsbedingungen sowie der
Verlauf des Stromes bei Kurzschluss am ungünstigsten
Ort bekannt sind. Das Überfahren von Trennstellen
erfordert besondere Beachtung. Falls keine Messergebnisse
vorliegen, kann für ein Fahrzeug mit Stromrichterantriebstechnik
bei Überfahrt einer Trennstelle
der Stromsprung mit mindestens dem 1,3-fachen des
maximalen Betriebsstromes angenommen werden.
Die Maximalstromauslösung wird nach Überschreiten
eines eingestellten Grenzwertes wirksam
und entspricht damit der Funktion des direkten
Auslösers. Der Grenzwert liegt in der Regel
bis zu 5 % unterhalb der Einstellung des direkten
Auslösers.
Strom-Zeitauslöser dienen dem Erkennen von Fehlerströmen.
Der eingestellte Wert liegt dabei deutlich
unterhalb des Einstellwertes des direkten Auslösers. Die
Verzögerungszeit ist größer als die Stromflussdauer bei
Anfahr- und Bremsvorgängen. Typische Auslösewerte
liegen zwischen 50 % und 70 % der Einstellung des
direkten Auslösers. Dabei beträgt die Verzögerungszeit
zwischen 10 s und mehreren Minuten.
Die Kennlinien der thermischen Belastbarkeit von
Oberleitungen wurden von der DVB vorgegeben.
Ein Beispiel der zeitabhängigen Strombelastbarkeit
für das Kettenwerk mit dem Fahrdraht Cu AC-100
und dem Tragseil Cu 95 zeigt Bild 1. Die Dauerstrombelastbarkeit
liegt bei 655 A, die Erwärmungszeitkonstante
beträgt 382 s.
Alle entsprechenden weiteren Parameter für die
Anwendung bei der DVB wurden auf Basis der bisherigen
Erfahrungswerte ermittelt und in den SGBA-
Parametersätzen hinterlegt. Ein Beispiel zeigt Bild 2.
Zur Einstellung der Kurzschlussauslösung des
Streckenschalters mit dem statischen Auslöser und
zur Kontrolle und Nachweis einer zuverlässigen
Funktion der Streckenprüfung und der di/dt-Schutzauslösung
wurden Kurzschlussversuche in Form von
DC-Schutzprüfungen unter realen Netzbedingungen
durchgeführt. Dabei wurden der Schleifenwiderstand
und die Spannungsverhältnisse im Speiseabschnitt
gemessen. Zum Nachweis wurden die
relevanten Prozessgrößen nach einem festgelegten
Messprogramm an vorgegebenen Kurzschlussorten
gemessen und aufgezeichnet. Die Auswertung der
Messwerte bestätigte die zuvor ermittelten Einstellwerte
für die einzelnen Parameter.
4 Aufbau und Funktion des
Gerätes SGBA
4.1 Allgemeines
Das kombinierte Schutz- und Steuerungsgerät SGBA
ist für die Gleichstromanlagen des Öffentlichen Perso-
Strom
4000
A
3500
3000
2500
2000
1500
1000
655
500
0
10 100 1000 s 10000
Dauer
Bild 1:
Zeitabhängige Belastbarkeit der Fahrleitung CuAC-100 und
Cu 95 bei 20 % Abnutzung.
Bild 2:
SGBA-Parametersatz, Auswertung DC-Schutzprüfung,
Anzeige mit SGBA-Diagnoseprogramm.
109 (2011) Heft 12
669

Bahnenergieversorgung
• die Zentraleinheit
• die Messwertaufbereitung
• die Kabelüberwachung
• das Bedien- und Anzeigefeld
SGBA-ZE
SGBA-MWA
SGBA-KUB
SGBA-MAB
Die Zentraleinheit (Bild 3) ist als Baugruppenträger
ausgeführt und umfasst die Komponenten:
• Spannungsversorgung
• Ein- und Ausgabebaugruppe
• Schutzbaugruppe
• Steuerbaugruppe
Bild 3:
SGBA-Zentraleinheit.
4.2.2 Messwerterfassung
nen-Nahverkehrs konzipiert. Strom- und Spannungs-
Zeitverläufe werden erfasst und bewertet. Kritische
Betriebszustände werden durch das Abschalten des
zugeordneten Streckenschalters vermieden. Das
SGBA erkennt unter anderem Fehlerzustände im Stromanstieg
noch vor Erreichen der maximalen Kurzschlussströme.
Das SGBA enthält eine umfangreiche,
variable SPS-Technik für die komplette Steuerung von
Schaltfeldern stationärer Gleichstromanlagen.
Die Konstruktion des Zentralgerätes lässt durch die
variable Auswahl von Ein- und Ausgängen eine Anpassung
an die Steuerungsumfänge zu. Die Ein- und Ausgänge
über eine CAN-Bus-Schnittstelle können durch
handelsübliche E/A-Baugruppen extern erweitert werden.
Darüber hinaus ist mit einer im SGBA vorhandenen,
variablen Bus-Schnittstelle eine Kommunikation
zur übergeordneten Steuerebene möglich.
Der Auswertung und Diagnose dient eine komfortable
Software, mit dieser kann der Verlauf von Messwerten
und Meldeereignissen detailliert dargestellt sowie die
Parametrierung des SGBA durchgeführt werden.
4.2 Aufbau und Funktion
4.2.1 Hauptkomponenten
Folgende funktionelle Komponenten des SGBA werden
an verschiedenen Stellen innerhalb des Schaltfeldes
installiert und gewährleisten die Gesamtfunktion:
Die Messwerterfassung dient dem Registrieren und
der Aufbereitung der Leistungskenngrößen:
• Ausgangsgleichstrom
• Streckenprüfstrom
• Ausgangsspannung des Streckenschalterfeldes
Die über die entsprechenden Shunts gemessenen
Stromwerte und die Ausgangsspannung werden in
der Messwertbaugruppe erfasst, digitalisiert und im
50-μs-Takt als optisches Signal zusammen mit einem
Taktsignal der SGBA-Zentraleinheit über zwei LWL-
Anschlüsse bereit gestellt.
4.2.3 Schutzbaugruppe
Die Schutzbaugruppe sichert die Schutzfunktionen
auf Basis parametrierbarer Grenzwerte:
• I max
Überwachung des Maximalstroms, positiv
• I max rev
Überwachung des Maximalstroms, negativ
• ΔI Überwachung der Stromänderung, für nahe
Kurzschlüsse
• di/dt-Überwachung der Stromänderungsgeschwin
digkeit, für ferne Kurzschlüsse
• UMZ Unabhängiger Maximalstrom-Zeitschutz,
positiv
• UMZ rev
Unabhängiger Maximalstrom-Zeitschutz,
negativ
• U min
Überwachung der minimalen Spannung
• U max
Überwachung der maximalen Spannung
Die Parameter werden auf dem SGBA-Display angezeigt.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, alle Parameter
in einer Parameterdatei auf einem USB-Stick
zu speichern.
4.2.4 Steuerbaugruppe
Bild 4:
Display der
SGBA-Zentraleinheit.
Die Steuerbaugruppe übernimmt die
• Überwachung des Streckenschalters,
• Streckenprüf- und Wiedereinschaltautomatik und die
• Energie- und Leistungsberechnung.
670 109 (2011) Heft 12

Bahnenergieversorgung
Für die frei programmierbare Steuerung entsprechend
IEC 61131-3 stehen bis zu 112 digitale Einund
Ausgänge zur Verfügung.
4.2.5 Kabelüberwachung
Der separate Kabelüberwachungsbaustein erfasst
den Kabelisolationswiderstand zwischen Leiter und
Schirm des Abgangskabels für die Streckenspeisung.
Der Baustein wird aus der am Kabel anliegenden
Speisespannung und damit unabhängig von einer
externen Einspeisung versorgt. Die Einstellung der
Kabelwiderstände und die Meldung von Kabelfehlern
werden über zwei potenzialfreie Relaisausgänge
intern getätigt. Die Isolationswiderstandstendenz
wird digital über LWL an die SGBA-Zentraleinheit
geleitet und dort angezeigt. Die Kabelüberwachung
kann unabhängig von der SGBA-Zentraleinheit eingesetzt
werden.
4.2.6 Bedienung und Anzeige
Als Bedien- und Anzeigefeld wurde ein firmware-angepasstes
Melde-, Anzeige- und Bedientableau (HMI)
entwickelt. Dieses ermöglicht die Vorortbedienung,
Parametrierung und Zustandsanzeige der Schutzund
Steuerbaugruppe. Das HMI wird in die Tür des
entsprechenden Anlagenfeldes eingebaut (Bild 4).
4.2.7 Parametrierung und Diagnose
Mit der PC-Anwender-Software für die Diagnose
steht ein umfangreiches Hilfsmittel für die Inbetriebnahme,
Fehlersuche, Parameter-, Messwert- und
Meldungsarchivbearbeitung der SGBA-Zentraleinheit
zu Verfügung.
Das SGBA-Softwaretool übernimmt die Funktionen:
• Auslesen der Parametereinstellungen (Bild 2)
• Auslesen der Meldungsarchive
• Auslesen der Messwertarchive
• Parameteränderungen und Übertragen der Parameter
zur SGBA-Zentraleinheit
• Drucken der Parametereinstellungen
• grafische Anzeige und Auswertung von Stromund
Spannungsverläufen (Bild 5)
Literatur
[1] VDV-Schrift 520: Schutz bei Überlast- und
Kurzschlußstrom (Überstrom) von Fahrstromanlagen
für Gleichstrombahnen. Verband Deutscher Verkehrsunternehmen
(VDV): BEKA-Verlag Köln, Februar 1995.
[2] VDV-Schrift 520: Schutz bei Überlast- und Kurzschlussstrom
(Überstrom) von Fahrstromanlagen für Gleichstrombahnen.
Verband Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV):
BEKA-Verlag Köln, Entwurf Oktober 2010.
109 (2011) Heft 12
[3] Niemann, T.; Nölkensmeier, S.; Steinbauer, J.; Schirmer,
G.: Pilotanwendung des kombinierten Schutz- und
Steuergerät Sitras PRO bei der VAG Nürnberg. In: Elektrische
Bahnen 105 (2007), H. 3, S. 156–163.
[4] Heinrich, U.; Thiede, J.: Erweiterung der Netzleitstelle der
Dresdner Verkehrsbetriebe AG. In: Elektrische Bahnen
107 (2009), H. 12, S. 1–8.
AUTORENDATEN
Dipl.-Ing. (FH) Hans-Joachim
Fronzke (49), Ausbildung zum
Elektromonteur bei Elektroprojekt und
Anlagenbau Berlin, Studium der Elektrotechnik
mit Fachrichtung Elektroenergieanlagen
an der FHTW Leipzig;
seit 1989 tätig bei der Elpro AG, als
Projektingenieur im Bereich Verkehrstechnik;
ab 1998 tätig bei der Elpro
BahnstromAnlagen GmbH als Projektleiter,
derzeit tätig als Geschäftsbereichsleiter
Technik/Vertrieb für
DC-Bahnenergieversorgungsanlagen.
Adresse: Elpro BahnstromAnlagen
GmbH, EBA-T, Marzahner Str. 34,
13053 Berlin, Deutschland;
Fon: +49 30 9861-2595,
Fax: -2251;
E-Mail: hans-joachim.fronzke@elpro.de
Dipl.-Ing. Jens Thiede (47),
Ausbildung zum Elektromonteur bei
der Deutschen Reichsbahn, Studium
an der Hochschule für Verkehrswesen
„Friedrich List“ Dresden, Fachrichtung
Elektrische Bahnen, 1992–2003
Systemingenieur für Gleich- und
Wechselstrombahnen in der Industrie,
seit 2004 Gruppenleiter bei
der ELBAS GmbH, ab August 2009
Instandhaltungsbereichsleiter Bahnstromversorgung
bei der Dresdner
Verkehrsbetriebe AG.
Adresse: Dresdner Verkehrsbetriebe
AG, Trachenberger Str. 40,
01129 Dresden, Deutschland;
Fon: +49 351 857-2560, Fax: -2205;
E-Mail: thiede@dvbag.de
Bild 5:
SGBA-Kurvenverlauf
für Abgangsspannung
und Abgangsstrom,
Auswertung DC-
Schutzprüfung, Anzeige
mit SGBA-Diagnoseprogramm.
671

Rail Power Supply Systems
High-voltage DC power supply – Part 2:
Technology and migration strategies
Michael Lehmann, Erlangen
Electric public mass transit systems and mainline railways can be operated more energy efficiently by
using higher DC voltages. Based on the findings of part 1 this second part gives an overview on the
technical restrictions and concepts to raise DC voltages in traction applications. These solutions need
to comply with the applicable standards. The possible migration strategies are linked to the age and
size of the existing network and the voltage step envisaged.
BAHNENERGIEVERSORGUNG MIT HOHEN GLEICHSPANNUNGEN – TEIL 2: TECHNISCHE LÖSUNGEN
UND UMSETZUNGSSTRATEGIEN
Elektrische Bahnen des Nah- und Fernverkehrs können mit höherer Gleichspannung energieeffizienter
betrieben werden. Der zweite Teil des Aufsatzes gibt einen Überblick über die technischen Konzepte
und normativen Restriktionen zur Anhebung der Spannung bei Gleichstrombahnen. Die Strategien
des Übergangs auf höhere Spannungen müssen Alter und Größe des Bestandsnetzes sowie die beabsichtigte
Spannungserhöhung berücksichtigen.
ALIMENTATION EN ÉNERGIE DE TRACTION À COURANT CONTINU HAUTE TENSION – PARTIE 2:
TECHNOLOGIE ET STRATÉGIE DE MIGRATION
Les réseaux de transport électriques suburbains et de longue distance peuvent être exploités avec une
tension continue plus élevée augmentant ainsi l’efficacité énergétique du système. La deuxième partie
de l’article donne une vue globale des concepts et des restrictions techniques en vue d’augmenter la
tension continue dans des applications de traction. Ces solutions nécessitent de répondre aux exigences
normatives applicables. Les stratégies de migration envisageables sont corrélées à l’âge et la
dimension des réseaux existants ainsi qu’au saut quantitatif de tension envisagé.
1 Introduction
Raising the nominal voltages of electrified DC railways
or mass transit systems has always been a favorite
approach to benefit from lower voltage drops
and transmission losses and to raise overall system
efficiency. The first part of this report [1] concentrated
on the general benefits of higher DC supply
voltages and the theoretical basics as well as their
mutual dependencies. This second part will focus on
the technical feasibility as it deals with the applicable
standards, necessary technologies and long-term
strategies for system migration.
The restrictions and technical concepts presented
here cover some of the main findings of a research
TABLE 1
Nominal voltages and permissible deviations for DC railways according to
EN 50163 [2].
System U nV U min1
V
U max1
V
U max2
V
DC general U n
2/3 U n
1,2 U n
1,3 U n
U max3
V
U n
· 1,264
t 0,0745
DC 1,5 kV 1 500 1 000 1 800 1 950 2 538
DC 3 kV 3 000 2 000 3 600 3 900 5 075
project with an academic partner that dealt with a
systematic analysis of the benefits and demands of
high-voltage railways [2]. Concerning DC railways
the positive effects are desirable to increase efficiency
and cut infrastructure investment. Nevertheless
the necessary research work and prototyping
as well as migration costs may keep on preventing
high-voltage DC railways to be set on development
roadmaps soon.
2 Normative restrictions and
general system layout
2.1 Applicable standards and limits
Being the most characteristic values of any railway
power supply the nominal voltages and permissible
deviations are of major interest. The description
of these values helps to distinguish between conventional
systems and systems with raised nominal
voltage and provides an important restriction for
component and subsystem design.
Table 1 shows the nominal voltages and deviations
of the existing DC power supply systems for mainline
railways, that are standardised in EN 50163 [3], IEC
672 109 (2011) Heft 12

Rail Power Supply Systems
60850 [4] and EN 50124-2 [5]. Systems with higher
nominal voltages need to be standardised similarly. A
possible approach could be to consider the relative
deviations from the nominal voltage as given in the
line headed DC general in Table 1. For nominal voltages
of 4 kV, 6 kV and 12 kV the corresponding values
are given in Table 2. Where applicable, these systems
are considered in the other chapters. Nevertheless,
most assumptions and descriptions are of general
nature and not limited to a specific voltage level. If
necessary, results can be transferred to other systems
using the relative deviations.
Besides the nominal voltages, some other standards
for electrified railways need to be observed as
well. For the purpose of this report the following
aspects have to be considered:
• Short-term and permanent touch potentials that
can be bridged by passengers during operation
or by maintenance staff touching rolling stock
or metal structures that are connected to the
return circuit. These potentials are standardised
in EN 50122-1 [6] and depend on the exposure
time. For permanent conditions the limit is 120 V
along the line and at stations but only 60 V in
maintenance yards. The permissible touch potential
is independent from the chosen nominal
voltage of the system.
• For a safe and reliable operation, electrical equipment
needs to be tested in high-voltage tests. The
determination of applicable test procedures and
test voltages is called insulation coordination. This
process needs to consider voltage conditions for
the equipment at normal and ultimate operation
as well as operational and environmental aspects.
Results of the insulation coordination are important
input values for the component design such
as arcing and creepage distances or the choice
of appropriate insulation material. The standards
EN 50119 [7], EN 50124-1 [8] and EN 50124-2 [5]
specify this process for the stationary equipment
of electric railways, i. e. substations and contact
lines. For rolling stock EN 50153 [9] needs to be
observed additionally. As the insulation coordination
depends on the nominal and operational
voltages railway systems with higher nominal
voltages, require a new determination of the insulation
requirements. For certain aspects of railway
systems with high DC voltages the general standard
IEC 60071-5 [10] for HVDC applications may
be considered.
• In addition to the nominal voltage and the insulation
coordination, that are of general interest, the
component design observes specific standards,
too. Consequently railway equipment for higher
DC voltages has to consider standards such
as EN 50123 [11] for DC switching equipment,
EN 50328 [12] for rectifiers and EN 50329 [13] for
traction transformers. If these standards do not
109 (2011) Heft 12
cover the chosen system voltage appropriately,
the design of a DC railway system at a higher
nominal voltage needs to be coordinated with the
amendment of the applicable standards.
2.2 General system layout and impacted
subsystems
A raised nominal voltage of a traction power supply
system effects all subsystems and components
that are operated at contact line voltage, i. e. the
TABLE 2
Nominal voltages and permissible deviations for higher nominal
DC voltages.
System U nV U min1
V
U max1
V
U max2
V
U max3
V
DC 4 kV 4 000 2 640 4 800 5 200 6 770
DC 6 kV 6 000 4 000 7 200 7 800 10 150
DC 12 kV 12 000 8 000 14 400 15 600 20 300
Figure 1:
General system la yout and main components of DC systems with raised nominal voltages.
673

Rail Power Supply Systems
Figure 2:
B asic structures for DC
railway substations.
substation, the contact line system and the highvoltage
equipment of the rolling stock. On the other
hand, minor or no impacts on the other subsystems
of electric railways, mainly track infrastructure and
operation, occur due to raised system voltages.
The system layout of an electric railway with
raised system voltage including the main components
of the substations and the electric traction
units can be derived from the studies in the first part
of this report [1] and the principle characteristics of
DC traction power supply [14]. Figure 1 shows this
general system layout and highlights the main components
that need to be adapted to or developed for
DC systems with raised system voltages.
The systems’ names given in Figure 1 transfer
the nomenclature of AC traction systems, e. g. 1 AC
25 kV for standard systems and 2 AC 50/25 kV for autotransformer
systems, to DC traction power supply
systems. The groups are:
• 1 DC 3 kV as the standard and reference system
for DC mainline power supply with 3 kV nominal
contact line voltage
• 1 DC 4 kV to 1 DC 12 kV for high-voltage DC systems,
where the raised system voltage is directly
applied to the contact line system
• 2 DC 6/3 kV to 2 DC 24/3 kV where a parallel
feeder network with a higher transmission voltage
of 6 to 24 kV and special feeder stations are
arranged along the line, that step down the high
transmission voltage to the standard contact line
voltage of 3 kV.
The main components shown in Figure 1 are coloured
either yellow or orange. All yellow components
can be regarded as standard components of
DC or AC traction or public power supply, whereas
the orange components need to be newly developed
or at least adapted for traction power supply
and rolling stock for higher nominal DC voltages.
For the first high-voltage DC railway system this
development process will need additional resources
before the beneficial life cycle costs (LCC) effects
can be realised.
The number of energy conversions and transmissions
given in Figure 1 for each of the systems
is meant as a first simple approach to assess the
complexity of the systems and the likeliness of efficiency
increases due to higher system voltages.
Nevertheless, this approach cannot replace detailed
system simulations as described in [15] that take
into account power- and speed-dependent efficiency
characteristics.
3 Impacts on power supply
3.1 Substation design
The design and structure of railway substations follows
two main functions:
• Conversion of traction energy in terms of voltage
level, frequency and number of phases and
feeding of the contact line sections to supply all
operating trains in all applicable operation modes
• Provision of safe, fast and selective protection
equipment to react on all feasible failures in the
substation itself or in the contact line sections fed
The correct substation design needs to allow for
both functions and is limited by the choice of applicable
and affordable components. The main components
of DC substations are:
• AC infeed and switchgears, high- or mediumvoltage
equipment
• transformers
• rectifier and inverter, if applicable
• DC filters, if applicable
674 109 (2011) Heft 12

Rail Power Supply Systems
• DC contact line feeding section panels including
DC high-speed circuit breakers (HSBC)
The step to higher DC voltages has not been
taken yet due to the lack of reliable and affordable
DC high-speed circuit breakers that allow many
switching cycles and can cope with a mechanically
and electrically highly stressed environment.
Consequently, two basic structures for DC railway
substations can be set up as shown in Figure 2,
with the structure for conventional voltage levels
in comparison with that for higher voltages.
As shown in Figure 2 the conventional structure
comprises only one transformer-rectifier unit, that
needs to be chosen according to the overall power
demand of all trains in the sections fed. The selective
protection of the contact line sections is realised
by a number of DC high-speed circuit breakers
(HSCB) that are assigned to the line feeder section
panels. This structure applies to the majority
of all DC systems with an option to operate more
than one transformer-rectifier units in parallel due
to redundancy and reliability considerations. The
application of this conventional structure for DC
systems with higher nominal voltages demands the
following changes:
• Development of high-voltage DC HSCB for traction
applications
• Development of rectifiers and inverters for higher
DC voltages
If these demands cannot be served sufficiently the
only concept that provides selective protection for
each contact line section is the structure shown
in Figure 2 for high-voltage DC applications. This
concept comprises of one AC switchgear, one transformer
and one rectifier unit for each contact line
feeding section.
The main technical approaches to fulfil these demands
are:
• An evolutionary step in DC HSCB design to 4 kV
system voltage, that might be possible in the
present circuit breaker design although high DC
voltages above 6 kV are very unlikely to be manageable
soon [2].
• A change in HSCB design to the principles used in
HVDC applications that use standard AC vacuum
switching tubes and a parallel resonant circuit
that causes a counter-current to quench the
switching arc,
• Standard rectifier concepts based on serial connections
of two B6-bridges with IGBTs for 6,5 kV
reverse voltage and
• Development of multi-level structures comparable
to HVDC applications [16].
Figure 3 shows an HSCB design based on the principles
used in HVDC applications [2].
109 (2011) Heft 12
3.2 Contact lines
A raise of the nominal system voltage impacts the
contact line as well. The main aspects to be considered
are:
• Retrofitting of the main components, especially
insulators
• Recalculation of feeder dimensions due to reduced
current load
• Development of special equipment for switching,
earthing and separation of contact line sections
The design of main components of contact lines is
aimed to bear the relevant mechanical and electrical
loads and needs to consider the specific conditions
such as clearances, vehicle gauges or environmental
conditions. The insulation coordination for higher
system voltages is described in section 3.3 focusing
on stationary equipment and in section 4.2 on rolling
stock.
Higher system voltages will lead to raised values
for arcing and creepage distances. For these raised
values adequate insulators need to be designed and
considered in the mechanical design of the poles.
As public power supply grids are operated at significantly
higher voltage levels, being either DC or AC
systems, the design of insulators for nominal DC
voltages of 4 kV or higher is possible without technological
changes.
According to the findings described in the first
part [1], higher system voltages may lead to reduced
traction currents, when the distances between the
substations are not altered. This may lead to either
reduced transmission losses or allows for a reduction
of the feeder cross sections leading to lighter and
less expensive systems. Nevertheless, the reduction
of cross sections is limited by the mechanical function
of the contact wire as active counter-part of the
pantograph. According to the system speed and the
power transmission quality requested for the contact
line to pantograph interface the contact line is
tensioned with forces of 10 to 30 kN per conductor.
These tensile forces require certain minimum cross
sections. Consequently, the reduction of feeder cross
sections must ensure correct mechanical function of
the contact line and needs to evaluate reduced material
investment and reduced operational costs due
to lower transmission losses.
Switching equipment for contact lines typically
comprise of insulators and active parts that separate
Figure 3:
High-speed circuit
breaker for HVDC
applications with parallel
resonant circuit [2].
675

Rail Power Supply Systems
TABLE 3
Characteristic values for the insulation co-ordination
of fixed installations for high-voltage DC
according to EN 50124-1 [7].
U n
kV
U max2
V
U Nm
(min. U max1
)
V
U Ni
kV
U a
kV
Arcing
distance
mm
3 kV 3 900 4 800 30 14 45
4 kV 5 200 6 500 40 18,5 72
6 kV 7 800 8 300 45 23 91
12 kV 15 600 17 250 95 44 175
U Ni
for overvoltage category OV3; U a
for fixed installations;
arcing distance for environmental conditions PD 4.
live parts from earthed parts. Consequently, the
insulators of equipment for higher nominal voltages
need to be designed according to the results of the
insulation coordination in section 3.3. The active
parts need to be redesigned in a way that the adopted
arcing distances are adequate for the separation
of high-voltage parts from earthed parts.
3.3 Insulation co-ordination for substations
and contact lines
The insulation coordination for higher system voltages
follows the standard process for railway equipment
with standardised voltages as described in EN 50124-
1 [8] for substation equipment and in EN 50119 [7]
for contact lines. This standard process considers the
overvoltage category for the rated power frequency
withstand voltage and the rated lightning impulse
voltage. The environmental conditions are considered
for the specific creepage distances.
Table 3 shows the relevant values for the systems
with 4 kV, 6 kV and 12 kV nominal voltage described
in Table 2 regarding the deviations from the nominal
system voltage.
Depending on the voltage step considered additional
measures regarding insulation coordination
and overvoltage protection might be applicable.
A moderate step to 4 kV nominal voltage may be
possible without changes in the substation structure
as shown in Figure 2. Higher DC voltages with different
substation structures may request additional
measures as described in IEC 60071-5 [10] for HVDC
feeder stations.
Although HVDC application have been part of the
technical state of the art for some decades, there are
still different sources and views how to adequately
consider the effects of the constant polarity of the
feeder voltages that form the electric load of the insulators.
Depending on material and environmental
considerations, the specific creepage distances vary
over a wide range as shown in Table 4.
Taking into account a moderate voltage raise to
4 kV a redesign of insulators might not be necessary,
if the characteristics calculated according to the relevant
standards are fulfilled and the type tests with
raised testing voltages are passed according to the
type testing standards.
4 Impacts on rolling stock
4.1 Rolling stock design
Raising the system voltage affects rolling stock design
in two major aspects:
• The rating values of the main components and
• the insulation coordination as described in
section 4.2.
The raised DC voltage influences all parts and main
components that are operated at contact line voltage.
They can be grouped as:
• roof equipment including pantograph
• main switch
• input converter, if applicable
• DC link and traction converter
The main changes for the roof equipment refer to
the insulation coordination considering the raised
system voltage. Consequently the values calculated
in 4.2 must be observed.
TABLE 4
Macroscopic environmental conditions and creepage distances.
U n
kV
U Nm
V
Specific creepage
distance PD 3
mm/kV
Specific creepage
distance PD 4
mm/kV
Absolute creepage distance
PD 3
mm
Absolute creepage
distance PD 4
mm
3 kV 3 900 12,5 25 48,8 97,5
4 kV 5 200 12,5 25 65,0 130,0
6 kV 7 800 12,5 25 97,5 195,0
12 kV 15 600 12,5 25 195,0 390,0
U Nm
is defined as U max2
contrary to Table 3, where U Nm
had to be chosen from the values listed in EN 50124-1 [7]. Environmental
conditions PD 3 apply to indoor installations, PD 4 to outdoor equipment and vehicle roofs. The specific and absolute creepage
distances apply to insulation material class I according to EN 50124-1 [7].
676 109 (2011) Heft 12

Rail Power Supply Systems
For the main switch, in DC applications typically
high-speed circuit breakers, the considerations described
in 3.1 are applicable. Taking into account
the common value of about one main switch cycle
per 100 km [14] the importance of reliable switching
devices for high DC voltages for electric traction vehicles
is even higher compared to substations, where
an alternated structure may transfer all necessary
switching cycles to the AC side of the substation.
In [17] a locomotive main electric circuit was designed
with a main switch based on the principle of a
parallel resonant circuit as shown in Figure 3. The design
presented in [18] does not contain main switches
on the locomotive. Depending on the structure of
the railway network and the planned schedule, this
may cause undue cuts in the system’s availability.
For the converter built of power electric components
and units three different technical approaches
can be distinguished:
• Directly fed DC link B6-bridge,
• input high-voltage DC chopper feeding a DC link
at common voltage level for traction inverters and
• input converter in multi-level technology comparable
to receiving sides of HVDC connections
followed by a medium-frequency transformer and
standard locomotive traction equipment consisting
of four quadrant choppers and traction inverters.
This may result in EMU designs with separated traction
units and passenger trailers like the German ICE
1 and ICE 2 or the TGV generations in France [2].
4.2 Insulation co-ordination for rolling stock
The insulation co-ordination for rolling stock follows
the same principles as the process for fixed installations.
The general process is described in EN 50124-
1 [8], additional remarks concerning rolling stock
are described in EN 50153 [9]. Depending on the
location of the overvoltage protection devices, e. g.
surge arresters, the overvoltage category OV3 or
OV4 can be assigned for each component. The location
of the component on the roof or in the machine
compartment and the project specific environment
characteristics determine the macroscopic environmental
conditions PD 3, PD 4 or higher.
Figure 4:
Locomotive main circuit
designs for high DC
voltages [2].
Moderate raises of DC system voltages may be accommodated
by state of the art power IGBTs used at
traction inverters. These inverters typically consist of
only one IGBT per valve and may be used in directly
fed DC link traction applications for system voltages
up to 3 kV. Modern power electronic devices such as
IGBTs and IGCTs have reverse voltages of about 6,5 up
to 10 kV and may be used in single or serial connection
of two power electronic devices per valve. The other
two options using an input dc chopper or an input
high-voltage converter are illustrated in Figure 4.
The strengthened electric characteristics, especially
rising values for clearances and creepage
distances, may have effects on the mechanic design
as well. In high-voltage AC systems these clearances
are achieved by either raised nominal contact wire
heights or roof lowerings in the pantograph section
and high-voltage compartment [19].
The described approaches apply to the main circuits
of any high-voltage DC rolling stock for electric
traction. Depending on the voltage step envisaged,
some further considerations may be necessary for
electric multiple units (EMU). The roof height in the
vehicle compartments has to comply with standardised
values. If these values cannot be kept, sections
without passenger access need to be defined. In
these section roof lowerings can be realised to accommodate
the high-voltage equipment. This can
be a significant draw-back for high-voltage EMU
with traction equipment split on several coaches.
109 (2011) Heft 12
677

Rail Power Supply Systems
For overvoltage category OV3 and environmental
conditions PD 4 Table 5 contains values for rated
impulse voltage U Ni
, rated power frequency withstand
voltage U a
and the minimum arcing distance.
In comparison with Table 3 for fixed installations the
standard EN 50124-1 [8] requires significantly lower
values for rolling stock for the same system voltages.
The corresponding creepage distances can be taken
from Table 4, as they do not differ between fixed
installations and rolling stock.
5 Migration strategies
As described in the previous chapters, raising the
nominal voltage of an electric railway DC system
effects both main subsystems: power supply and
rolling stock. Hence no subsystem can be changed
independently from the other. A further drawback for
a change of the system voltage is the relatively long
mean utilisation period for railway equipment ranging
from at least 15 years for rolling stock up to more
than five decades for substations and contact lines.
Consequently a migration strategy needs to be set
up taking into account the age of the existing equipment
and the scheduled refurbishments and investment
projects as well as the size and development
strategy of the electric railway network in question.
At least two major migration strategies can be
highlighted:
• Small voltage step in a relatively big electrified
railway network with different generations of rolling
stock and power supply equipment and
• large voltage step in a so far small electrified
railway network but with a significant growth
planned for the next years and decades
The first migration strategy demands a long-term plan
to adapt all rolling stock and substations with each refurbishment
and modernisation. For this adaption period
all equipment needs to be designed to cope with
the existing and the raised system voltage planned for
the future. At the end of the renovation cycle, that may
take about 10 years, the system voltage can be finally
TABLE 5
Characteristic values for the insulation co-ordination
of rolling stock for high-voltage DC according to
EN 50124-1 [6].
U n
kV
U max2
V
U Nm
(min.
tU max1
)
V
U Ni
kV
U a
kV
Arcing distance
mm
3 kV 3 900 4 800 25 11,6 45
4 kV 5 200 6 500 30 15 54
6 kV 7 800 8 300 35 17 72
12 kV 15 600 17 250 75 34,5 135
U Ni
for overvoltage category OV3; U a
for rolling stock; arcing
distance for environmental conditions PD 4.
changed to the raised level. The duration of this period
highly depends on the voltage step planned finally.
As described in EN 50124-1 [8] power supply
equipment and the insulation co-ordination for this
equipment often considers certain risk off-sets and
decision margins. These margins may be used to raise
the system voltage without a redesign of the stationary
equipment. This would significantly reduce system
migration investment in this strategy. Nevertheless,
this migration strategy demands a long-term investment
in equipment whereas the beneficial effects of
the raised system voltage cannot be realised before
the end of the process. Examples for this migration
can be found in several public tramway networks, for
example in Nuremberg and Leipzig, where the nominal
voltage is to be raised from 600 V to 750 V.
The second migration strategy is applicable for
higher voltage steps and features high-voltage
equipment and operation for all new railway lines
and network parts set into operation in the country
that decides for a raised DC voltage. Under certain
circumstances dual-system rolling stock might be
advisable to allow for an unrestricted service of the
rolling stock in the whole network. Depending on
the length and capacity of the railway network electrified
at the lower voltage a change line by line or a
long-term co-existence of both systems might be feasible.
In contrast to the other migration strategy the
operator will benefit from the raised system voltage
right from the beginning of the migration. Nevertheless,
especially this strategy needs to consider, that
the high DC voltages of 6 kV and higher demand a
significant effort in research and development. Some
of these aspects of migration apply as well to the
change from DC supply systems to AC systems. Such
a change is under discussion for the Netherlands’
state railway, where a raise of the system voltage
from DC 1,5 kV to AC 25 kV is planned [23].
References
[1] Lehmann, M.: High-voltage DC power supply – Part 1:
Basics and system design. In: Elektrische Bahnen 109
(2011), Vol. 6, pp. 271–275.
[2] Lehmann, M.: Grundlagen und Anforderungen an
die Teilsysteme elektrischer Bahnen bei Nennspannungen
über 25 kV AC und 3 kV DC. Technische
Universität Dresden, Fakultät Verkehrswissenschaften
„Friedrich List“, Dissertation, 2010 (Zugl.: Shaker Verlag,
Aachen, 2010).
[3] EN 50163:2004-11: Railway applications – Supply
voltages of traction systems.
[4] IEC 60850: 2007-02: Railway applications – Supply
voltages of traction systems.
[5] EN 50124-2: 2001-03: Railway applications – Insulation
coordination – Part 2: Overvoltages and related
protection.
[6] EN 50122-1: 2011-01: Railway applications – Fixed
installations – Part 1: Protective provisions relating to
electrical safety and earthing.
678 109 (2011) Heft 12

Rail Power Supply Systems
[7] EN 50119: 2009-09: Railway applications – Fixed installations
- Electric traction overhead contact lines.
[8] EN 50124-1: 2001-03: Railway applications – Insulation
coordination – Part 1: Basic requirements – Clearances
and creepage distances for all electrical and
electronic equipment.
[9] EN 50153: 2002-06: Railway applications – Rolling stock
– Protective provisions relating to electrical hazards.
[10] IEC 60071-5: 2002-06: Insulation co-ordination – Part
5: Procedures for high-voltage direct current (HVDC)
converter stations.
[11] EN 50123: 2003-02: Railway applications – Fixed installations
– D.C. switchgear – Part 1.3.
[12] EN 50328: 2003-03: Railway applications – Fixed installations
– Electronic power convertors for substations.
[13] EN 50329:2003-03: Railway applications – Fixed installations
– Traction transformers.
[14] Biesenack, H., et al.: Energieversorgung elektrischer
Bahnen. B. G. Teubner Verlag, Wiesbaden, 2006.
[15] Altmann, M.; Elschner, K.: Energy efficiency in traction
power supply for main lines – European Project Rail
Energy. In: Elektrische Bahnen 107 (2009), Vol. 4–5,
pp. 184-191.
[16] Siemens AG PTD (Editor): High-Voltage Direct Current
Transmission –Proven Technology for Power Exchange.
Siemens AG, Power Transmission and Distribution,
Erlangen, 2008.
[17] Wang, C.: Stromrichter-System für Traktion mit hoher
Gleichspannung an der Fahrleitung. Technische
Hochschule Darmstadt, Fachbereich 17 – Elektrische
Energietechnik, Darmstadt, Dissertation, 1995.
[18] Leander, P.; Östlund, S.: A Concept for an HVDC Traction
System. In: IEE – Institution of Electrical Engineers
[Editor], International Conference on Mainline Railway
Electrification, Conference Publication No. 312, London,
1989, pp. 169–173.
[19] Borchard, L.; Lehmann, M.: Bahnenergieversorgung
mit hohen Spannungen. In: Elektrische Bahnen 107
(2009), Vol. 4-5, pp. 192–198.
[20] Kornienko, V., et al.: Elektrifikatsija Shelesnich Dorog,
Mirovnie Tendentsii i Perspektivi – Analititscheskii Obsor.
Transport Ukraini, 2004. (Title: The Electrification
of Railways, International Trends and Perspectives –
Analytical Overview.)
[21] Mayer, L.: Valutazione della fattibilità di un sistema di
trazione elettrica a 12 kV corrente continua. In: Ingegneria
ferroviaria – Rivista dei Trasporti 43 (1988), Vol.5,
pp. 271–275. (Title: Evaluation of the feasibilty of a
12 kV DC traction power system.)
[22] Kurbasow, S.: Optimales System der Elektrotraktion. In:
Elektrische Bahnen 98 (2000), Vol. 10, pp. 390–393.
[23] Railway Technology.com (Editor): Netherlands National
Re-Electrification, www.railway-technology.
com/projects/netherlands/
AUTORENDATEN
Dr.-Ing. (PhD) Michael Lehmann
(31), studied Transport Engineering
at Dresden University of Technology
specialising in Planning and Operating
of Electrical Transportation Systems.
From 2006 to 2009 he was a Siemens
AG doctorate stipendiate at Dresden
University of Technology, Chair for
Electric Railways, investigating high
voltage railways. Since 2009 he has
been with Siemens AG as specialist for
AC and DC railway electrification and
research projects.
Address: Siemens AG, IC MOL TI IMS,
Mozartstr. 33 B, 91052, Erlangen,
Germany;
phone: +49 9131 7-23617,
fax: +49 9131 828-23617;
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109 (2011) Heft 12
679

Sicherheit
Berechnungen nach DIN EN 50122-1 –
Erdung im Katzenbergtunnel – Teil 2
Dirk Behrends, Berlin; Christian Fischer, Halle an der Saale
Durch die Technischen Spezifikationen für die Interoperabilität für das Teilsystem Energie und die
Revision der Normreihe EN 50122 sind derzeit vier Regelwerke für Elektrische Sicherheit, Erdung
und Rückleitung bei der Planung, bei der Ausführung, der Prüfung der EG-Konformität und der Inbetriebnahme
anzuwenden. Die Wirksamkeit der Erdung des Katzenbergtunnels der Neubaustrecke
Karlsruhe – Basel wurde für diese Vorgaben nachgewiesen, wofür ein Berechnungsverfahren entwickelt
wurde.
ANALYSIS IN ACCORDANCE WITH EN 50122-1 − EARTHING AT TUNNEL KATZENBERG − PART 2
After issuing of technical specifications of interoperability for the Energy subsystem and the revision
of standard series EN 50122 four specifications for electric safety, earthing und current return need to
be obeyed when planning, implementing, checking EC conformity and commissioning railway installations.
The effectiveness of earthing of the tunnel Katzenberg of the new high-speed line Karlsruhe
– Basel was verified for these stipulations using a newly developed calculation procedure.
ANALYSE DE CAS EN CONFORMITÉ AVEC LA NORME EN 50122-1 − MISE À LA TERRE DU TUNNEL DE
KATZENBERG – PARTIE 2
Comme suite à la parution des spécifications techniques d’interopérabilité du sous système énergie
et de la révision de la série de normes EN 50122, quatre spécifications associées à la sécurité électrique,
à la mise à la terre et au retour du courant de traction doivent être respectées lors de la planification,
la réalisation, la vérification de conformité CE ainsi que la mise en service des installations
ferroviaires. L’efficacité de la mise à la terre du tunnel de Katzenberg de la nouvelle ligne à grande
vitesse Karlsruhe – Bâle a été vérifiée vis-à-vis de ces exigences en utilisant une nouvelle procédure
de calcul.
4.3 Berechnungsergebnisse
4.3.1 Grundlagendaten
Bild 5:
Berechnungsgrundlagen mit Streckendaten, Streckenabschnitt Müllheim – Haltingen.
blau Zugstrom i Z
in A je Zug
grün mittlerer spezifischer Bodenwiderstand in Ωm
rot Kurzschlussstrom I“ K
in kA
IRML Uw Müllheim
IRHL Uw Haltingen
Die Berechnungsgrundlagen sind in Bild 5 grafisch
aufbereitet. Eingetragen sind hier mittlere spezifische
Bodenwiderstände aus Messungen für die Streckenbereiche
und aus der geoelektrischen Abschätzung für
den Tunnelbereich. Charakteristisch sind relativ niedrige
Bodenwiderstände von teilweise unter 100 Ωm
im NBS-Bereich um Schliengen, etwas höhere Bodenwiderstände
im NBS-Bereich um Eimeldingen sowie
deutlich höhere Bodenwiderstände in den derzeitigen
Bestandsbereichen Müllheim und Haltingen. Die sehr
hohen, aus Messungen aller Masterdungswiderstände
in diesem Bereich ermittelten wirksamen Bodenwiderstände
im Bereich einer aus Gründen des Trinkwasserschutzes
unterhalb des Streckenplanums eingebauten
Kunststoffdichtungsbahn (KDB) zwischen Katzenbergtunnel
und Eimeldingen führten bereits vorab zu der
Entscheidung, dort Rückleiterseile aufzulegen.
Weiterhin sind die örtlichen Kurzschlussströme
sowie eine der beiden Zugstromvorgaben, in diesem
Fall die ursprünglich vorgesehenen 900 A je Zug,
dargestellt.
680 109 (2011) Heft 12

Sicherheit
TABELLE 1
Berechnungsergebnisse für die Gesamtstrecke.
Berechnungsvariante Bild G in S G min
in S G‘ in S/km G‘ min
in S/km
Teilinbetriebnahme – 900 A je Zug,
Tunnel mit mittleren Gesteinswiderständen
Teilinbetriebnahme – 900 A je Zug,
Tunnel mit maximalen Gesteinswiderständen
Teilinbetriebnahme – 900 A je Zug, Tunnel mit maximalen Gesteinswiderständen,
Rückleiterseile Tunnel bis Haltingen, Tiefenerder KDB
Teilinbetriebnahme – 1 500 A je Zug, Tunnel mit maximalen Gesteinswider
ständen, Rückleiterseile Tunnel bis Haltingen, Tiefenerder KDB
6 29,850 18,848 1,254 0,792
7 26,683 18,848 1,121 0,792
8 26,923 15,135 1,131 0,636
26,923 24,990 1,131 1,050
Endausbau – 900 A je Zug 10 32,525 15,135 1,367 0,636
Endausbau – 1 500 A je Zug 11 32,525 24,990 1,367 1,050
4.3.2 Bewertung des zu zertifizierenden
Teilinbetriebnahmezustands
Zu bewerten war der für Ende 2012 vorgesehene
Zustand bei Inbetriebnahme des Tunnels und der
daran nördlich bis Schliengen und südlich bis Eimeldingen
anschließenden Streckenbereiche. Die
Ergebnisse sind numerisch in Tabelle 1 und grafisch
im Bild 6 dargestellt.
Auf die Gesamtstrecke bezogen ist die Ableitung
ausreichend, wobei in den Bestandsbereichen, letztlich
wegen des dort anzutreffenden höheren Bodenwiderstands
und des Vorhandenseins von klassischen
Mastfundamenten ohne Rammpfähle, die
erforderliche örtliche Ableitung nicht erreicht wird.
Im KDB-Bereich wird die erforderliche Ableitung
trotz Rückleiterseilen nicht erreicht. Die grafische
Darstellung kann dahingehend interpretiert werden,
dass in den Bereichen, in denen die durchgehende
Linie für den Istwert über der gleichfarbigen
gestrichelten Linie für die Vorgabe liegt, keine
weiteren ableitungsverbessernden Maßnahmen erforderlich
sind. Die erzielte Ableitung (blau) und
der Ableitungsbelag (rot) sind also besser als die
Mindestvorgabe.
Aus der grafischen Darstellung und den Berechnungsergebnissen
für den KDB-Bereich kann
man entnehmen, dass ein zusätzlicher Erder mit
mindestens 0,24 S Ableitung den örtlichen Ableitungsbelag
formal in den gewünschten Bereich
bringen würde. Falls es trotz der mit rund 0,8 km
relativ geringfügigen Ausdehnung dieses Bereiches
und des bereits an anderer Stelle geführten Nachweises,
dass Berührungsspannungen innerhalb des
relevanten Bereiches regelmäßig nicht auftreten
können, für notwendig erachtet werden sollte,
kann man Tiefenerder in den gewachsenen Boden
setzen und/oder die Fundamenterderwirkung einer
im Bereich gelegenen neuen Straßenüberführung
untersuchen.
109 (2011) Heft 12
Die mit Mittelwerten der Bodenwiderstände
im Tunnelbereich durchgeführte Berechnung bestätigt
im Übrigen die seinerzeit für das Erreichen
des Ableitbelages des Katzenbergtunnels getroffenen
Vorgaben. Im Tunnelbereich gibt es jedoch
die im Abschnitt 4.2 erörterte Unwägbarkeit der
Leitfähigkeit der Verpressung der Tiefenerder. Beispielhaft
wurde daher eine Berechnung mit den
abgeschätzten oberen Grenzwerten der spezifischen
Gesteinswiderstände durchgeführt, die eine
grundsätzlich schlechtere Ableitung der Tiefener-
Bild 6:
Berechnungsergebnisse für den zu zertifizierenden Teilinbetriebnahmezustand, Streckenabschnitt
Müllheim – Haltingen; Mittelwerte der Gesteinswiderstände im Tunnelbereich.
blau
Ableitung G in S
rot
Ableitungsbelag G‘ in S/km
durchgehende Linie Istwert
gestrichelte Linie Mindest-Sollwert
IRML
Uw Müllheim
IRHL
Uw Haltingen
681

Sicherheit
der abbildet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und
Bild 7 enthalten.
Auf die Gesamtstrecke bezogen ist die Ableitung
immer noch ausreichend, wobei für den KDB-
Bereich sowie die Bestandsbereiche die bei der
Berechnung mit Mittelwerten getroffenen Aussagen
analog gelten. Im Tunnelbereich ist bei dieser
Berechnungsvariante aber eine relativ geringfügige
Unterschreitung der Vorgabewerte zu verzeichnen.
Bild 7:
Berechnungsergebnisse für zu zertifizierenden Teilinbetriebnahmezustand; Streckenabschnitt
Müllheim – Haltingen, obere Grenzwerte der Gesteinswiderstände im Tunnelbereich.
Man kann annehmen, dass auch für Tunnel die
günstige Wirkung der Rückleiterseile gilt. Somit
muss nur 0,56 S/km Ableitungsbelag und mithin
5,26 S Ableitung erreicht werden. Rechnerisch sind
damit sowohl der Tunnel als auch die Gesamtstrecke
reichlich im zulässigen Ableitungsbereich.
Alternativ könnte man die für den Tunnelbereich
formal fehlende Ableitung von gut 0,5 S auch durch
zusätzliche künstliche Erder an den Tunnelportalen
herstellen. In einer Fachdiskussion wurde diese Anregung
aufgenommen und festgelegt, die die Böschung
sichernden Spritzbetonwände in die Bahn erdung einzubeziehen.
Hiermit können zumindest potenzialsteuernde
Effekte erzielt werden. An beiden Portalen sollen
darüber hinaus die Blitzschutzerdungen der EEA-Trafostationen
in die Bahnerdung einbezogen werden.
Die tatsächliche Ableitung der vorhandenen Tiefenerder
einschließlich ihrer Verpressung in den
Querschlägen ist dessen ungeachtet auf diesem
Wege nicht seriös bestimmt. Es wird empfohlen, die
Berührungsspannungen bei Betriebsströmen, mithin
nach Inbetriebnahme, zu messen.
Es wird angeregt, als grundsätzliche Absicherung
die aus dem Tunnel kommenden Rückleiterseile auch
in den unmittelbar angrenzenden Streckenbereichen
mit relativ hoher Ableitung aufzulegen, um im Portalbereich
zu befürchtende unzulässige Berührungsspannungen
zu vermeiden. In einer Fachdiskussion
wurde diese Anregung aufgegriffen und festgelegt,
dass – auch wegen der dort tendenziell höheren Bodenwiderstände
– in den südlichen Bereichen, mithin
vom Tunnel bis zum Unterwerk Haltingen, durchgängig
Rückleiterseile aufzulegen sind. Zum Zeitpunkt
dieser Festlegung war auch schon entschieden, im
KDB-Bereich zwei Tiefenerder zu errichten, um dort
die formal fehlende Ableitung zu kompensieren.
Unter Berücksichtigung dieser Festlegungen
und ohne die zunächst nicht quantifizierbaren
Maßnahmen an den Tunnelportalen erhält man
die in Tabelle 1 und Bild 8 dargestellten, im zu
zertifizierenden Bereich durchgehend zulässigen
Ergebnisse.
4.3.3 Berechnungen des Teilinbetriebnahmezustands
mit Zugstrom 1 500 A
Bild 8:
Berechnungsergebnisse für zu zertifizierenden Teilinbetriebnahmezustand; Streckenabschnitt
Müllheim – Haltingen, obere Grenzwerte der Gesteinswiderstände im Tunnelbereich, Rückleiterseile
im Tunnel und bis Haltingen, Tiefenerder im KDB-Bereich, 900 A je Zug.
Legende wie Bild 6
Unabhängig davon, dass das eine Reihe weiterer
Konsequenzen für Nachrüstungen an bereits fertig
gestellten Anlagen hat, wurden auf Basis der Variante
nach Abschnitt 4.3.2 Berechnungen für 1500 A
Zugstrom vorgenommen. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 1 und Bild 9 ersichtlich.
Der hohe Zugstrom erfordert richtliniengemäß
zunächst mit 1,5 S/km nahezu den doppelten Ableitungsbelag.
Legt man gemäß Richtlinie 997.0222
durchgehend Rückleiterseile auf, müssen immer
noch 1,05 S/km erreicht werden. Dieser Wert kann
682 109 (2011) Heft 12

Sicherheit
für die Gesamtstrecke nicht mehr eingehalten werden,
er wird auch auf der zu zertifizierenden Teilstrecke
im Bereich des Tunnels und im KDB-Bereich
örtlich unterschritten.
4.3.4 Bewertung des Endausbauzustandes
Für den Endausbau wird angenommen, dass die
verbleibenden Streckenbereiche Müllheim – Schliengen
sowie Haltingen viergleisig ausgebaut werden,
wobei mindestens der Neubau des dritten und
vierten Gleises mit W14K-Oberbau und Rammpfahlgründungen
mit noch einmal gleicher Mastanzahl
wie auf der bisher zweigleisig ausgebauten Strecke
ausgeführt wird. Für die anderen Streckenabschnitte
wird der Ausbauzustand der letzten Variante des Abschnittes
4.3.2 angenommen.
Die Berechnungen sollten nunmehr für 900 A und
1 500 A je Zug vorgenommen werden. Die Kurzschlussstromvorgaben
ändern sich zunächst nicht.
Im Zuge der Berechnung für 900 A je Zug zeigte
sich übrigens, dass wegen der dort anzutreffenden
hohen Bodenwiderstände im Bereich Haltingen
zwingend Rückleiterseile aufzulegen sind, um auch
in diesem Bereich die Mindestableitung gewährleisten
zu können, wenn man nicht zusätzliche
Bauwerkserder berücksichtigen will. In den anderen
vom Umbau betroffenen Bereichen sind bei 900 A
Zugstrom keine weiteren Maßnahmen erforderlich.
Die dann in allen Bereichen zulässigen Berechnungsergebnisse
zeigen Tabelle 1 und Bild 10.
Für 1 500 A Zugstrom ergeben sich die in Tabelle 1
und Bild 11 dargestellten, lediglich für die Gesamtstrecke,
nicht jedoch in allen Einzelbereichen
zulässigen Resultate im Endausbauzustand. Sinngemäß
gelten zunächst die gleichen Aussagen wie
im Abschnitt 4.3.3. Das war für die in der dortigen
Betrachtung bereits neu- oder ausgebauten Bereiche
auch so zu erwarten.
In den beiden nunmehr ausgebauten Bereichen
Müllheim – Auggen und Haltingen werden
die Mindestableitungen jedoch ebenfalls nicht erreicht.
Überschlägige Berechnungen ergaben, dass
zumindest im Bereich Haltingen der Einsatz von
zusätzlichen Tiefen- oder Banderdern erforderlich
werden kann. Lediglich im Abschnitt Müllheim
– Auggen würden zulässige Ableitungen ohne
weitere Maßnahmen gewährleistet werden, wenn
durchgehend, also bei allen vier Gleisen, Rammpfahlgründungen
realisiert würden, wie weitere
Berechnungen zeigen.
Bei der Planung des weiteren Ausbaus der hier
betrachteten Streckenbereiche sollten die Berechnungsergebnisse
berücksichtigt und die dann
projektierten, gegebenenfalls zusätzlichen Maßnahmen
zur Einhaltung der zulässigen Berührungsspannungen
erneut zumindest rechnerisch geprüft
werden.
Das erarbeitete Excel-Berechnungsverfahren steht
natürlich auch für die Bewertung anderer Strecken
zur Verfügung und kann bei Bedarf um weitere ob-
Bild 9:
Berechnungsergebnisse für zu zertifizierenden Teilinbetriebnahmezustand; Streckenabschnitt
Müllheim – Haltingen, obere Grenzwerte der Gesteinswiderstände im Tunnelbereich, Rückleiterseile
im Tunnel und bis Haltingen, Tiefenerder im KDB-Bereich, 1 500 A je Zug.
Lebende wie Bild 6
5 Ausblick
109 (2011) Heft 12
Bild 10:
Berechnungsergebnisse für Endausbau; Streckenabschnitt Müllheim – Haltingen, 900 A je Zug.
Legende wie Bild 6
683

Sicherheit
Bild 11:
Berechnungsergebnisse für Endausbau;
Streckenabschnitt Müllheim – Haltingen,
1 500 A je Zug.Legende wie Bild 6
jektspezifische Berechnungsalgorithmen, beispielsweise
für andere Tunnelbauformen, ergänzt und
weiter automatisiert werden. Es kann auch geänder-
te Vorgaben abbilden, die sich aus der Überarbeitung
der zugrunde liegenden Normen und Richtlinien
ergeben können.
AUTORENDATEN
Dipl.-Ing. Dirk Behrends (53),
Ausbildung zum Elektromonteur bei
der Deutschen Reichsbahn. Bis 1991
Studium Ingenieurschule für Verkehrstechnik
Dresden und Humboldt
Universität Berlin, 1983 bis 1991 verschiedene
Tätigkeiten Hauptverwaltung
Maschinenwirtschaft/Abteilung
Elektrische Zugförderung DR, 1992
bis 1994 Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Hauptabteilung Elektrotechnik
der DB, seit 1995 verschiedene
Tätigkeiten EBA, seit 2000 Systembereichsleiter
Energieversorgung.
Adresse: EISENBAHN-CERT beim
Eisenbahn-Bundesamt,
Steglitzer Damm 117 , 12169 Berlin,
Deutschland;
Fon: +49 30 77007-370, Fax: -5370;
E-Mail: behrendsd@eba.bund.de
Dr.-Ing. Christian Fischer (55),
Ausbildung zum Elektromonteur bei
der Deutschen Reichsbahn. Bis 1983
Studium und Aspirantur an der Hochschule
für Verkehrswesen „Friedrich
List“ Dresden, Fachrichtung Verkehrselektrotechnik/Elektrische
Bahnen,
1979 bis 1980 Projektierungsingenieur
beim Entwurfs- und Vermessungsbetrieb
der Deutschen Reichsbahn;
bis 1992 zunächst Entwicklungsingenieur,
später Abteilungsleiter für
Versuche und Messungen bei der
Zentralstelle Elektrotechnik der Deutschen
Reichsbahn (vormals Institut
für Eisenbahnwesen) in Halle an der
Saale. Seit 1991 Komplementär und
Geschäftsführer der NET-TREND
Fischer & Partner; seit 1999 Gutachter
des Eisenbahn-Bundesamtes für
elektrotechnische Anlagen.
Adresse: NET-TREND Fischer &
Partner KG, Hordorfer Str. 7,
06112 Halle, Deutschland;
Fon: +49 345 29247-10, Fax: -22;
E-Mail: fischer@fupkg.de
684 109 (2011) Heft 12

Heute schon Know-how geshoppt?

Nachrichten Bahnen
Neues im DB-Fernverkehrsfahrplan
Zum Fahrplanwechsel am 11. Dezember
2011 verbessert die DB ihren Fernverkehr
mit kürzeren Reisezeiten, zusätzlichen
Halten, verbesserten Anschlüssen und
neuen Direktverbindungen. Dazu werden
ausgewählte Beispiele genannt.
Die durchgehend fertigen Schnellfahrgleise
zwischen München und Augsburg
(eb 9/2011) werden mit Höchstgeschwindigkeit
befahren, was die Reisezeit
von München nach Augsburg, Stuttgart,
Mannheim und Karlsruhe um vier bis
sechs Minuten verkürzt. Zusätzliche
ICE-Direktverbindungen wird es montags
bis freitags von München über Nürnberg
– Frankfurt (Main) – Köln Messe/
Deutz – Düsseldorf nach Essen geben
und am Wochenenden eine neue ICE-
Verbindung zwischen Passau – Plattling
– Regensburg – Leipzig – Berlin. Gießen
und Marburg bekommen wochentags
ein direktes IC-Paar nach und von Berlin;
Speyer, Germersheim und Schifferstadt
bekommen erstmals eine direkte
IC-Verbindung morgens nach Frankfurt
(Main) und abends zurück. Nicht mitgeteilt
wird allerdings, dass das IC-Angebot
zwischen Saarbrücken und Mannheim
weiter ausgedünnt wird.
Ab Ende März 2012 wird in Kooperation
mit der SNCF eine Direktverbindung
zwischen Frankfurt (Main) und Marseille
mit 7 3 / 4 h Reisezeit über Mannheim,
Karlsruhe, Baden-Baden, Straßburg,
Mühlhausen, Belfort, Besançon, Chalonsur-Saône
oder Mâcon, Lyon, Avignon
und Aix-en-Provence eingerichet,
zunächst einmal täglich mittags ab Frankfurt
(Main) und morgens ab Marseille.
Zwischen München und Prag bietet
die DB täglich vier Expressbuspaare mit
< 5 h Reisezeit neu an. – Für Rosenheim
machen der Halt eines railjet-
Zugpaares morgens und abends Reisen
nach Wien und Budapest bequemer.
Im Italienverkehr wird von April bis
Oktober samstags und sonntags ein
EuroCity München – Verona bis Venedig
verlängert. – Das Netz City Night Line
(CNL) wird um eine tägliches Zugpaar
Kopenhagen – Prag erweitert.
Neue Schutz- und Leittechnik auf der Lötschbergachse
Die BLS hat von Herbst 2009 bis Frühjahr
2011 die 15-kV-seitige Sekundärtechnik
der Bahnenergieversorgungsanlagen der
Lötschberg-Bergstrecke erneuert und
an die 2006 eingerichtete neue Leitstelle
Bahnstrom Spiez angeschlossen. Dabei
handelte es sich um Eigenbedarfsanlagen,
Netzschutz sowie Fernüberwachung
und -steuerung der Unterwerke Frutigen
und Kandersteg, der Schaltstationen
Spiez und Hohten (Südrampe) sowie der
sonstigen Fahrleitungsschaltposten auf
der ganzen Strecke.
Quelle: BLS AG, départ 2011 Nr. 1
BLS-Leitstelle Bahnstrom Spiez für 15-kV-Netzbetrieb.
DB Systemtechnik eigenständig
Zum 1. September 2011 ist die DB Systemtechnik
von einem Geschäftsbereich
der Deutsche Bahn AG zu einer GmbH
geworden. Die veröffentlichte Formulierung
„ausgegliedert” ist zwar rechtlich
richtig, darf aber nicht in die Irre leiten,
denn die Deutsche Bahn AG ist zunächst
noch weiterhin ihr alleiniger Gesellschafter
wie bei der DB ProjektBau, der DB Energie
und einigen weiteren 100%-Töchtern.
Die größere Selbstständigkeit soll es aber
erleichtern, noch mehr Ingenieur- und
Prüfdienstleistungen auf dem Markt zu
akquirieren und auf diesem Feld mit externen
Partnern zu kooperieren.
Instandsetzung Simplontunnel
Mitte November 2011 war die Instandsetzung
des vom Brand schwer beschädigten
Stückes in der Südhälfte des Simplontunnels
2 planmäßig fertig (eb 9/2011,
S. 485–486). Dabei waren auf 5500 m 2
Gewölbe Spritzbeton mit hohem Brandwiderstand
aufzutragen, 120 m 2 Seitenmauer
zu erneuern und 630 m Gleis nebst Fahrleitung
sowie 5 km Beleuchtungskabel neu zu
verlegen. Nach der Brandursache an einem
Güterwagen wird weiterhin geforscht. Mit
dem Fahrplanwechsel beginnen jetzt die
lange geplanten, bis 2014 terminierten
Erneuerungsarbeiten in den beiden 20 km
langen Röhren und an der Überleitstelle
in der Mitte, für die jetzt 150 Mio. CHF als
Investition genannt werden. Der Betrieb
wird dabei genau so abgewickelt wie während
der jetzigen Arbeiten, sodass auch
der dafür eingeführte Fahrplan über die
kommenden drei Jahre weiter gilt.
688 109 (2011) Heft 12

Bahnen Nachrichten
Ersatzkonzepte für
Talent 2
Betrieb. Durch die Nichtverfügbarkeit
der 22 bestellten Talent 2-Züge wird
ein alternatives Fahrplankonzept mit
Ersatzfahrzeugen erstellt, das jedoch
keine Flügelungen ermöglicht und zu
häufigerem Umsteigen führt.
DB Regio prüft vorsorglich Ersatzkonzepte
für Fahrzeuge der BR 442 Talent 2. Auch
ein Spitzengespräch zwischen Verkehrsministerium
BMVBS, EBA, dem Hersteller
Bombardier (BT) und der DB hat noch
keine neuen Erkenntnisse zu verbindlichen
Lieferplänen der neuen Talent 2-Fahrzeuge
gebracht. BT ist nochmals gebeten
worden, dem EBA die für die Zulassung
erforderlichen Nachweise kurzfristig
vorzulegen. Die bis zu zweijährige
Lieferverzögerung für rund 160 Nahverkehrszüge
schwächt die – vor allem im
Winter benötigte – Fahrzeugreserve der
DB empfindlich.
Rund 60 Triebzüge sollten in den
Jahren 2009 und 2010 bei der S-Bahn
Nürnberg, auf der Strecke Cottbus –
Leipzig, beim Rhein-Sieg-Express und
bei der Moselbahn zum Einsatz kommen.
Weitere mehr als 100 Fahrzeuge
waren für die Betriebsaufnahmen beim
E-Netz Franken, beim Mittelhessen-
Netz und beim Berliner Regionalverkehr
im Dezember 2011 vorgesehen. Die
Fahrzeuge verfügen jedoch bislang
nicht über eine restriktionsfreie und
damit für die DB nutzbare Zulassung.
Dies betrifft insbesondere die Genehmigung
für die Höchstgeschwindigkeit
von 160 km/h, die erforderlich ist, um
sowohl die Fahrplanvorgaben einzuhalten
als auch die Verpflichtungen zu
erfüllen, die sich aus den Verkehrsverträgen
ergeben.
An Stelle von 15 bestellten Fahrzeugen
des Talent 2 für den Rhein-Sieg-
Express sind derzeit lediglich zwei zu
Personalschulungszwecken auf der
Strecke zwischen Aachen und Siegen
(RE 9) eingesetzt. Auf den laufenden
Betrieb haben die Lieferprobleme
dennoch keine Auswirkungen. Das seit
fast einem Jahr laufende Ersatzkonzept
wird vorerst auch im kommenden Jahr
weitergeführt, sodass der Fahrplan des
RE 9 sichergestellt ist.
Auch das zum Fahrplanwechsel
am 11. Dezember 2011 von DB Regio
gewonnene E-Netz Franken auf den
Strecken von Nürnberg über Bamberg
nach Würzburg und von Nürnberg
nach Sonneberg beziehungsweise
Jena geht mit einem Ersatzkonzept in
Grundsanierung Frankenwaldbahn
Auf der Frankenwaldbahn schreitet die
Erneuerung der 70 Jahre alten Oberleitungsanlagen
fort. Zugleich werden Glei-
TGV Euro Duplex
Unter diesem Namen angekündigt werden
SNCF und DB in Kooperation ab März 2010
zwischen Frankfurt (Main) und Paris sowie
in einer neuen Direktverbindung zwischen
Frankfurt (Main) und Marseille neue TGV
2N2 einsetzen, also Doppelstock-Zweifrequenztriebzüge.
Diese haben 509 Sitzplätze,
das sind rund hundert mehr als in den
bisher über die LGV Est und Saarbücken
fahrenden, oft überbesetzten einstöckigen
Zügen. Ein solcher neuer Zug absolvierte
im Oktober 2011 Probe- und Ausbildungsfahrten
in Süddeutschland. Unter anderem
wurden dabei in einer Evakuierungsübung
se erneuert, und auf längeren “Abschnitten
wurde die Baumgrenze nachhaltig
zurück verlegt.
60 Personen in sechs Minuten in einen
Ersatz-ICE umquartiert. Vor zwei Jahren
groß aufgezogene Zulassungsfahrten der
Einfach-Züge in Doppeltraktion waren im
Sande verlaufen.
Die gleichen Züge setzt auch die
Tochtergeselschaft Lyria von SNCF und
SBB im nächsten Jahr nach und nach im
Verkehr zwischen der Schweiz und Paris
ein. Die Züge fahren dabei bis 320 km/h
schnell über die neue Schnellfahrstrecke
Rhin-Rhône. Dadurch werden 30 min
Reisezeit gewonnen und Paris ab Zürich
in 4 h und ab Basel in 3 h erreicht.
DB-Strecke
5010 „Frankenwaldbahn”,
27-‰-Nordrampe
von
Ludwigsstadt
zum Brechpunkt
in Steinbach
am Wald
(Foto: Jochen
Schmidt, Oktober
2011).
Foto: DB/
Claus Weber.
109 (2011) Heft 12
689

Nachrichten Bahnen
Stadler präsentiert erste Rangierlokomotive
Eem 923 für SBB Cargo
Weitere ETCS-Strecke
bei ÖBB
Durch SBB Cargo und Stadler Winterthur
wurde die als Hybridlok bezeichnete dieselelektrische
Zweikraft-Rangierlokokomotive
des Typs Eem 923 präsentiert. Anfang 2012
wird SBB Cargo die ersten von insgesamt
30 bestellten Lokomotiven in Betrieb nehmen.
Sie ermöglichen einen umweltschonenden
und effizienteren Strecken- und
Zustelldienst, durch ihre Fähigkeit unter
Fahrdraht rein elektrisch fahren zu können
und durch die Dieselmotor-Generator-
Einheit auch auf nicht elektrifizierten Anschlussgleisen,
der letzten Meile, eingesetzt
zu werden. Sie basiert auf dem Typ Ee 922,
der bei SBB Personenverkehr bereits für
Rangieraufgaben im Einsatz ist und sieht
Eem 923 Rangierlokomotive für SBB Cargo (Foto: Stadlerrail).
Coradia Nordic in Schweden
Die schwedische Skånetrafiken hat für
>100 Mio. EUR bei Alstom weitere 20
elektrische Triebzüge Coradia Nordic
bestellt, die von Juli 2013 bis Oktober
2014 zu liefern sind und auf den Strecken
der Region Skåne in Südschweden das Liniennetz
erweitern sollen. Die Betreiberin
diesem optisch auch ähnlich, verfügt jedoch
über einen elektrischen Antrieb doppelter
Leistung. Unter den markanten Vorbauten
verbergen sich einerseits die Stromrichter
mit ihrem Kühlsystem und andererseits
das DieselPower-Pack, die Klimaanlage, die
Druckluftanlage und die Pneumatiktafel.
Der Transformator und die Hilfsbetriebe
befinden sich teils in und teils unterhalb der
Fahrerkabine.
Ausgewählte technische Daten der
Eem 923.
Spurweite
Länge
Breite
Höhe
Achsanordnung
Achsstand
Masse (ausrüstungsabhängig)
Fahrleitungsspannungen
Anfahrzugkraft
Leistung am Treibrad
elektrisch/
diesel-elektrisch
Höchstgeschwindigkeit
Umgrenzungsprofil
1 435 mm
9 100 mm
3 100 mm
4 306 mm
Bo
4 300 mm
4 245 t
1 AC 15 kV 16,7 Hz
und 1 AC 25 kV 50 Hz
150 kN
1500 kW/290 kW
100 km/h
UIC 5051 ABEBV U3
hatte Ende 2006 schon 49 Züge bestellt,
von denen inzwischen die Mehrzahl im
Einsatz ist. Seit 2002 hat Alstom jetzt 193
Coradia Nordic an verschiedene Betreiber
wie Östgötatrafiken, Jönköpings Lokaltrafik,
Norrtåg, Västtrafik und Stockholm
Lokaltrafik verkauft.
Elektrifizierung England – Wales
Die von London Paddington nach Westen
führende Great Western Main Line (GWML)
ist bisher bis zur Ab zweigung zum Flughafen
Heathrow in km 17 elektrifiziert. Die
Traktionsumstellung für weitere 85 km über
Reading und Didcot bis Oxford wurde
Ende 2010 beschlossen und Anfang 2011
für zusammen rund 160 km von Didcot
nach Bristol und nach Cardiff. Damit
bekommt Wales erstmals Anschluss an
elektrischen Betrieb, und die Fahrzeit von
den beiden Großstädten nach London
soll von derzeit 2 h und 1 3 / 4 h um etwa
20 min kürzer werden. Die GWML wurde
in den Jahren um 1840 von dem vielseitigen
und berühmten Ingenieur Isambard
Kingdom Brunel (1806 – 1859) mit 7 Fuß
(2140 mm) Spurweite gebaut.
Die ÖBB Infrastruktur hat für 7 Mio. EUR
Siemens damit beauftragt, bis Ende
2013 die 85 km lange Nordbahn Wien
– Bernhardtshal – Grenze (–Břaclav) und
deren elf Bahnhöfe mit ETCS Level 2
Typ Trainguard 200 RBC auszurüsten
(Bild 3 und Tabelle 6 in eb H. 8/2011,
S. 420). Der Vertrag enthält auch eine
Option zur ETCS-Ausrüstung des zentralen
Knotens Wien Hauptbahnhof für
4,5 Mio. EUR.
Fahrerlose Züge auf
Pariser Metro-Linie 1
Siemens rüstete die Metrolinie 1 in
Paris, die traditionsreichste und zugleich
am stärksten frequentierte Linie der
französischen Hauptstadt, mit dem
vollautomatischen Zugsicherungssystem
vom Typ Trainguard MT CBTC aus. Die
Linie verbindet auf rund 17 Kilometern
den Osten und Westen der Stadt und
befördert bis zu 725 000 Fahrgäste
täglich. Die Installation der streckenseitigen
Betriebsleittechnik und des
kompletten Telekommunikationssystems
erfolgte ohne Unterbrechungen bei
laufendem Betrieb. Auch die Umrüstung
der Fahrzeuge sowie die Ausstattung
der neuen Betriebsleitzentrale führte
Siemens durch. Mit dem vollautomatischen
System lassen sich laut Siemens
eine dichtere Zugfolge und eine schnellere
Fahrgastbeförderung realisieren als
mit herkömmlichen fahrergeführten
Systemen. Die Züge der Linie 1 können
in einem Abstand von 85 s statt wie
bisher 105 s fahren. Die Taktfolge der
Züge kann zudem an das jeweilige Fahrgastaufkommen
angepasst werden. Dies
ist insbesondere bei außergewöhnlichen
Ereignissen wie Sportveranstaltungen
oder Messen von Bedeutung. Zunächst
wird die Strecke im Mischbetrieb
bedient, bis Anfang 2013 sollen alle 49
Fahrzeuge der Linie für den fahrerlosen
Betrieb umgerüstet sein. Die Zugbewegungen
werden von der Leitzentrale
gesteuert, für zusätzliche Sicherheit
an allen 25 Stationen sorgen spezielle
Türen an den Bahnsteigen.
690 109 (2011) Heft 12

Bahnen Nachrichten
Rollmaterial auf Simplon- und Gotthardachsen
Von den Fahrzeugen der Cisalpino
bekamen bei deren Auflösung SBB und
Trenitalia jeweils sieben der Neigetechnik-
Triebzüge (ETR) 610 (Bild 1). Deren
Fahren mit Neigetechnik bewilligte das
Bundesamt für Verkehr (BAV) der SBB im
Herbst 2010 definitiv für die Simplonachse
und im März 2011 provisorisch
für die Gotthardachse; letzteres gilt zwar
befristet bis Februar 2012, die SBB geht
aber auch hier von kommendem definitiven
Entscheid aus. Allerdings mussten
dafür, um Nachrüstungen an den Zügen
zu vermeiden, die örtlich zulässigen
Geschwindigkeiten in Gleisbögen herabgesetzt
werden, übrigens auch bei den
SBB-Neigetechnikzügen ICN.
Von den älteren und extrem pannenträchtigen
ETR 470 gingen vier Züge an
die SBB und fünf an Trenitalia (Bild 2).
Die SBB will an ihren die Ende 2014 bei
4,2 Mio km Laufweg fällige Großrevision
nicht mehr durchführen und sie dann
ausrangieren. Obwohl die Störungszahlen
seit Übergang der Instandhaltung an
die SBB-Werkstätte Basel auf die Hälfte
sanken, blieb diese sehr teuer. Weil aber
das Rollmaterial der SBB allgemein knapp
ist und weil Trenitalia seine ETR 610 nur
noch im Inland einsetzt, investiert die
SBB noch 12 Mio. CHF in ihre ETR 470.
SBB und FS haben sich vorgenommen,
die Qualität des internationalen
Fernverkehrs auf der Gotthardachse
in den nächsten Jahren spürbar zu
verbessern und dazu die Fahrzeiten und
die Pünktlichkeit bis 2013 auf ein hohes
Niveau zu bringen. Für 2012 musste
die Fahrzeit für EC zwischen Zürich und
Mailand sogar um 30 min verlängert
werden. Um langfristig attraktive und
stabile Fahrzeiten zu bieten, plant die
SBB die Ausschreibung neuer Züge
für den internationalen Verkehr via
Gotthard-Basistunnel ab Eröffnung im
Dezember 2016.
ETR 610 der SBB bei Gorgier, Strecke Neuchâtel – Yverdon-les-
Bains (Foto: SBB, September 2010).
ETR 470 der Trenitalia, im Hintergrund Bristen (3073 m)
(Foto: Be, September 2011).
Tram Citadis für Magreb-Städte
Im Rahmen eines Verkehrsentwicklungsplanes
gehängten Zwischenmodulen. Jedes Endmodul hat
für die marokkanische Hauptstadt eine einfache und jedes Zwischenmodul zwei doppelgehängten
Rabat und die unmittelbar benachbarte te, elektrisch angetriebene Außenschiebetüren, und
frühere Seeräuber stadt Salé hat die Société zwar nur auf einer Seite für Ein-Richtungs-Betrieb.
du Tramway de Rabat-Salé (STRS) 88 Trams Nur eines der beiden Endmodule hat einen Führerraum
Citadis 302 bei Alstom bestellt (Tabelle 1).
und es fahren immer zwei Fahrzeuge gekuppelt
Die Fahrzeuge bestehen aus zwei Endmodulen
in Mehrfachsteuerung. Das IGBT-Traktionssystem
mit je zweiwelligem Triebdrehgestell ONIX Version 850 speist an den Triebdrehgestel len
Bauart Arpège, einem Mittelmodul mit außen diagonal verkreuzt sitzende Asynchronfahrmotoren
zweiwelligem Laufdrehgestell und zwei eintriebe
mit 4500 min –1 Nenndrehzahl und Stirnradge-
≈1 . 7; an den gegenüber liegenden
TABELLE 1
Rädern jeder Welle sitzt eine Scheibenbremse.
Um das Fahrgeräusch zu senken, ist die
Ausgewählte Kenndaten Tram Citadis für
Rabat und Salé (Marokko).
Gesamtlänge m 32,375
Primärfederung in die Räder integriert. Die
größte Breite m 2,65 Technikkomponenten sitzen überwiegend
Dienstmasse t ≈38 auf den Dächern. Die Innenräume sind
Zahl und Breite
voll klimatisiert, und es gibt Audio- und
Einfachtüren
m
2 · 0,80 Videoinformationen. Die Rückwärtssicht
Zahl und Breite
TABELLE 2
für den Führer arbeitet via Kamera. Alle
Doppeltüren
m
4 · 1,30
Bestellte Trampaare Citadis.
Innenbeschriftungen sind in Arabisch und
Zahl Sitzplätze
59
Marokko
1
bei 4 ... 6 m –2 Nordafrika (Tabelle 2).
Summe 271
Zahl Stehplätze 1 217 ... 303 Französisch. Innere und äußere Beschichtungen,
Rabat – Salé
44
Fahrleitungssspannung DC V 750
Ausrüstungen und Konstruktionen Casablanca
74
Algerien
Fußbodenhöhe m 0,36 sind besonders gegen Graffiti und anderen
Algier
41
Reisegeschwindigkeit km/h
17 Vandalismus ausgebildet; ein Fenstertausch
Oran
30
Höchstgeschwindigkeit km/h
70 dauert nur 15 min. – Straßenbahnfahrzeuge Constantine
27
Anfahrbeschleunigung m/s 2 1,2 Citadis sind ak tuell in 36 Städten weltweit in Tunesien
Schnellbremsverzögerung m/s 2 2,9 ... 4 Betrieb oder bestellt, davon etwa 20 % für Tunis 55
109 (2011) Heft 12
691

Nachrichten Bahnen
Neue Zugsicherungstechnik für Metro in São Paulo
Die Linie 5 der U-Bahn von São Paulo in
Brasilien wird mit dem kommunikationsbasierten
Zugsicherungssystem CITY-
FLO 650 von Bombardier (BT) ausgerüstet.
Dieses CBTC-System Communication Based
Train Control, das nach dem Moving-
Block-Prinzip arbeitet, nutzt für die Kommunikation
zwischen Leitzentrale und Zug
funkgesteuerte Netzwerke. Es ermöglicht
einer minimalen Zugfolge von nur 75 s
und soll so die Beförderungskapazität
der Linie erhöhen. Das Projekt umfasst
die Entwicklung, Lieferung, Installation
und Inbetriebnahme für die bestehende
8,4 km lange Strecke mit sechs Bahnhöfen
und die 11,6 km lange Erweiterung mit 11
neuen Bahnhöfen. Es sollen außerdem 34
neue Züge eingesetzt werden. Ausrüstung
und Dienstleistungen stammen von
Bewerbern in Brasilien, Spanien und den
USA. Der von der Companhia do Metropolitano
de São Paulo CMSP vergebene
Auftrag hat einen Wert von 70 Mio. EUR.
Diese CBTC-Systeme sind bereits bei 14
südamerikanischen Metrolinien im Einsatz,
weitere acht Linien werden derzeit damit
ausgerüstet.
Peoplemover Sacramento
Am Sacramento International Airport
SMF nimmt ein neues automatisches
Peoplemover-System I NNOVIA APM 100
von Bombardier (BT) den Fahrgastbetrieb
auf. Das System verbindet das neue
Hauptgebäude Central Terminal B mit
dem Flugsteiggebäude Concourse B. Das
The Big Build genannte Terminal-Modernisierungsprogramm
des SMF begann
2008 und führte zu einer Erweiterung
der Terminal B-Anlage auf das dreifache
der ursprünglichen Größe. Das fahrerlose
System mit zwei Fahrzeugen wird im
Shuttle-Service betrieben, mit je einem
Wagen pro Gleis. Die Fahrt dauert etwa
52 s, wobei die Züge im Abstand von
etwa 87 s verkehren. Die Fahrzeuge fahren
dabei mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit
von 35 km/h.
Der Auftrag umfasst neben den zwei in
Pittsburgh, Pennsylvania, gebauten INNO-
VIA APM 100-Fahrzeugen die automatische
Zugsteuerung CITYFLO 650, das
Stromversorgungssystem, die Kommunikationsausrüstung
und die Bahnsteigtüren.
BT übernimmt außerdem für
fünf Jahre die Betriebsführung und die
Wartung des Systems, mit einer Option
für weitere fünf Jahre.
BT installiert zurzeit ein neues INNO-
VIA APM 200-System am Phoenix Sky
Harbor International Airport in den USA,
das 2012 mit 18 Fahrzeugen in Betrieb
gehen soll.
[1] N. N.: Betrieb und Instandhaltung Peoplemover
Denver. In: Elektrische Bahnen 109
(2011), H. 12, S. 94.
[2] N.N.: Neues Peoplemover-System Flughafen
Jaddah. In: Elektrische Bahnen 109 (2011),
H. 7, S. 366.
Zweigelenk-Batterie-Trolleybusse für Zürich
Die Züricher Verkehrsbetriebe (VBZ) haben
bei der Schweizer Hess AG und dem Düsseldorfer
Antriebsausrüster Vossloh Kiepe
GmbH zwölf 24 m lange Zweigelenk-Trolleybusse
vom Typ Ligh Tram bestellt. Die
Lieferung beginnt schon im Herbst 2012.
Die Besonderheit der Busse liegt
nicht nur in ihrer außergewöhnlich
großen Transportkapazität in drei über
die beiden Gelenksysteme verbundenen
Fahrzeugteilen, sondern in dem auch
Zweigelenk-Trolleybusse vom Typ Ligh Tram (Foto: VBZ).
abseits der Oberleitung vollkommen
emissionsfreien Betrieb. Dies ermöglicht
der Elektroantrieb von Vossloh Kiepe mit
Einsatz einer modernen Li-Ionen-Batterie
(Li-Batterie) anstelle eines verschiedentlich
realisierten Diesel-Generator-
Aggregats. Durch die Kombination von
Oberleitungsbetrieb und Energiespeicherung
über Li-Batterien kommen die O-
Busse umweltschonend ganz ohne fossile
Brennstoffe aus und sind besonders leise.
Im Batteriebetrieb lassen sich auf
Basis der Züricher Anforderungen oberleitungsfreie
Strecken von bis zu 1,5 km
im Linienbetrieb überbrücken. Insbesondere
in Baustellenbereichen und bei
Versperrung der Busspuren können die
neuen Fahrzeuge daher weiter voll elektrisch
betrieben werden. Auch ist im
Depot abgasfreies und geräuscharmes
Rangieren der Fahrzeuge möglich.
Die Batterien werden während der
Fahrt an der Oberleitung aufgeladen.
Ergänzt wird die Leistungselektronik
dazu um ein im Dachgerätegehäuse
integriertes leistungsstarkes Batterieladegerät,
das im Übrigen die Batterie
auch mit Bremsenergie lädt.
Neben der Ausrüstung mit Supercaps
bei Anwendungen mit hohen
Zyklenbelastungen bieten die Li-
Batterien eine weitere Möglichkeit der
umweltschonenden Energiespeicherung
und damit eine innovative zusätzliche
Traktions-Ausrüstungsoption für Fahrzeuge
des ÖPNV.
692 109 (2011) Heft 12

Bahnen Nachrichten
Schwebebahnwagen für Wuppertal
Nach einem Vertrag vom November 2011
mit 122 Mio. EUR Auftragswert wird Vossloh
Kiepe an die Wuppertaler Stadtwerke
(WSW) 31 neue Schwebebahnwagen liefern.
Die Fahrzeuge werden mit Lieferbeginn
Mitte 2014 und mit weiter zwei bis
drei Fahrzeugen pro Monat die aus den
70er Jahren stammenden Wagen ersetzen.
Sie erhalten eine innovative Drehstrom-
Antriebsausrüstung mit Traktions- und
Bordnetzumrichtern sowie der Leittechnik
von Vossloh Kiepe. Künftig wird somit die
Bremsenergie ins Netz zurückgespeist.
Ein neues Heizungs-/Lüftungskonzept
erhöht den Komfort im Fahrgastraum.
Den weiteren Lieferumfang
mit Montage der
Fahrzeuge übernimmt
Vossloh Rail Vehicles in
Valencia. Diese beiden
Tochterunternehmen
der Vossloh AG aus
Werdohl konnten vor
kurzem gemeinsam
einen Großauftrag aus
Karlsruhe gewinnen
und haben Projekte für
Mallorca und die spanischen
Provinzen León
und Gijón umgesetzt.
Grafik: Vossloh Kiepe.
Unternehmen Nachrichten
Partnerschaft zwischen Infineon und Bombardier
Der Halbleiterhersteller Infineon Technologies
und Bombardier (BT) haben eine
strategische Partnerschaft im Bereich
Antriebselektronik von Schienenverkehrsfahrzeugen
geschlossen. Im Rahmen der
Vereinbarung wird Infineon im Laufe der
kommenden fünf Jahre IGBT-Leistungshalbleiter
an BT liefern, wofür Fertigungskapazitäten
reserviert werden. BT wird sich
an den dafür erforderlichen Investitionen
beteiligen. Darüber hinaus werden die
beiden Unternehmen gemeinsam die
Antriebselektronik für Triebfahrzeuge weiterentwickeln,
um die Energieeffizienz und
die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
Bombardier richtet neue Kompetenzzentren ein
Am Konstruktions- und Produktionsstandort
in Mannheim entsteht das neue Kompetenzzentrum
für PrimoveCity. Dort sollen
die Produkte der induktiven Energieübertragung
für Elektromobiliät weiter entwickelt
werden. Geplant ist, innerstädtischen
Verkehr mit allen Arten von Elektrofahrzeugen
zu ermöglichen – von Straßenbahnen
und Bussen bis hin zu Lastkraftwagen
und PKWs. Mit einer neuen Prüf- und
Entwicklungsanlage, die im Herbst 2011
eröffnet wird, soll das Kompetenzzentrum
zukünftige Partnerschaften und Projekte im
schnelllebigen E-Mobilitätssektor fördern.
Die PRIMOVE-Technologie wurde bereits
mit einer Niederflurstraßenbahn in Augsburg
erprobt. Zudem wird sie auf einer
125 m langen Strecke in Lommel, Belgien
mit einem Bus getestet. Dort sollen bald
auch Tests mit einem PKW beginnen.
Im neuen Kompetenzzentrum für
Signaltechnik in Madrid arbeiten mehr
als 200 Ingenieure an Projekten für
Signaltechnik in Europa und Lateinamerika.
Zu diesen Projekten zählt die
Implementierung des kommunikationsbasierten
Zugsteuerungssystems
Communication-Based Train Control,
CBTC CITYFLO 650 auf vier Linien der
Londoner U-Bahn und den Linien 1 und
6 der Metro in Madrid. Letztgenannte
gehört zu den verkehrsreichsten Netzen
in Europa.
Vossloh soll Stadtbahnen für Karlsruhe liefern
Die Verkehrsbetriebe Karlsruhe (VBK) und
die Albtal-Verkehrs-Gesellschaft (AVG)
haben Vossloh einen Auftrag zur Lieferung
von 25 Niederflur-Stadtbahnen vom Typ
Citylink NET 2012 erteilt; außerdem wurde
eine Option über 50 weitere Fahrzeuge
vereinbart. Die neu entwickelten Fahrzeuge
von Vossloh Rail Vehicles (Valencia) werden
mit Traktionselektronik von Vossloh Kiepe
(Düsseldorf) ausgerüstet. Die Stadtbahnen
sind speziell auf die Bedürfnisse des „Karlsruher
Modells“ zugeschnitten und bieten
bis zu 224 Personen Platz. Die Auslieferung
soll im Oktober 2013 beginnen. Ähnliche
Fahrzeugkonzepte von Vossloh werden
bereits beispielsweise für Mallorca und die
spanischen Provinzen León und Gijón sowie
für die Stadt Rostock umgesetzt.
109 (2011) Heft 12
693

Nachrichten Energie und Umwelt
Vision Null Emission 2050 für den Schienenverkehr
Die Partner der Initiative Eco Rail Innovation
(ERI) haben im Sommer 2011 den
Rahmen für ihre gemeinsame Arbeit
festgeschrieben. ERI ist eine offene Kommunikationsplattform,
die sich mit der
strategischen Ausrichtung des Schienenverkehrs
und seiner gesellschaftlichen
Stellung befasst. Sie soll nachhaltige
Entwicklungskonzepte für Produkte und
Transportangebote des Systems Bahn erarbeiten,
Forschungsbedarf identifizieren
und Forschungsvorhaben anstoßen; als
Ziel formuliert ist Null Emission 2050 für
die Schiene. Beteiligt sind bisher die Deutsche
Bahn, von der Bahnindustrie Alstom
Transport, Bombardier Transportation,
Siemens, Tognum/MTU, Voith, Vossloh
und der Verband der Bahnindustrie in
Deutschland (VDB), von der Erneuerbare-
Energien-Branche Ballard, ENERTRAG und
SOLON sowie die Forschungseinrichtungen
Deutsches Zentrum für Luft- und
Raumfahrt (DLR) und die Fachhochschule
Brandenburg. Hier wird als erster konkreter
Schritt mit 1 Mio. EUR eine fünfjährige
Forschungsprofessur Energieeffiziente
Systeme der Bahntechnologie gestiftet.
Wasserstoff-Hybridkraftwerk in Prenzlau geht in Betrieb
Am 25.10.2011 ging in Prenzlau in der
Uckermark das weltweit erste Wasserstoff-Hybridkraftwerk
in Betrieb. Das
Pilotprojekt, an dem die Unternehmen
Enertrag, Total Deutschland, Vattenfall
und Deutsche Bahn beteiligt sind, soll
die Machbarkeit einer sicheren und
nachhaltigen Energieversorgung und
Energiespeicherung mit einem Mix aus
rein erneuerbaren Energiequellen im
Praxistest nachweisen. Das Wasserstoff-
Hybridkraftwerk vereinigt erstmals die
Energiequellen Wind, Wasserstoff und
Biogas zu einem Verbund. Der in drei
Windturbinen erzeugte Strom wird
anteilig zur CO 2
-freien Herstellung von
Wasserstoff eingesetzt. Dieser „grüne“
Wasserstoff wird gespeichert und in
Zeiten hoher Nachfrage bei gleichzeitig
geringem Windenergieangebot in einem
Wasserstoff-Biogas-Blockheizkraftwerk zur
Strom- und Wärmeproduktion genutzt.
Außerdem kommt der Wasserstoff auch
an Wasserstoff-Tankstellen der Firma
Total in Berlin und Hamburg an die Zapfsäulen.
Die gesamte Investitionssumme
für das Hybridkraftwerk beläuft sich auf
21 Mio. EUR, gefördert wird das Pionierprojekt
durch das Land Brandenburg und
das Bundesverkehrsministerium.
Blindenergiekompensation im Lötschberg-Basistunnel
Foto: BLS AG.
Das Mittelspannungskabelnetz 3 AC
16 kV 50 Hz für die Licht- und Kraftstromversorgung
im Lötsch berg-
Basistunnel ist rund 90 km lang. Im
Regelbetrieb ist der Wirkleistungsbedarf
mit durchschnittlich 900 kW wesentlich
geringer als vorausberechnet. Dadurch
führten durchschnittlich 1 800 kVAr
kapazitive Blindleistung der Kabel zu
Leistungsfaktoren an den Übergabestellen
um 0,75 im Norden und sogar um
0,43 im Süden, was monatlich mehrere
10 000 CHF Blindarbeitsentgelte kostete.
Deshalb wurde zunächst im Süden bei
der Koppelstation Steg eine 1,2-MVAr-
Kompensa tionsanlage aus Drosselspulen
und einem Filterkreis im Innenraum
aufgestellt. Damit wird hier als mittlerer
Leistungsfaktor 0,94 erreicht, was ausreichend
über dem zusatzentgeltfreien
Wert 0,894 liegt.
Quelle: BLS AG, départ 2011 Nr. 1
Weitere HGÜ für Offshore-Windenergie
Obwohl E.ON als Bauherrin auf noch
nicht vorliegenden Investitionsentscheid
verweist, informiert Siemens über den
Anschluss des 300-MW-Windenergieparks
Amrumbank West, der 35 km
nördlich Helgoland und 37 km westlich
Amrum entstehen und Anfang 2015
betriebsbereit sein soll. Offshore wird
wird die Umrichterstation auf einer 18 m
hohen Plattform errichtet. Betreiber der
Übertragung wird TenneT TSO, Bayreuth.
Der HGÜ-Netzanschluss ist für 690 MW
ausgelegt, kann also die Leistung weiterer
Parks aufnehmen. Die eingesetzte
HVDC-PLUS-Technik verwendet Leistungstransistoren,
die im Gegensatz zu
den netzgeführten Thyristoren beliebig
ein- und ausschalten können und mittels
Multilevel-Prinzip oberschwingungsfreie
AC- und DC-Größen liefern, sodass
besondere Filter entbehrlich sind. Auch
sind die Umrichter kleiner, weil sie keine
Kondensatoren zur Blindleistungskompensation
benötigen. Mit > 6 GW installierter
oder im Bau befindlicher Leistung
sieht sich Siemens als Marktführer für
Netzanbindungen auf See.
694 109 (2011) Heft 12

Energie und Umwelt Nachrichten
Netzprobleme schmälern Windenergieausbeute
Laut einer vom Bundesverband Windenergie
(BWE) initiierten Studie wurden in Deutschland
wegen Netzengpässen im Jahr 2010 in
1085 Fällen Windenergieanlagen abgeschaltet,
gegenüber 285 Fällen im Jahr davor.
Dadurch sind rund 150 GWh mögliche
Erzeugung verloren gegangen, das waren
zwei Drittel mehr als 2009. Zwar bedeutete
das nur 0,4 % der hierzulande eingespeisten
Windenergie, allerdings waren einzelne
Regionen in Norddeutschland mit 25 %
ihrer möglichen Jahreserzeugung betroffen.
Dabei war 2010 ein schwächerwindiges Jahr.
Angesichts der Leitungsprobleme erwartet
der BWE wachsende Einbußen.
Offshore-Windenergie vor Deutschland
In der Ost- und der Nordsee sind aktuell erst je zwei Windenergieanlagen
mit zusammen 0,5 GW in Betrieb, und zwar Rostock Breitling sowie EnBW
Baltic 1 und alpha ventus sowie BARD Offshore 1. In den nächsten vier Jahren
sollen dort vier und 24 Anlagen mit zusammen 7,5 GW folgen (Tabelle). Die
Ballung entsteht durch einen befristeten Einspeisebonus. Sechs Anlagen sollen

Nachrichten Produkte und Lösungen
Feedback im Standard-Motorkabel
Beckhoff hat zur SPS/IPC/DRIVES 2011 die
neue Motorbaureihe AM8000 vorgestellt,
rotative Synchron-Servomotoren in Standard-
und Edelstahlbauweise. Sie zeichnen
sich durch eine neue Einkabeltechnologie
aus, mit der Strom und Prozessdaten in der
Standard-Motorleitung übertragen werden
können. Laut Hersteller werden Geberdaten,
Rotorlage, Multiturn-Informationen sowie
der Status der thermischen Verhältnisse
im Motor über eine digitale Schnittstelle
störsicher und zuverlässig übertragen. Die
Material- und Inbetriebnahmekosten können
damit deutlich reduziert werden. Die
neue Servomotorserie, die in Deutschland
entwickelt und gefertigt wird, soll ab 2012
zur Verfügung stehen.
www.beckhoff.de
Variable Schienenbühne
Für Arbeiten im Bereich der Gleise,
die wegen zahlreicher Höhenzugänge
mit konventionellen Arbeitsbühnen
schwer durchgeführt werden können,
hat der italienische Hersteller Platform
Basket die Selbstfahrerbühne rr14evo
entwickelt. Die automatische Nivellierung
des Turms bei Schrägstellung und
verschiedene Sicherheitseinrichtungen
erlauben sichere Wartungs- oder
Bauarbeiten in schwierigen Situationen
sowie das komfortable Beschneiden von
Bewuchs oder die Geröllsicherung in
Hanglagen. Die selbstfahrende, allradgetriebene
Spezialbühne mit schaumgefüllten
Gummireifen und Stahlrädern
verfügt über einen Arbeitskorb mit
300 kg Traglast und lässt sich von dort
aus komplett steuern. Sie erreicht bei
Höhentätigkeiten in statischer Position
eine Arbeitshöhe von 14,40 m bei
einer seitlichen Reichweite von 9,30 m
sowie in dynamischer Bewegung von
13 m bei einer seitlichen Reichweite
von 6,30 m. Auf Gleisen erreicht
die Platform-Basket-Schienenbühne
auch mit angehängter Material-Lore
eine Geschwindigkeit von 8 km/h. Im
deutschsprachigen Raum liegt der
Vertrieb der Schienenbühne rr14evo bei
der bayerischen Firma Kunze.
www.kunze-buehnen.com
Vollautomatischer Schienen-Schweißroboter
Der neu entwickelte Schweißroboter
APT 1500 R von Plasser & Theurer erfüllt
steigende Anforderungen wie eine höhere
Geometriegenauigkeit nach der Schweißung
oder die Forderung nach Trennung
von Einbringen des Schweißstromes und
Klemmen der Schiene und Abscheren des
Schweißwulstes in Druckrichtung gemäß
EN 14587-2. Der Schweißroboter ermöglicht
automatisierte Schweißvorgänge
ohne manuelle Interaktion und damit
eine hohe reproduzierbare Schweißgüte.
Schlussschweißung beziehungsweise
Verspannungsschweißen sind Bestandteil
des Arbeitsablaufes, die Schienenzieheinrichtung
mit 1500 kN Zugkraft ist in den
Schweißkopf integriert. Die zu verschweißenden
Schienen werden automatisch
in den Schweißkopf gehoben, durch automatische
Höhenzentrierung und Fahrkantenausrichtung
in Position gebracht
und laufend über eine spezielle Messeinrichtung
überwacht. Der Schweißspalt
zwischen den Schienenenden wird eben-
falls automatisch hergestellt. Optionale
Pulsorschweißung verkürzt die Schweißzeit
sowie die Abbrandlängen bei hoher
Qualität. Die Schweißstromübertragung
erfolgt an der Schienenkopfunterseite sowie
an der Schienenfußoberseite, dadurch
verringern sich die Schleifvorbereitungsarbeiten.
Eine weitere Besonderheit ist die
Wechselstromversorgung mit 1000 Hz
Mittelfrequenz. Für die Schweißung selbst
wird Gleichstrom verwendet, wodurch
sich keine weiteren Abhängigkeiten von
der Impedanz des Stromkreises ergeben.
Der neue Schweißroboter ist in Deutschland
und Österreich nach EN 14587-2
geprüft und zugelassen und in Österreich
bereits im Einsatz.
www.plassertheurer.com
696 109 (2011) Heft 12

Produkte und Lösungen Nachrichten
Neue Karten für erweiterte TDM-Daten- und -Sprachdienste
Neben den bekannten Ethernet-Funktionen
stellt die Zugangs- und Übertragungsplattform
MileGate von Keymile jetzt mit
neuen Karten erweiterte TDM-Daten- und
-Sprachdienste bereit. Die neuen Karten
sind vorrangig für den Einsatz in Betriebsnetzen
von Eisenbahngesellschaften,
Versorgungsunternehmen und Behörden
gedacht. MileGate stellt Hochleistungs-
Ethernet- und native TDM-Dienste vorrangig
in Betriebsnetzen bereit und kann
traditionelle Dienste wie analoge Telefonie
sowie synchrone und asynchrone TDM-
Verbindungen bereitstellen.
Die neuen Sprachschnittstellenkarten
sind auf die Telefonie-Anforderungen
in Betriebsnetzen zugeschnitten. Eine
neue POTS-FxS-Karte bietet 16 analoge
Schnittstellen mit erweitertem Überspannungsschutz.
Diese Karte kann
zusammen mit einer neuen FxO-Schnittstellenkarte
eingesetzt werden, die den
Anschluss an eine Vermittlungsstelle
realisiert. Eine 2/4-Draht-Sprachkarte
mit E&M-Signalisierung lässt sich für
Sprachfrequenzmodems oder andere
2/4-Draht-Kommunikationsterminals
einsetzen. Die E&M-Karte bietet umfassende
Sprachkonferenzfunktionen. So
können pro Karte bis zu 32 Konferenzteilnehmer
in zehn Gruppen angeschlossen
werden. Die Konferenzdienste sind
vollständig kompatibel mit anderen
Telefoniediensten wie POTS/ISDN-Diensten
in UMUX und MileGate.
Die Zugangs- und
Übertragungsplattform
MileGate ist
ein kompaktes und
robust ausgelegtes
System für den
Betriebstemperaturbereich
zwischen
-25 °C und +60 °C
und eignet sich für
den Einsatz unter
rauen Umgebungsbedingungen
beispielsweise in
Außengehäusen.
www.keymile.com
Medien Nachrichten
Zeitschriften
Scherer, M.: Frequenzschwankungen
durch nicht konforme Fahrplanwechsel
Ein verbundweites Problem und die
Schweizer Lösung. In: Bulletin SEV/VSE
101 (2011), Nr. 3, S. 16–19.
Nicht Bahnfahrpläne sind gemeint,
sondern Änderungen der Viertelstunden-
Wirklastflüsse im Hochspannungs-Verbundnetz.
Mehr noch als die Behandlung
des Problems selbst besticht hier die
ebenso kurze wie präzise Erklärung seiner
Ursache und der dabei zehn wichtigsten
Begriffe aus dem Netzbetrieb: Angesichts
fehlender Sanktionierung fahren
Verbundpartner vielfach versehentlich,
leichtfertig oder vermutlich vorsätzlich
starke Lastflusswechsel abrupt statt wie
vereinbart auf einer 10-min-Rampe; die
Folge sind Frequenzsprünge bis ±0,1 Hz,
die Regelleistungssprünge bis +400 MW
erfordern. Klare Verbesserung hat ab Juli
2010 eine modifizierte Abrechnung von
Ausgleichsenergiemengen in der Schweiz
gebracht, die konformes Verhalten belohnt.
Das Problem steht aber europaweit
an und kann bei sich völlig änderndem
Marktgeschehen „zu einer systematischen
Destabilisierung des Netzes“ führen.
Ruegg, W.: Die Tschernobyl-Katastrophe
Hergang, Folgen und die Rolle der
Berichterstattung. In: Bulletin SVE/VSE
101 (2011), Nr. 4, S. 40–45.
Eine so gründliche, kompakte und
sachliche Arbeit kann nicht spontan entstanden
sein, sondern wurde bestimmt
zum 25. Jahrestag lange vorbereitet.
Dass in Japan einen Monat vor ihrem
Erscheinen die nächste Katastrophe
eintrat, mutet schicksalhaft an. Der
Beitrag schildert knapp den Hergang,
listet zehn technische, organisatorische
oder menschliche Fehler auf, zeigt dabei
einige sicherheitlich grundsätzliche
Unterschiede westlicher Reaktortypen
und benennt an allen Reaktoren des
Unglückstyps ausgeführte Nachrüstungen.
Den gleichen Umfang nimmt eine
Diskussion der Folgen ein, wo völlige
Uneinigkeit über Wirkungen oder gar
Opferzahlen besteht. Je ein neuerer
Be richt der WHO und von Greenpeace
werden in Tenor und Daten kurz verglichen
und am Schluss dem Unglück
zugeschriebene Strahlendosen und
Sterberaten den natürlichen Werten
gegenübergestellt.
Novotny, R.: Rohstoffmangel in der
Elektronik
Geologische Engpässe, ökonomische
Interessen und der Einfluss neuer
Technologien. In: Bulletin SEV/VSE
102 (2011), Nr. 11, S. 6–9.
Besonders der Bedarf an Metallen der
Seltenen Erden, aber auch an anderen
Rohstoffen wie Kupfer und Silber
wird stark steigen. Als hauptsächliche
Auslöser werden die qualtativen und
quanititativen Entwicklungen auf neun
Anwendungsfeldern genannt und
bewertet, darunter Elektrofahrzeuge,
Displays, Glasfaserkabel, Kondensatoren
und Festkörperlaser. Mehr Sorgen
als die geologische Knappheit bereiten
ökonomische und politische Interessen,
besonders bei China. Zur Entspannung
könnten neben anderen Maßnahmen
alte Abbaugebiete in den USA reaktiviert
und neue in Grönland, Afghanistan,
Kasachstan, Vietnam sowie Australien
erschlossen, Materialien und Funktionen
ersetzt und Abfälle gründlicher rückgewonnen
werden.
109 (2011) Heft 12
697

Nachrichten Medien
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FH Aachen ist folgende Professur zum nächstmöglichen
Zeitpunkt zu besetzen
Professur
“Elektrische Antriebstechnik”
Kennziffer 08-461
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Vertretung des Lehrgebiets im Rahmen der Bachelorund
Masterstudiengänge in deutscher und englischer
Sprache, insbesondere Durchführung von Lehrveranstaltungen
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o Elektrotechnik
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für Studierende der Schienenfahrzeugtechnik, des
Maschinenbaus, der Mechatronik und des Wirtschaftsingenieurwesens
Unterstützung beim weiteren Aufbau des Studienganges
Schienenfahrzeugtechnik
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abgeschlossenes einschlägiges Hochschulstudium
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698 109 (2011) Heft 12

In eigener Sache Nachrichten
Dieselelektrik versus Dieselhydraulik
In den Jahren 1982 und 1983 hatten
sich Hersteller und Verfechter der beiden
Antriebssysteme in der Fachliteratur und
auch in eb – Elektrische Bahnen heftig
auseinandergesetzt und ihre jeweiligen
Argumente und Zahlen gegenseitig
zu widerlegen versucht. Anlässlich der
aktuellen Großserienbestellungen der
DB für Strecken- und für Rangierlokomotiven
hat die eb-Redaktion die einschlägigen
Unternehmen in Deutschland zu
einer Sachdiskussion hierüber unter den
heutigen Gegebenheiten eingeladen.
Beide Fraktionen wollen aber hierzu
nicht eintreten.
Blindleistung Nachrichten
Naturwunder
„Jede OL-Strecke wird beidseitig gespeist
– dabei ist maximal ein UW beteiligt.“
(aus einem Fachbeitrag in einer deutschen
eisenbahntechnischen Zeitschrift, auch die
nächsten drei Zitate).
Zurücktreten von
der Bahnsteigkante!
„Die Oberleitungsanlagen verlangen
hohe Sicherheitsstandards, da der Fahrdraht
zum Beispiel in Bahnhöfen relativ
nahe an der Bahnsteigkante verläuft
und dies im Sinne des Personenschutzes
bei allen Steuerungsaufgaben (inklusive
Automatisierung) berücksichtigt werden
muss.“.
Ach nein!
„Das Instandsetzungs- und Instandhaltungsmanagement
folgt der Zielsetzung,
die Zahl der für den Betrieb verfügbaren
Viertelzüge sowohl aktuell als auch langfristig
zu maximieren.“ (aus Gemeinsamer
Presseinformation der Länder Berlin und
Brandenburg sowie der S-Bahn Berlin zum
Abschluss zweier Arbeitskreise).
Ein bisschen also
schon?
„Besonderes Augenmerk ist dabei
darauf zu legen, dass der elektrische
Zugbetrieb nicht über Gebühr beeinträchtigt
wird ...“.
Umsteigen mit
Pyjama
„Die neue tägliche Linie Kopenhagen
– Prag ermöglicht Reisenden aus Berlin
oder Dresden über Nacht nach Kopenhagen
zu fahren. In der Gegenrichtung
bietet der CNL Fahrgästen aus Norddeutschland
eine komfortable Anbindung
nach Prag.“ (aus DB-Presseinformation
zum neuen Jahresfahrplan).
Regionaltriebzüge
als Baufahrzeuge
„Die neuen Züge (Coradia Nordic) sollen
auf den Strecken der Region Skåne in
Südschweden verkehren und dort das
Streckennetz erweitern.“ (aus Pressemitteilung
des Herstellers).
Eingleisig ohne
Nebengleise
„Es existieren bundesweit 19 378 km Oberleitungen.“
(das Streckennetz der DB ist
derzeit rund 33700 km lang und zu knapp
60 % elektrifiziert).
Schon Goethe reiste
mit TEE 84/85
Mediolanum
„Die Bahn fährt mit ... 16,7Hertz-Wechselstrom.
Das liegt daran, dass Anfang
des 19. Jahrhunderts die ersten Elektro-
Loks den Drehstrom aus dem öffentlichen
Netz ... einfach nicht vertrugen.“
(aus Mitarbeiterzeitschrift DB WELT
Nr. 10/Oktober 2011).
Miles and more
In der Enzyklopädie Wikipedia ist auf der
Seite zur Great Western Main Line London
– Bristol rechts das bekannte rote Streckenschema
mit „Streckenlänge: 192 km“
überschrieben und dann kontinuierlich
von 0 bis 118,5 ohne Einheit vermaßt.
109 (2011) Heft 12
699

Historie
eb – Elektrische Bahnen
im Jahre 1961 – Teil 2
Bild 9: Beispiel Einstellung Brücke und Drehgestelle
bei Bo’Bo‘-Lokomotive unter Zugkraft mit Federwegen f
(Bild 16 aus [13]).
Schluss zu eb Heft 6/2011 Seiten 318–320
Von den 16 Hauptbeiträgen des
zweiten Halbjahres behandelten 13
Fahrzeugthemen, davon vier ausführliche
Gesamtbeschreibungen. Die Kurzbeschreibungen
[24; 28] zeigten, wie
man auch immer ausländische Triebfahrzeuge
erfasste.
Zu der Arbeit [13] muss der Rezensent
heute, bei allem schuldigen
Respekt vor seinem Mentor ab 1963,
Art und Umfang der Darstellung monieren,
mit 54 Gleichungen und dabei
bis zu sechs Untergleichungen
und zugehörigen Grafiken (Bild 9).
Interessanter als die endlosen statischen
Rechnungen nachzuvollziehen
war das Betrachten eines Schriebes,
der die Änderungen aller Radlasten
und ihrer Federkräfte während einer
schweren Anfahrt zeigte. Untergegangen
ist wohl damals die beiläufige
Vermutung, ob die landläufig
angenommene Abnahme der Kraftschlussbeiwerte
bei steigender Geschwindigkeit
nur eine Folge dynamischer
Radsatzlaständerungen ist.
Bewundernswert ist die Akribie, mit
der mittels damaliger Zeichenmittel
dreiteilige Nomogramme und andere
Grafiken von Hand erstellt wurden.
Weitere Überlängen mochten
beim Vorstellen von Lokomotiven mit
neuer Technik und entsprechenden
Perspektiven noch verständlich sein
[7; 15; 18; 27]. Zur Beschreibung
der elektronischen Steuerung eines
Stufenschaltwerkantriebs hätten aber,
Innovationsgehalt hin oder her, keine
detaillierten lehrmäßigen Funktionserklärungen
wie zu Flip-Flop und zu
Schmitt-Trigger gehört [23].
Vergleichsweise wohltuend knapp
war dagegen, wie schon [4], einer
der wenigen Berichte über Betriebserfahrungen,
nachdem die in eb
10/1958 beschriebenen Bo’Bo’Bo‘-
Lokomotiven 400 000 km gefahren
waren [14], und zwar auch solche,
die Verbesserungen erheischten.
Eine davon war, dass der gegenüber
Bo‘Bo‘-Lokomotiven höhere Kühlluftbedarf
den Maschinenraum beim
Zwischendienst so stark verschmutzte,
dass die neuen Lokomotiven davon
auszuschließen waren.
Von den drei DB-Zweifrequenzlokomotiven
für den Einsatz zwischen
Saarland und Lothringen wurde die
E 320 01 schon im Vorjahr behandelt,
zugleich mit einigen Spitzen zu diesen
Experimentalträgern (eb 8-9/2010).
Im aktuellen Jahrgang folgten dann
die E 320.21 und 11 [7; 18; 27]. Eine
der Herausforderungen war gewesen,
in der UIC- statt der EBO-Fahrzeugbegrenzung
neben den klassischen
Großbauteilen wie Haupt umspanner
mit Stufenschaltwerk, noch dazu für
25 kV, sowie Bremswiderstand zusätzlich
Gleichrichter und monströse
Glättungsdrosseln unterzubringen
(Bilder 10 und 11). Für den ursprüng-
Bild 10: Si-Gleichrichter, Kühlkörper im Fahrmotorlüfterschacht,
Zweifrequenzlokomotive
E 320.21 (Bild 22 aus [7]).
Bild 11: Glättungsdrosseln 3,1 t schwer für
vier Fahrmotorstromkreise, Zweifrequenzlokomotive
E 320.11 (Bild 14 aus [27]).
Bild 12: Lokomotive K-01 für Russland bei Erprobung zwischen Überherrn und Hostenbach
(Saarland) (Ausschnitt von Original zu Bild 1 in [15], Siemens Corporate Archives).
Spurweite 1 524 mm, Fahrleitungsspannung 1 AC 25 kV 50 Hz, Länge über Puffer 19 800 mm, Radsatzfolge
Co’Co‘, Dienstmasse 138 t, Anfahrzugkraft 520 kN, Stundenleistung 4 950 kW, spezifische
Leistung 36 kW/t, Höchstgeschwindigkeit 100 km/h, größte elektrische Bremskraft 160 kN
700 109 (2011) Heft 12

Historie
lich geplanten Einsatz auch auf der
Höllental-Steilstrecke war relativ hohe
elektrische Bremskraft gefordert. Um
die Radsatzlast 80 t einzuhalten oder
wenigstens „81 t nicht wesentlich
zu überschreiten“, hatte man „nach
Erfahrungen mit den Einheitslokomotiven“
bei der E 320.11 viel Al-
Legierung verwenden müssen. Deren
neuartige Kastenabstützung mit seitlich
ausgelenkten Schraubenfedern
hatte noch Anschläge [18], ihre elektrische
Bremse war mit Erregermotorschaltung
fahrdraht unabhängig [27].
In Verbundschaltung arbeitete die
fahrdrahtabhängig DC-erregte Widerstandsbremse
der E 320.21, von
der das Grundprinzip und manche
Bauteile wie der Hochspannungs-
Sprunglastschalter mit Antriebskinematik
ohne Stellungszwang gleich
weiter verwendet wurden.
Als Exporterfolg galten nämlich 20
schwere Lokomotiven, die einzeln auf
der Transsibirischen Bahn 5 000 t in
der Ebene mit 70 km/h und 3 000 t
in 10 ‰ mit 45 km/h ziehen sollten;
auch Doppeltraktion war eingerichtet
[15]. Längeres Abstellen bei Temperaturen
von –50 ºC bis +40 ºC erforderte
nicht nur Spezialwerkstoffe
besonders beim Isoliermaterial und
bei den Betriebsstoffen. Schwerer
wog, dass Hg bei –39 ºC fest wird,
sodass man dafür mit unmäßigem
Aufwand das Einfrieren verhindern
sowie mit geregelter Kühlung den
engen Arbeitsbereich hätte sichern
müssen. Alternativen wären rotierende
AC/DC-Umrichter oder 50-Hz-
Fahrmotoren mit kleinerer Leistung
gewesen. So kam die Betriebsreife
der Si-Gleichrichter gerade richtig.
Die Bauart wurde auf der inzwischen
deelektrifizierten und deklassierten
DB-Strecke 3290 Überherrn – Hostenbach,
die sich wahlweise von
Frankreich her mit 25 kV 50 Hz speisen
ließ, drei Monate lang „streng“
erprobt (Bild 12).
Die 50-Hz-Arbeitsgemeinschaft lieferte
Lokomotiven noch mit Ignitron-
Gleichrichtern (Bild 13) nach Indien,
die Frequenzschwankungen von 48,5
bis 51,5 Hz, Temperaturen bis 70 ºC
in der Sonne, 100 % Luftfeuchte und
häufige Gewitterstürme vertragen
mussten [19].
109 (2011) Heft 12
Über Versuche der SNCF, die damals
Haftwert genannten Kraftschlussbeiwerte
Rad-Schiene zu verbessern,
wurde in [26] berichtet. Erprobt hatte
man dabei einerseits mechanisches
und hydraulisches Reinigen und anschließendes
Trocknen real vor einem
führenden Lokomotivradsatz und andererseits
eine Abbrennvorrichtung
im Labor, mit der Werte bis 1,2 erreicht
wurden.
Beitrag [20] zeigte am Beispiel der
korrekt benannten Mehrspannungsund
nicht etwa Mehrsystem-Heizung,
wie sich elektronische Steuerungen
auch knapper beschreiben ließen.
An der Technischen Hochschule
Stuttgart war ein interessantes Modell
erfolgreich erprobt [17]: Ein 12-kW-
Reihenschluss-Kommutatormotor für
16 2 / 3
Hz wurde mit 50 Hz betrieben
und die dabei entstehenden 6,3 V
transformatorische Kurzschlussspannung
bei Nennstrom mittels klassisch
geregeltem Wendefeldstrom kompensiert
(Bild 14). Das Prinzip hielt
der Autor aber resigniert für überholt
angesichts der unübertrefflich einfachen
Si-Gleichrichter.
Eine Gesamtschau der 16 2 / 3
-Hz-
Bahnenergieversorgung der DB bot
[16]. Summenwerte der damals sieben
Wasserkraft-, fünf Wärmekraftund
drei Umformerwerke stehen
in der Tabelle; der Zwitter Pfrombach
ist hierbei von Umformern
zur Wasserkraft umgebucht. Beim
Bild 13: Fahrzeugumgrenzung Indian Railways,
Maße in mm (Bild 2 aus [19]).
TABELLE
Bahnenergieversorgung DB 1960 [16], jedoch
Pfrombach hier als Wasserkraft.
Generatorleistung
373 MW
Jahresarbeit
1,8 GWh
Dampf 55 % 58 %
Wasser 20 % 22 %
Umformer 25 % 20 %
Benutzungsdauer 4 800 h
Bild 14: Einstellung Betrag und Phase des Wendefeldstromes
w
bei Reihenschluss-Kommutator motor mittels
Synchron-Synchronumformer M = G. (Bild 1 aus [17]).
701

Historie
Bild 15: Stundenmittelwerte Unterwerke (Uw)
mit und ohne Nahverkehr (Bild 4 aus [16]).
höchste Stundenmittel zu Tagesmittel: Pasing
(noch ohne S-Bahn) 1,65, Bingen (noch ohne
rechte Rheinstrecke) 1,20, Summe 1,50
Zahlenvergleich mit DB-internen
Dokumentationen nach 1990 muss
man beachten, dass diese gesamtdeutsch
sind, denn die Werte der
DR wurden rückwirkend eingerechnet.
Die Zahlen spiegeln ein wenig
die Verteilung von Grund- und von
Spitzenlast wider. Deutlicher wurde
dieser Aspekt in Bild 15 und man erkennt
angesichts heutiger Debatten
sofort, wie sich die Addition solcher
Lastgänge im bahneigenen Hochspannungsnetz
günstig auswirkt.
An sehr kalten Wintertagen konnte
der Bedarf für Zugheizung noch
die Hälfte des Traktionsbedarfs der
Reisezüge erreichen. Die 16 2 / 3
-Hz-
Kurzschluss abschalt zeiten hatten
sich von früher 240 bis 300 ms über
120 bis 150 ms bei moderneren Ölschaltern
zu 20 bis 60 ms bei Druckluftschaltern
entwickelt. Die größte
Kurzschlussleistung im 15-kV-Netz
erreichte 300 MVA; heute ist sie rund
doppelt so hoch. Geplant war, künftig
noch ein Drittel bis ein Viertel
aller Unterwerke (Uw) besetzt zu
betreiben; heute überwachen und
steuern sieben Zentralschaltstellen
180 Uw fern.
Die Arbeit [25] gehörte zu den
oben kritiserten. Fraglos war das Zusammenwirken
der verschiedenen
Bahnstromerzeuger bei dem stark expandierenden
DB-Bahnstromnetz ein
wichtiges Thema. Statt Seiten lang
Hochschulwissen auszubreiten und
mit Dutzenden hier unnummerierter
Gleichungen anzuwenden, hätten
aber mit der Fachkompetenz des Autors
kompakte Ergebnisse genügen
sollen. Dies entsprach aber wohl dem
Stil der Zeit, von der man offenbar
noch reichlich hatte.
Im April 1961 hatten im Kraftwerk
Göschenen, am Nordportal des Gotthard-Scheiteltunnels,
die 16-MW-
Maschine der Stufe Andermatt und
eine der beiden 40-MW-Bahnstrommaschinen
der Stufe Göscheneralp
die SBB zu versorgen begonnen [22].
Die Dammerhöhung des Speichersees
wurde kürzlich ad acta gelegt
(Bild 16).
Bei den Kurznachrichten überwogen
solche über Streckenelektrifizierungen
und Fahrzeugbeschaffungen
in aller Welt. Vermeldet wurde die
Aufnahme des elektrischen Betriebs
von Homburg (Saar) nach Kaiserslautern;
der Lückenschluss nach Ludwigshafen,
damals noch ein ebenerdiger
Kopfbahnhof, musste wegen
der Bauarbeiten in zwölf Tunneln im
Pfälzerwald warten. Elektrifizierungsverträge
waren mit dem Land Niedersachsen
und den Hansestädten
Bremen und Hamburg für die Nord-
Südstrecke von den Seehäfen über
Hannover sowie mit dem Freistaat
Bayern für die Strecke Würzburg
– Ansbach – Treuchtlingen als Teil
der kürzesten Verbindung Frankfurt
(Main) – München abgeschlossen
und gleich danach Bauaufträge erteilt
worden (H. 8). Auch für 540 km Strecken
in Hessen bekam die DB vom
Land 200 Mio. DM Elektifizierungskredit
bei 10 Jahren Laufzeit und
5 % Zinssatz, weitere 310 Mio. DM
musste sie sich selbst besorgen. Erste
Gespräche gab es für die Strecken
vom Ruhrgebiet über Osnabrück und
Bremen nach Hamburg, womit die
DB 27 % ihres 31 000 km langen Netzes
elektrisch betreiben und darauf
70 % der Bruttotonnenkilometer fahren
wollte. Entsprechend war das
Beschaffungsprogramm für Elektrolokomotiven
um weitere 203 auf
1 316 Stück erweitert worden, von
denen bis September 600 geliefert
waren (H. 9).
Die SBB hatten nach Prototyperprobung
36 Triebwagen RBe 4/4
bestellt, die mit 64 t Dienstmasse,
2 600 kW Stundenleistung und
125 km/h Höchstgeschwindigkeit ungefähr
der DB-Serienloko motive E 41
entsprachen, aber selbstverständlich
Rekuperationsbremse hatten und 68
Sitzplätze sowie Gepäckraum boten.
Zugleich hatten sie sechs Bo’Bo‘-
Prototypen Re 4/4 II bestellt, deren
Merkmale „strikt“ 80 t, 4 120 kW und
125 km/h, perspektivisch 140 km/h
sowie Rekuperation die DB-Baureihen
E 10 und E 40 deutlich überboten.
Beide Vergleichsfälle zeigten
den Entwicklungsvorsprung in der
Schweiz während zehn Jahren Kriegsund
Nachkriegszeit (H. 8).
In Schweden bekam die SJ die
letzte von acht bestellten Lokomotiven
Ra noch mit 1AC-Fahrmotoren.
Nicht absehbar war, dass diese
16 2 / 3
-Hz-Bahn nach einem kurzen
Intermezzo mit Gleichrichterlokomotiven
Rb voll in die Thyrsotortechnik
mit mehreren Serien Rc einsteigen
würde (H. 8).
Versuchsfahrten der SNCF mit
190 km/h zwischen Straßburg und
Mülhausen hatten gezeigt, dass die
mit Si-Gleichrichtern ausgerüstete
Lokomotive B’B‘ 20103 hinsichtlich
Leistung, Laufwerk und Stromabnehmer
sowie die Oberleitung hierfür
geeignet waren (H. 7).
Nach umfangreichen Neuelektrifizierungen
und Umstellungen mit und
auf DC 3 kV waren in Oberitalien noch
die Brennerbahn ab Bozen und der
Netzbereich Genau – Alessandria –
Carmagnola – Ventimiglia mit 3 AC
16 2 / 3
Hz betrieben (H. 8).
Für die 560 km lange Strecke Japeri
– Barreiro in Brasilien wurden Investitions-
und Kostenvergleiche für DC
3 kV und 1 AC 60 Hz 25 kV vorgestellt
(H. 10).
Die Henschel-Werke, Kassel, sollten
zum 1. Januar 1962 Aktiengesellschaft
werden, an der ein amerikanisches
Investorenkonsoritum 44 % Anteile
übernehmen wollte (H. 12).
702 109 (2011) Heft 12

Historie
Bild 16: Längsprofil Kraftwerk Göschenen,
Höhenmaße über Meer in m (Bild 2 aus [22],
dort aus Bulletin SEV 1958, Nr. 13).
Berichtigung zum Teil 1: Bei den Bildern
5 und 6 sind bei richtiger Nummerierung
die Unterschriften und Erklärungen
vertauscht.
Uwe Behmann
eb – Elektrische Bahnen im Jahre 1986
Dieser Beitrag folgt in Heft 1-2/2012.
Berichtigung zu eb – Elektrische Bahnen
Heft 11/2011 auf Seite 620: Auf
der Höllental- und Dreiseenbahn hatten
die Dampflokomotiven für den
Reibungsbetrieb die Baureihennummer
85 (nicht 95) und die 50-Hz-
Lokomotiven die Baureihennummer
E 244 (nicht E 344); das Bild 20 zeigt
die Lokomotive E 244.21 nahe dem
Bahnhof Feldberg-Bärental.
Die größte Steigung betrug 55 ‰
(nicht 60 ‰). Die Phasentrennstelle
lag nicht „kurz“, sondern 3 km vor
dem Bahnhof Titisee in km 26,4 am
Scheitelpunkt der Höllentalbahn 1 km
nach dem Bahnhof Hinterzarten.
Die Einheitsfahrleitung stammte
von 1931 (nicht 1928). Der Fahrdraht-Zick-Zack
war auf 200 mm
(nicht 250 mm) verkleinert worden.
Der 20-kV-Stabisolator war ebenso
lang wie bei der 15-kV-Regel bauart,
hatte allerdings von 120 auf 160 mm
Durchmesser vergrößerte Endschirme.
Georg Schwach,
Villingen-Schwenningen
Hauptbeiträge Jahrgang 32 (1961) Hefte 7 bis 12
[7] Marten, Fritz: Die elektrische Ausrüstung
der Mehrsystemlokomotive
E 320.21 der Deutschen Bundesbahn.
In: Elektrische Bahnen 32 (1961),
H. 4, S. 69–76; H. 5, S. 110–119.
[13] Gladigau, Albert: Untersuchung über
die Achsentlastung bei elektrischen
Lokomotiven mit zweiachsigen Drehgestellen.
In: Elektrische Bahnen
32 (1961), H. 7, S. 145–160; Berichtigung
in: H. 9, S. 216.
[14] Bächtiger, Alfred: Betrieberfahrungen
mit neuartigen Bo’Bo’Bo‘-Schmalspurlokomotiven
großer Leistung. In:
Elektrische Bahnen 32 (1961), H. 7,
S. 161–164.
[15] Rambold, Werner: Die elektrische Ausrüstung
von 50-Hz-Lokomotiven mit
Soliziumgleichrichtern für die UdSSR.
In: Elektrische Bahnen 32 (1961),
H. 8, S. 169–180.
[16] Kniffler, Alfred; Schaefer, Herbert: Die
Bahnstromversorgung der Deutschen
Bundesbahn. In: Elektrische Bahnen
32 (1961), H. 9, S. 197–206.
[17] Boettger, Klaus: Der 50-Hz-Bahnmotor
mit Wendefeldregelung. In:
Elektrische Bahnen 32 (1961), H. 9,
S. 206–210.
[18] Mittmann, Heinz: Der mechanische
Teil der Bo’Bo‘-Mehrsystemlokomotive
E 320.11 der Deutschen Bundesbahn.
In: Elektrische Bahnen 32 (1961), H. 9,
S. 210–214.
[19] Krienitz, Gerhard: Mehrzwecklokomotive
für die Indischen Eisenbahnen
Reihe BBM/1 20 200. In: Elektrische
Bahnen 32 (1961), H. 10, S. 217–
226.
[20] Spöhrer, Walter: Mehrspannungsheizung
mit elektronischer Steuerung:
In: Elektrische Bahnen 32 (1961),
H. 10, S. 227–235.
[21] Blatz, Helmut; Curtius, Ernst Werner:
Belastbarkeit der Kupplungen und
Hauptleitungen für die elektrische
Zugheizung. In: Elektrische Bahnen
32 (1961), H. 10, S. 235–237.
[22] N. N.: Gemeinschaftskraftwerk Göschenen.
In: Elektrische Bahnen 32
(1961), H. 10, S. 237–238.
[23] Veith, Peter: Elektronisch gesteuerter
Schaltwerksantrieb. In: Elektrische
Bahnen 32 (1961), H. 11, S. 241–
255.
[24] Peters, Albert: Die Zweisystemlokomotive
20 005 der SNCF. In: Elektrische
Bahnen 32 (1961), H. 11, S. 255–
257.
[25] Kammerer, Albert: Die Aufteilung von
Strömen und Leistungen beim Parallelbetrieb
von Synchrongenratoren
und ihre Beeinflussung durch die
Dreh zahlregelung. In: Elektrische Bahnen
32 (1961), H. 11, S. 257–267.
[26] Kiepfer, H.-H.: Versuche zur Haftwertverbesserung
bei der SNCF. In:
Elekt rische Bahnen 32 (1961), H. 11,
S. 262–263.
[27] Reichelt, Erich: Die elektrische Ausrüstung
der Mehrsystemlokomotive
E 320.11 der Deutschen Bundesbahn.
In: Elektrische Bahnen 32 (1961),
H. 12, S. 269–283.
[28] Peters, A.: Die elektrischen Wechselstromtriebwagen
der SNCF für den
Vorortverkehr. In: Elektrische Bahnen
32 (1961), H. 12, S. 284–286.
109 (2011) Heft 12
703

Impressum
eb – Elektrische Bahnen
Gegründet 1903 von Prof. Wilhelm Kübler,
Königlich Sächsische Technische Hochschule zu Dresden.
Herausgeber:
Dr. Klaus Baur, Vorsitzender der Geschäftsführung, Bombardier Transportation GmbH, Berlin
Dr. Ansgar Brockmeyer, 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, ELBAS Elektrische Bahnsysteme Ingenieur-Gesellschaft mbH, Dresden
Prof. Dr.-Ing. Andreas Steimel, Lehrstuhl für elektrische Energietechnik
und Leistungs elektronik, Ruhr-Universität, Bochum
Beirat:
Dipl.-Ing. Dirk Behrends, Eisenbahn-Bundesamt, Bonn
Dipl.-Ing. Christian Courtois, Leiter des Geschäftsgebietes Traktionsenergie-Versorgungs systeme
in der Direction de l‘ingéniere der SNCF, Paris
Dr.-Ing. Thomas Dreßler, Experte für Energie, Schieneninfrastruktur-Dienstleistungsgesellschaft mbH,
Abteilung Benannte Stelle, Wien
Dr.-Ing. Gert Fregien, Leiter Fahrzeugtechnik, DB Fernverkehr, Frankfurt am Main
Dr. Andreas Fuchs, Principal Engineer, Siemens Rail Systems, Erlangen
Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtschaftsing. Wolfgang Harprecht, Senior Consultant, Marburg an der Lahn
Dipl.-Ing. Alfred Hechenberger, Standortverantwortlicher München und Leiter Öffentlich keitsarbeit,
DB Systemtechnik, München
Dr. Dieter Klumpp, Mannheim
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
Dipl.-Ing. (FH) Peter Schließmann, Leiter Consulting Services Ausrüstungstechnik,
DB International, Frankfurt am Main
Dipl.-Ing. Udo Stahlberg, Fachbereichsleiter Nahverkehrs-Schienenfahrzeuge, elektrische
Energieanlagen und Standseilbahnen, Verband Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV), Köln
Prof. Dr.-Ing. Arnd Stephan, Lehrstuhl für Elektrische Bahnen, TU Dresden, Dresden
Dipl.-Ing. (FH) Mike Walter, Leiter Kompetenzcenter Elektrotechnik,
Balfour Beatty Rail GmbH, Offenbach am Main
Redaktion:
Eberhard Buhl, M.A. (verantwortlich),
Fon: +49 89 45051-206, Fax: -207,
E-Mail: buhl@oiv.de, Postanschrift siehe Verlag.
Fachredaktion:
Dipl.-Ing. Andreas Albrecht, Dresden
Dipl.-Ing. Martin Binswanger, Mering
Dipl.-Ing. Erich Braun, Schwalbach
Dipl.-Ing. Roland Granzer, Dresden (verantwortlich für die Hauptbeiträge)
Dipl.-Ing. Walter Gunselmann, Siemens Rail Systems, Erlangen
Dr.-Ing. Friedrich Kießling, Baiersdorf
Dipl.-Ing. Wolfgang Kropp, Balfour Beatty Rail GmbH, Offenbach am Main
Verlag:
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81671 München, Deutschland, Fon: +49 89 45051-0, Fax: -207
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„eb – Elektrische Bahnen“ erscheint 10 x jährlich (davon 2 Doppelhefte).
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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 00 13-5437
Gedruckt auf chlor- und säurefreiem Papier
109 (2011) Heft 12
704

Termine
Messen, Tagungen, Fachaustellungen
56. Eisenbahntechnische Fachtagung
EXPO Ferroviaria 2012
19.01.2012 VDEI Service GmbH
Leipzig (DE) Fon: +49 30 226057-90, Fax: -91,
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Internet: www.vdei.de
27.–29.03.2012 Mack Brooks Exhibitions
Turin (IT) Fon: +44 1727 814-400, Fax: -401,
E-Mail: expoferroviaria@mackbrooks.com,
Internet: www.expoferrovia.com
Railways 2012
5. Fachtagung „Elektrische Energieanlagen von Gleichstrom-Nahverkehrsbahnen“
09.-10.02.2012 VDV-Akademie
Dresden (DE) Fon: +49 221 57979-173, Fax: -8173,
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Internet: www.vdv-akademie.de
14. EBA-Sachverständigentagung
14.–15.02.2012 DVV Media Group GmbH
Fulda (DE) c/o punktgenau GmbH,
Fon: +49 40 23714-470, Fax: -471,
E-Mail: eurailpress-events@dvvmedia.com
Praxis-Seminar − Einführung in den Blitzschutz für Bahnanlagen
− Die Anwendung der neuen Blitzschutznorm
DIN VDE 0185-305
18.-22.04.2012 Civil-Comp Press
Las Palmas (ES) Fon: +44 1786 870166,
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Internet:www.civil-comp.com
INFRARAIL 2012
01.-03.05.2012 Mack Brooks Group
Birmingham (GB) Fon: +44 1727 8144-00, Fax: -01,
E-Mail: info@mackbrooks.co.uk,
Internet: www.mackbrooks.com
9. Internationales Rail Forum
08.-10.05.2012 Montané Comunicación
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4. VDEI Sicherheitstag Bahnbetrieb
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10.05.2012 VDEI Service GmbH
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30.05.- 02.06.2012 Intex Shanghai Co., Ltd
Shanghai (CN) Fon: +86 21 62-956882, Fax: -780038,
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