eb - Elektrische Bahnen Obeleitungsanlagen (Vorschau)

B 2580 

4-5/2011 

April/Mai 

Elektrische 

B ahnen 

Elektrotechnik 

im Verkehrswesen 

acrps 2011 

a. c. rail power supply 

Planen, Einrichten und Betreiben von 

AC-Bahnenergieversorgungsanlagen 

Beiträge der Fachtagung am 10. und 

11. März 2011 in Leipzig zu den Themen 

Energie 

International Projects 

Obeleitungsanlagen 

Zulassung und Normen 

Elektrotechnische Anlagen und Systeme 

Historie 

Journal 

Umrichter in der Bahnenergieversorgung – 

Chancen weltweit 

Mauerwerkschornsteine des Bahnkraftwerks 

Muldenstein gesprengt 

Bahnen, Unternehmen, Personen, Produkte 

und Lösungen, Medien, Kommentare, 

Termine 

Erste Fachzeitschrift für Elektrotechnik 

im öffentlichen Verkehr

2 

Ausgaben 

gratis 

Die Fachzeitschrift 

für Elektrotechnik 


Die führende Publikation für Entwicklung, Bau, 

Betrieb und Instandhaltung elektrischer Bahnen 

und Verkehrssysteme. 

Mit detaillierten Fachberichten über Triebfahrzeuge, 

Fahrzeugausrüstung, Infrastruktur 

und Energieversorgung. 

eb – Elektrische Bahnen erscheint in der Oldenbourg Industrieverlag GmbH, Rosenheimerstr. 145, 81671 München 

Oldenbourg-Industrieverlag 

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WISSEN für die ZUKUNFT 

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Wechselstrom- 

Zugbetrieb 

in Deutschland 

Band 1: Durch das mitteldeutsche 

Braunkohlerevier – 1900 bis 1947 

Eine einzigartige, chronologische Beschreibung der 

Entwicklung der Triebfahrzeuge, Bahnstromversorgungsund 

Fahrleitungsanlagen sowie des Werkstättenwesens 

dieser Zeit. 

Vor mehr als 100 Jahren legten weitsichtige Techniker wie 

Gustav Wittfeld den Grundstein für den Aufbau eines elektrischen 

Zugbetriebs mit Einphasen-Wechselstrom in Preußen 

– es war der Beginn einer unvergleichlichen Erfolgsgeschichte. 

Der erste Band beschreibt die Pionierarbeit der frühen 

Jahre – von der Finanzierung bis zur Inbetriebnahme erster 

Teststrecken, über die schwere Wiederinbetriebnahme in den 

Zwanzigern und die kurze Blütezeit in den Dreißigerjahren, bis 

hin zur Phase des Wiederaufbaus und der Demontage nach 

dem zweiten Weltkrieg. 

Dieses Werk veranschaulicht ein Stück Zeitgeschichte und 

beschreibt die Zusammenhänge zwischen den technischen 

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HOCHLEISTUNG I PRÄZISION I ZUVERLÄSSIGKEIT 

Fahrleitungsbau auf höchstem Niveau. 

Fahrleitungsumbaumaschinen von Plasser & Theurer haben den Vorteil, dass Fahrdraht und Tragseil 

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Inhalt 

eb – Elektrische Bahnen 4-5/2011 

Elektrotechnik im Verkehrswesen 

Hauptbeiträge Seite Hauptbeiträge Seite 

Editorial 

Ein wesentliches Ziel des DB-Technikressorts: 

Verbessern der Qualitätsprozesse 

für das System Bahn 171 

Energie 

U. Halfmann, W. Recker 

Modularer Multilevel-Bahnumrichter 174 

Modular multilevel converter for railway 

applications 

Convertisseurs modulaire multiniveaux pour les 

chemins de fer 

E. Sternberg, Th. Walther 

Netzleittechnik in der 16,7 Hz-Bahnenergieversorgung 

– Trends und Perspektiven 180 

News in substation control and control centre 

technology for 16.7 Hz railway power supply 

Tendances et perspectives des systèmes de contrôle du 

réseau d’alimentation électrique en 16,7 Hz 

H. Voegeli 

Unkonventionelle Verbesserung der 

Bahnstromversorgung Visp – Zermatt 

der Matterhorn Gotthard Bahn 184 

Unconventional improvement of the power supply 

between Visp and Zermatt of the Matterhorn 

Gotthard Railway 

Renforcement non conventionnel de l‘approvisionnement 

en énergie de traction de la ligne Visp – Zermatt 

du Matterhorn Gotthard Bahn 

International Projects 

R. Schmedes 

Traction electrification system planning 

for California high-speed train project 193 

Planung der Bahnstromversorgung für das 

kalifornische Hochgeschwindigkeitsbahn-Projekt 

Le système d’alimentation électrique pour le 

projet de LGV en Californie 

A. Bastian, Ch. Courtois, A. Machet 

Phase separation sections – passing 

with minimum constraits 197 

Phasentrennstellen – Befahrung mit kleinsten 

Einschränkungen 

Sections de séparation de phase – comment les 

franchir avec un minimum de contraintes? 

D. Pfeffermann 

AC 25 kV traction power supply for 

Airport Rail Link Bangkok 204 

AC-25-kV-Stromversorgung für die neue 

Bahnstrecke zum Flughafen Bangkok 

Alimentation de la traction en 25 kV pour 

la ligne de l’aéroport de Bangkok 

Oberleitungsanlagen 

W. Krötz, U. Resch 

Oberleitungen und Stromabnehmer – 

Entwicklungen bei der Deutschen Bahn 211 

Development of overhead contact lines and 

pantograph components at Deutsche Bahn 

Développements techniques aux caténaires et aux 

composants de pantographes à la Deutsche Bahn 

R. Furrer, U. Wili 

Reduktion der Bauteile-Vielfalt in 

Oberleitungsanlagen 216 

Reducing the diversity of overhead contact line 

components 

Réduction de la diversité des composants d’une 

caténaire 


K. Schnadhorst, H. Tessun 

Oberleitungsanlagen nach TSI Energie – 

Planung und Abnahme 220 

Overhead contact lines according to TSI Energy, 

installation design and technical acceptance 

Installations caténaires en conformité avec TSI Energie, 

conception et réception 

Th. Reichmann, J. Raubold 

Triebfahrzeugzulassung mithilfe der 

Simulation Fahrdraht/Stromabnehmer 225 

Approval of multiple unit trains by means of the 

simulation of contact wire/pantograph 

Homologation de trains en unités multiples au 

moyen de simulation fil de contact/pantographe 

Ch. Budde, G. Hofmann, J. Thiemig, 

L. Westphal 

Konformität der DB-Richtlinie 997.02 

mit EN 50122-1 231 

Conformity of DB Guideline 997.02 with EN 50122-1 

Conformité de la directive DB 997.02 avec 

la norme EN 50122-1 

eb 109 (2011) Heft 4-5 

169

Inhalt 

Impressum 

Hauptbeiträge 

Elektrotechnische Anlagen und Systeme 

K. Leithner 

Messungen an Teilen geringer Abmessung 

hinsichtlich Spannungsverschleppung 236 

Parasitic voltage formation measurements on 

components of small dimensions 

Mesures du reste de tension sur les pièces de 

petite dimension 

A. Zynovchenko 

Verfahren zur Verbesserung der Span - 

nungshaltung bei Wechselstrombahnen 242 

Technology to improve catenary voltage stability 

for a.c. railways 

Technologie pour améliorer la stabilité de tension 

pour les chemins de fer électrifiés en c. a. 

Historie 

P. Glanert, S. Graßmann, Th. Scherrans 

100 Jahre Fernbahnelektrifizierung 

in Deutschland 247 

Centenary of long distance railway electrification 

in Germany 

Un siècle d’électrification de lignes à grand 

parcours en Allemagne 

Journal 

Journal extra 

Seite 

Umrichter in der Bahnenergieversorgung – 

Chancen weltweit 254 


Muldenstein gesprengt 258 

Bahnen ∙ Railways ∙ Chemins de fer 260 

Unternehmen ∙ Companies ∙ Sociétés 265 

Personen ∙ Persons ∙ Personnes 265 

Produkte und Lösungen ∙ Products and solutions ∙ 

Produits et solutions 266 

Medien ∙Media ∙ Media 267 

Kommentare ∙ Comments ∙ Commentaires 267 

Termine ∙ Dates ∙ Dates 268 

eb – Elektrische Bahnen 

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

zu Dresden. 

Herausgeber: 

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

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

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

Dr.-Ing. Friedrich Kießling, Baiersdorf 

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

Universität Berlin 

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

Dresden 

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

Ruhr-Universität, Bochum 

Beirat: 

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

in der Direction de l‘ingéniere der SNCF 

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

mbH, Abteilung Benannte Stelle, Wien 

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

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

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

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

Öffentlich keitsarbeit, DB Systemtechnik, München 

Dr. Dieter Klumpp, Geschäftsführer Alstom LHB GmbH, Salzgitter 

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

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

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

Frankfurt am Main 

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

Energieanlagen und Standseilbahnen, Verband Deutscher Verkehrsunternehmen 

(VDV), Köln 

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

GmbH, Offenbach am Main 

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

Dr. Dipl.-Ing. Alfred Zimmermann, Vorstandsdirektor Infrastruktur, Österreichische Bundes - 

bahnen, Wien 

Redaktion: 

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

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

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

Dipl.-Ing. Martin Binswanger, Mering 

Dipl.-Ing. Erich Braun, Schwalbach 

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

Dipl.-Ing. Roland Granzer, Dresden 

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

Dr.-Ing. Friedrich Kießling, Baiersdorf 

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

Verlag: 

Oldenbourg Industrieverlag GmbH, Rosenheimer Straße 145, 

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

Internet: http://www.oldenbourg.de 

Geschäftsführer: 

Carsten Augsburger, Jürgen Franke, Hans-Joachim Jauch 

Mediaberatung: 

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

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

Zurzeit gilt Anzeigenpreisliste Nr. 57. 

Redaktionsbüro: 

Ursula Grosch, Fon: +49 89 3105499 

E-Mail: ulla.grosch@seccon-group.de 

Abonnement/Einzelheftbestellungen: 

Leserservice eb − Elektrische Bahnen 

Postfach 9161 

97091 Würzburg, 

Fon: +49 931 4170-1615, Fax: +49 931 4170-492, 

E-Mail: leserservice@oldenbourg.de 

Bezugsbedingungen: 

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

Jahresinhaltsverzeichnis im Dezemberheft 

Jahresabonnement 289,00 € (inkl. MwSt.) 

Porto Inland 30,00 € (inkl. MwSt.) / Porto Ausland 35,00 € 

Einzelheft 33,00 € (inkl. MwSt.), Porto (Deutschland 3,00 € / Ausland 3,50 €) 

Einzelausgabe als ePaper 33,00 € 

Abo Plus (Print plus ePaper) 375,70 € 

Porto Inland 30,00 € (inkl. MwSt.) / Porto Ausland 35,00 € 

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

Ausland sind sie Nettopreise. 

Studentenpreis: 50 % Ermäßigung gegen Nachweis. 

Bestellungen über jede Buchhandlung oder direkt an den Verlag. 

Abonnements-Kündigungen 8 Wochen zum Ende des Kalenderjahres. 

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

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

England, HP 108 HR, zu beziehen. 

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

geschützt. Mit Ausnahme der gesetzlich zugelassenen Fälle ist eine Verwertung 

ohne Einwilligung des Verlages strafbar. 

ISSN 00 13-5437 

Gedruckt auf chlor- und säurefreiem Papier 

170 109 (2011) Heft 4-5 eb

acrps 2011 – Editorial 

Ein wesentliches Ziel des DB-Technikressorts: 

Verbessern der Qualitätsprozesse 

für das System Bahn 

Gerne habe ich die diesjährige 

Schirmherrschaft 

für die 5. acrps-Fachtagung 

in Leipzig übernommen. 

Der Internationale Kongress 

der Wechselstrom- und Bahnstromversorgung 

fällt 2011 in ein besonderes 

Jubiläumsjahr. Vor 100 Jahren 

– am 1. April 1911 – wurde zwischen 

Bitterfeld und Dessau der erste 

26 km lange zweigleisige elektrifizierte 

Fernbahnabschnitt in Betrieb 

genommen. Damals entschied man 

sich für ein System mit Einphasenwechselstrom 

mit einer Spannung 

von 15 000 V und einer Frequenz 

von 16 2 / 3 Hz. Dieses System ist noch 

heute in Deutschland im Einsatz. 

Die Elektrifizierung hat dem System Bahn ökologische 

und ökonomische Vorteile gegenüber anderen 

Verkehrsträgern verschafft. Sie ist zugleich 

auch ein wesentlicher Treiber für die Renaissance 

der Schiene, und dieser Erfolg ist nachhaltig. Das 

zeigt die Bilanz des DB-Konzerns für das Geschäftsjahr 

2010. Die Bahn hat die weltweite Wirtschaftskrise 

gut überwunden und ihre Geschäfte haben 

sich über alle Felder hinweg positiv entwickelt. 

Die DB hat seit rund 15 Monaten ein Technikressort 

in ihre Konzernstruktur implementiert und 

diesen Bereich auf Basis von umfassenden Analysen 

neu ausgerichtet. Notwendig wurde die Neuausrichtung 

im Wesentlichen aus den bekannten Technikund 

Qualitätsproblemen heraus. 

Bei Lieferverträgen verankern wir jetzt Qualitätsmeilensteine 

bezüglich Prüfungsnachweisen und 

Vollständigkeit von Unterlagen. 

Dieser Prozess ist mit eindeutigen 

Eskalationsmechanismen hinterlegt. 

Ziel ist – zum Beispiel bei der 

Fertigung neuer Fahrzeuge – Komponenten 

erst dann einzubauen, 

wenn der Erstmusterprozess durchlaufen 

ist. Rollkuren noch während 

der laufenden Fertigung, die der 

DB in der Vergangenheit qualitativ 

massive Probleme bereitet haben, 

sollen somit beseitigt werden. Auch 

unsere Zahlungsmodalitäten werden 

so ausgerichtet, dass wir beim 

Thema Qualität eine Risikominimierung 

betreiben. 

Die DB setzt auf eine partnerschaftliche 

Zusammenarbeit mit der Industrie. Daher 

richten wir unser Augenmerk auf die Weiterentwicklung 

unseres Lieferantenmanagements. Um 

unser Leistungsversprechen gegenüber täglich rund 

sieben Millionen Kunden zu erfüllen, brauchen wir 

engagierte und qualifizierte Partner. Gemeinsam 

gilt es, Sicherheit, Qualität und Effizienz des Rad- 

Schiene-Systems zu gewährleisten. 

Dr. Volker Kefer 

Vorstand Technik, Systemverbund und Dienstleistungen 

der Deutschen Bahn AG und DB Mobility Logistics AG 

Vorstand Infrastruktur der Deutschen Bahn AG 


171

acrps 2011 – Branchentreff 

der Wechselstrom- 

Bahnenergieversorgung 

Die Nachfrage für die fünfte acrps-Fachtagung war überwältigend: 

Bereits im November 2010 war die Tagung, die am 10. und 11. März 2011 

in Leipzig stattfand, ausgebucht. In diesem Jahr kamen fast 500 Fachleute 

aus Japan, China und den Vereinigten Staaten sowie aus den europäischen 

Staaten Dänemark, den Niederlanden, Frankreich, Großbritannien, 

Österreich, Polen, Schweden, der Schweiz, aus der Slowakei und natürlich 

aus Deutschland. Die Teilnehmer vertraten Bahnunternehmen, die Bahnindustrie, 

Behörden, Hochschulen sowie Beratungs- und Planungsfirmen. 

Die Idee für diese Tagung ist ziemlich genau zehn Jahre alt. Es war ein 

Wunsch der Veranstalter, eine Tagungsreihe ins Leben zu rufen, die mit 

aktuellen Themen besetzt ist, ein Forum für Gedankenaustausch bietet 

und für die Teilnehmer bezahlbar ist. Was die Organisatoren damals 

nicht ahnten, ist die gewaltige Resonanz und die Akzeptanz, die diese 

Veranstaltung mittlerweile bekommen hat. Mehr als drei Viertel der Teil- 

109 (2011) Heft 4-5 eb

acrps 2011 

nehmer besuchten mindestens schon eine der Vorgängerveranstaltungen. 

Und so dient dieses Treffen nicht nur der 

Wissensvermittlung, sondern ist mittlerweile auch wichtiger 

Branchentreffpunkt. Man kann mit Bestimmtheit sagen: Es 

ist der Treffpunkt der Wechselstrom-Bahningenieure. 

Der Erfolg dieses Treffens ist dem Engagement der 

beteiligten Unternehmen zu verdanken. Die Einnahmen 

dieser Tagung decken deren Organisationskosten. Alle 

Referenten treten ohne Honorar auf. Die im Foyer ausstellenden 

Firmen tragen außerdem mit ihrem Beitrag zum 

Gelingen der Tagung bei. 

Schirmherr der diesjährigen Tagung war Dr. Volker 

Kefer, Vorstand Infrastruktur der Deutschen Bahn AG. In 

seinem einleitenden Vortrag skizzierte er die Neuausrichtung 

der Technik bei der Bahn und erläuterte die künftige 

Zusammenarbeit mit externen Partnern. 

Neben dem Eröffnungsblock wurden fünf Tagungsblöcke 

behandelt, welche die Themen 

• Energie, 

• Internationale Projekte, 

• Oberleitungsanlagen, 

• Normen und Zulassung sowie 

• Elektrotechnische Ausrüstung 

behandelten. Ergänzt wurde dieses Programm erstmalig 

durch eine Podiumsdiskussion zum Thema „Funktionale 

Sicherheit in der Bahnenergieversorgung“; ein in den 

letzten Jahren heiß und kontrovers diskutiertes Thema. 

Die acrps 2011 war ein voller Erfolg. So ist es folgerichtig, 

dass bereits die sechste Ausgabe geplant wird: 

Am 8. und 9. März 2013 wird sich die Wechselstrombahn- 

Fachwelt erneut in Leipzig treffen. 

In dieser Ausgabe der Zeitschrift eb – Elektrische Bahnen 

ist ein Großteil der in Leipzig gehaltenen Vorträge 

wiedergegeben. Den Referenten ist hoch anzurechnen, 

dass sie zusätzlich zur Vorbereitung der Vorträge die 

Zeit aufbrachten und die Beiträge schriftlich verfasst 

haben, um diese so einem breiten Leserkreis zugänglich 

zu machen. 

Dr. Steffen Röhlig 

Weitere Fotos der acrps 2011 sowie Hinweise für die nächste 

Konferenz 2013 finden sich unter www.acrps.info. 

(Fotos: Erwin Weilbächer, Marcel Quietzsch) 


173

Energie – acrps 2011 

Modularer Multilevel-Bahnumrichter 

Ulrich Halfmann, Wolfgang Recker, Erlangen 

Eine innovative Bauart für Statische Bahnumrichter sind Modulare Multilevel-Direktumrichter 

(MMD). Sie zeichnen sich durch einfachen und modularen Aufbau sowie Netzfreundlichkeit aus 

und können flexibel an die geforderte Versorgungsleistung angepasst werden. Die Bauweise 

eignet sich besonders für hohe Leistungen. Gegenüber bisherigen Lösungen sind Lärmemission 

und Platzbedarf geringer. Zurzeit werden Umrichter dieser neuen Generation an Standorten in 

Deutschland und Schweden errichtet. 

Modular Multilevel Converter for railway applications 

Modular Multilevel Direct Converters are an innovative type of static frequency converters for 

traction power supply. They are characterized by their simple and modular design as well as 

by their system friendliness. They can be easily adjusted to the required power of supply. This 

technology is especially suited for high power. Compared to existing designs noise emission and 

required space are reduced. Static frequency converters of this new generation are actually under 

construction at locations in Germany and Sweden. 

Convertisseurs modulaire multiniveaux pour les chemins de fer 

Les convertisseurs directs modulaires multiniveaux sont un type innovant de convertisseurs statiques 

utilisés pour les chemins de fer. Ils se caractérisent par une structure simple et modulaire 

ainsi que par leur compatibilité avec le réseau et peuvent être facilement adaptés à la puissance 

d’alimentation requise. Leur conception se prête particulièrement aux puissances élevées. Ils sont 

moins bruyants et moins encombrants que les solutions proposées jusqu’à présent. Les convertisseurs 

de cette nouvelle génération sont actuellement implantés en Allemagne et en Suède. 

1 Einführung 

1.1 Bahnenergieversorgung mit 

Sonderfrequenzen 

Einphasen-Wechselstrombahnen werden aufgrund der 

historischen Entwicklung in den einzelnen Ländern und 

der verfügbaren Technologien unterschiedlich gespeist. 

Bild 1: Einspeisealternativen für 16,7-Hz-Bahnen. 

In einigen Ländern Europas sowie Teilen der USA werden 

die Bahnnetze mit Sonderfrequenzen wie 16 2 / 3 

Hz, 16,7 Hz 

und 25 Hz betrieben. 

Die Energie für die Bahnnetze wird entweder aus Kraftwerken 

oder aus Drehstromnetzen bezogen. Bei Bahnnetzen 

mit vom Drehstromnetz abweichender Frequenz sind 

Umformeinrichtungen erforderlich, die die Umformung 

in Bezug auf Frequenz, Spannung und Phasenzahl durchführen 

(Bild 1). Bereits seit knapp 

40 Jahren sind hierzu statische Frequenzumrichter 

sowohl für die direkte 

Speisung der Fahrleitung als 

auch zur Speisung von bahneigenen 

Hochspannungsnetzen der zentralen 

Bahnstromversorgung im Einsatz 

[1]. Abgesehen von Neuinvestitionen 

ersetzen sie in den letzten Jahren 

vermehrt rotierende Umformer, da 

diese am Ende ihrer Lebensdauer angelangt 

sind und oft einen hohen 

Instandhaltungsaufwand erfordern. 

Zudem ist der Wirkungsgrad statischer 

Bahnumrichter mit typisch 96 

bis 98 % deutlich höher als der der 

rotierenden Umformer mit typisch 

90 bis 92 %. Modulare Multilevel-Direktumrichter 

sind die neueste Entwicklungsstufe 

statischer Umrichter. 


acrps 2011 – Energie 

1.2 Netzgeführte Direktumrichter 

Die ersten statischen Umrichter mit Leistungshalbleitern waren 

netzgeführte Direktumrichter mit schaltungstechnisch 

einfachem Aufbau und mit robuster Thyristortechnik (Bild 2). 

Bild 3 zeigt die 16,7-Hz-Ausgangsspannung und den 16,7-Hz- 

Ausgangsstrom dieser Umrichterbauart. Allerdings konnten 

diese Direktumrichter die mit doppelter Netzfrequenz 

pulsierende Leistung nicht speichern, die bei Einphasen- 

Wechselstrombahnen physikalisch gegeben ist. Analog zu 

einer Anbindung von Einphasenlasten an das Drehstromnetz 

wie sie bei 50-Hz-Bahnen üblich ist, führt der Einsatz dieser 

Direktumrichter ebenfalls zu pulsierenden Belastungen der 

Drehstromnetze. Weiterhin werden Oberschwingungen aus 

dem Bahnnetz in das Drehstromnetz eingekoppelt. 

Trotz dieser Nachteile behaupteten sich netzgeführte 

Direktumrichter wegen ihrer hohen Zuverlässigkeit und 

ihres guten Wirkungsgrades bis in die 90er Jahre am 

Markt. Der letzte Direktumrichter wurde 1992 in Baltimore, 

USA, in Betrieb genommen [1]. 

Bild 2: Netzgeführter Direktumrichter als Netzkupplungsumformer. 

1.3 Gleichspannungs- 

Zwischenkreisumrichter 

Statische Umrichter mit Gleichspannungs-Zwischenkreis 

wurden in den 80er und 90er Jahren entwickelt und sind bis 

heute, bestückt mit verschiedensten Leistungshalbleitern, 

Stand der Technik. In Bild 4 ist das Prinzipschaltbild des statischen 

Netzkupplungsumrichters im Umformerwerk (Ufw) 

Nürnberg-Gebersdorf gezeigt [2]. Der Umrichter wurde im 

September 1994 im Kraftwerk (Kw) Muldenstein in Betrieb 

genommen und 1996 nach Nürnberg-Gebersdorf umgesetzt, 

wo er 1997 wieder seinen Betrieb aufnahm. 

Diese Umrichter formen die Energie in zwei Schritten um: 

• Im ersten Schritt wird die drehstromseitige Wechselspannung 

in eine Gleichspannung umgewandelt, entweder 

durch netzgeführte Gleichrichter oder, wie in 

Bild 4 gezeigt, über Pulswechselrichter, die eine Energieübertragung 

vom Drehstromnetz ins Bahnnetz und 

umgekehrt zulassen. 

• Im zweiten Schritt wird die Gleichspannung über Vierquadrantensteller 

wieder in eine einphasige Wechselspannung 

umgewandelt. 

Bild 3: 16,7-Hz-Spannung (grün) und 16,7-Hz-Strom (rot) eines netzgeführten 

Direktrichters. 

Im Vergleich mit den Direktumrichtern bedingt der 

Aufbau eines Gleichspannungs-Zwischenkreisumrichters 

den Einsatz verschiedener Hardwarekomponenten, wie 

Saugkreise, Filterkreise sowie Bremssteller und Kurzschließereinheiten 

als Schutzorgane. 

2 Modulare Multilevel-Direktumrichter 

2.1 Hintergrund 

Für selbstgeführte Umrichter im Bereich hoher Leistungen 

wie statische Frequenzumrichter, selbstgeführte Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen 

und selbstgeführte 

Blindleistungskompensatoren verwendet Siemens eine 

neue Stromrichtertechnik, die Modulare Multilevel-Converter-Technologie 

(MMCD) [4]. Diese Umrichterbauart ist 

für Leistungen zwischen 10 MVA und 1 GVA geeignet. 

Dabei entkoppelt der Gleichspannungszwischenkreis 

mit seinen 

Kondensatoren und Saugkreisen 

die beiden Netze. Die Sinusform der 

Ausgangsspannung wird durch mehrere 

Vierquadrantensteller-Spannungen 

erzielt, die über einen Summiertransformator 

addiert werden. Je 

nach Stufenzahl und Schaltfrequenz 

sind Netzfilter notwendig, um die 

gewünschte Spannungsqualität zu 

erreichen [3]. Bild 5 zeigt die Sekundärspannung 

eines Gleichspannungs-Zwischenkreisumformers. 

Bild 4: Prinzipschaltbild eines Gleichspannungs-Zwischenkreisumrichters in Dreipunkttechnik. 


175


Bild 5: Sekundärspannung eines Gleichspannungs-Zwischenkreisumrichters 

in Dreipunkttechnik. 

1 

2 

n 

1 

2 

n 

Bild 6: Prinzipschaltbild eines Umrichters in MMDC-Technologie. 

a) b) 

Bild 7: Submodul mit Kondensator. 

a) Schaltbild mit Kondensator, b) Ausführung 

1 

2 

n 

1 

2 

n 

1 

2 

n 

1 

2 

n 

Auf dieser Basis wurde für statische Bahnumrichter 

ein selbstgeführter Direktumrichter entwickelt, der die 

Energie in nur einem Schritt umwandelt. Der 3AC-Wechselstrom 

wird direkt in einen bahnseitigen 1AC-Wechselstrom 

umgeformt. Im Gegensatz zu den bisherigen fremdgeführten 

Direktumrichtern formen diese neuen selbstgeführten 

Direktumrichter (Modular Multilevel Direct Converter, 

MMDC) die Energie nahezu ohne Netzrückwirkungen um. 

2.2 Aufbau 

Als Innovation werden bei den selbstgeführten Direktumrichtern 

für die Bahnenergieversorgung mehrere Stromrichtermodule, 

die jeweils als schaltbare Spannungsquelle 

aufgefasst werden können, direkt in Reihe geschaltet. 

Bild 6 zeigt das Prinzipschaltbild. Die Stromrichter-Struktur 

entspricht der bekannten B6-Brückenschaltung. Sie 

besteht aus drei Stromrichterphasen mit je einem oberen 

und unteren Zweig. Jeder Zweig enthält eine bestimmte 

Anzahl Submodule, die unabhängig voneinander geschaltet 

werden können und ihre Kondensatorspannung je 

nach Schaltzustand an den Anschlussklemmen abbilden. 

Das Niveau der Bahn- und der Drehspannung wird im 

Wesentlichen durch die Anzahl der in Reihe geschalteten 

Submodule bestimmt. Dadurch können Anschlussspannungen 

im Mittel- und sogar im Hochspannungsbereich 

realisiert werden. Diese im Vergleich zur Sperrspannung 

der einzelnen Halbleiter hohen Spannungen lassen auch 

bei relativ niedrigen Strömen im Bereich zwischen 1 und 

2 kA große Umrichterleistungen zu. 

Die Submodule (Bild 7) sind als Vollbrückenmodule ausgeführt. 

Sie bestehen aus IGBT-Leistungshalbleitern (Insulated 

Gate Bipolar Transistor) mit integrierten Freilaufdioden, 

dem Submodulkondensator und der Ansteuer- und Überwachungselektronik 

als eigenständige Einheit. Hieraus ergibt 

sich ein weiterer Vorteil dieser MMD-Stromrichtertopologie: 

Die im Umrichter gespeicherte Energie ist auf viele Submodule 

verteilt. Damit ist die Energie eines Submoduls verglichen 

mit der in einem gemeinsamen Zwischenkreis gespeicherten 

Energie gering, sodass bei einem Stromrichterfehler 

die Auswirkungen auf das Submodul begrenzt und gut beherrschbar 

bleiben. Bei einem Halbleiterschaden ist ein Betrieb 

ohne Unterbrechung möglich, indem das Modul über 

einen Schalter an den Leistungsanschlüssen kurzgeschlossen 

wird. Wenn gewünscht, kann Redundanz im Stromrichter 

durch zusätzliche Submodule geschaffen werden. 

Durch die direkte Reihenschaltung der Submodule erübrigt 

sich eine Summierung einzelner Stromrichterspannungen 

über Transformatoren und es können einfache 

Trafoschaltungen verwendet werden. Auf der 50-Hz-Seite 

wird zum Beispiel ein Transformator mit der Schaltgruppe 

Yy0 eingesetzt, der zur Anpassung an die jeweilige 

Netzspannung und zur galvanischen Trennung der Netze 

verwendet wird. Zur direkten Speisung in die Oberleitung 

kann bei geeigneter Leistungswahl der Umrichter auch 

auf den bahnseitigen Transformator verzichtet werden, 

ansonsten werden Bahntransformatoren mit der Schaltgruppe 

Ii0 eingesetzt, um die Stromrichterausgangsspannung 

an die Bahnnetzspannung anzupassen. Diese auch 

in Verteilnetzen eingesetzten Trafovarianten ermöglichen 

die Anwendung klassischer Schutzkonzepte wie den Transformatordifferentialschutz. 

Diese Schutzkonzepte sind bereits 

seit langem bei den Netzbetreibern etabliert. Die in 



den Zweigen eingesetzten Kreisstromdrosseln verbessern 

die Regelfähigkeit der Anlagen und sorgen für die Kurzschlussfestigkeit 

des Stromrichters bei internen Fehlern. 

2.3 Spannungserzeugung 

Die sechs Zweigspannungen können als steuerbare Spannungsquellen 

angesehen werden, die durch die in Reihe 

geschalteten Submodule erzeugt werden. Die sechs 

Zweigspannungsquellen erzeugen gleichzeitig die Spannungen 

für die 3AC-Seite und 1AC-Bahnspannungsseite. 

Resultierend erhält man die in Bild 8 dargestellten Zeitverläufe 

der Zweigspannungen, wobei die Spannungen 

einer Stromrichterphase im Bild die gleiche Farbe haben. 

Es ergibt sich dann zwischen den Sternpunkten der oberen 

und unteren Stromrichterbrücke die 1AC-Bahnspannung, 

hier in schwarz dargestellt. 

Jede Zweigspannungsquelle wird gleichzeitig anteilig 

von Drehstrom und von Bahnstrom durchflossen. Daraus 

resultiert, dass der Kurzschlussstrom, den der Umrichter auf 

der Bahnseite führen kann, prinzipbedingt – und im Gegensatz 

zu Gleichspannungs-Zwischenkreisumrichtern – deutlich 

größer sein kann als sein Nennstrom. Bei Kurzschlüssen 

auf der Bahnseite überwiegt meistens der induktive 

gegenüber dem resistiven Stromanteil. Dies bedeutet, dass 

dem 50-Hz-Netz während der Kurzschlussdauer weniger 

Wirkleistung als bei Nennbetrieb entnommen wird. Damit 

ist der 50-Hz-Strom im Stromrichter kleiner und bei gleicher 

Stromrichterbelastung kann ein größerer Bahnstrom 

geführt werden. Bei direkter Speisung in die Fahrleitung, 

also bei schwachen Netzen, werden das Erkennen von Fehlerströmen 

und damit der Fahrleitungsschutz vereinfacht. Ist 

ein hoher Kurzschlussstrom nicht gewünscht, begrenzt die 

Umrichterregelung den Ausgangsstrom auf zulässige Werte. 

Da Modulare Multilevel-Direktumrichter keine komplementären 

Energiespeicher, also keine Saugkreise, enthalten, 

können Netzfehler einfacher beherrscht werden 

als mit konventionellen Gleichspannungs-Zwischenkreisumrichtern. 

Die Energie wird nur in Kondensatoren gespeichert 

und kann über den Stromrichter direkt geregelt 

werden. Das unkontrollierte Schwingen von Saugkreisen 

bei transienten Übergangsvorgängen verursacht durch 

schnelle Leistungsänderungen bei Netzfehlern oder bei 

Lastabwurf tritt nicht auf. Im Dauerbetrieb werden die mit 

doppelter Frequenz pulsierenden Leistungen der Grundund 

Oberschwingungen von den Submodulkondensatoren 

aufgenommen. Auf diese Weise können beide Netze 

auch bei der MMDC-Technologie entkoppelt werden. 

Bild 8: Verlauf der Zweigspannungen eines MMDC-Umrichters. 

Mit der Errichtung des MMD in Nürnberg wird die Tradition 

eines wichtigen Einspeiseknotens der Deutschen Bahn 

fortgesetzt. Im Jahr 1938 wurde am Standort Nürnberg-Gebersdorf 

das erste Umformerwerk Bayerns mit rotierenden 

Maschinen, geliefert von Siemens-Schuckert, in Betrieb genommen. 

Die Anlage wurde in den 90er Jahren mit einem 

Gleichspannungs-Zwischenkreisumrichter erweitert. Dieser 

erste von Siemens gebaute statische Netzkupplungsumformer 

mit Gate-Turn-Off-Thyristoren (GTO) wurde zuerst 

in Muldenstein ans Bahnnetz geschaltet und später nach 

Nürnberg-Gebersdorf umgesetzt [2]. Der Bau des ersten 

Modularen Multilevel-Direktumrichters für die zentrale 

Einspeisung in das 110-kV-Netz der DB Energie GmbH ist 

ein weiterer zukunftsweisender Schritt zur Energieversorgung 

der DB. 

3.2 Projekthintergrund 

Im Januar 2009 beauftragte E.ON die Firma Siemens mit 

dem Bau des ersten Modularen Multilevel-Direktumrichters 

für die Einspeisung in das 110-kV-Netz der DB aus 

3 Umrichter Nürnberg 

3.1 Standort 

Bild 9: Umrichteranlage mit zwei 37,5-MVA-Umrichterblöcken im 

Urw Nürnberg. 


177


dem Kraftwerk Franken in Nürnberg-Gebersdorf. Neben 

dem Umrichterwerk (Urw) wird zeitgleich durch die DB 

Energie ein neues Unterwerk (Uw) mit einer 110-kV-Freiluft-Schaltanlage 

errichtet, an die die zwei Umrichterblöcke 

mit je 37,5 MVA Nennleistung angeschlossen werden. 

Der Drehstrom wird über eine 800 m lange 110-kV-Kabelstrecke 

von einer bestehenden Schaltanlage auf dem 

Kraftwerksgelände der E.ON zugeführt. 

3.3 Anlagen-Layout 

Die Umrichteranlage besteht aus den 50-Hz- und 

16,7-Hz-Transformatoren, den Kreisstromdrosseln und 

Containern für Stromrichter, Regelung und Eigenbedarf 

sowie Leittechnik. 

Die Container sind in U-Form angeordnet (Bild 9), um die 

Wohngebiete in der nahen Umgebung vor Geräuschen zu 

schützen. Sowohl die Rückkühler der Stromrichterkühlanlage 

als lauteste Komponenten als auch die Kreisstromdrosseln 

wurden im Innenbereich platziert. Durch diese Anordnung 

kann trotz hoher Anforderung an die Schallemission auf 

weitergehende Schallschutzmaßnahmen verzichtet werden. 

Da dieser Umrichter im Mittelspannungsbereich arbeitet 

und im Vergleich zu Gleichspannungs-Zwischenkreisumrichtern 

die Anzahl an Leistungsverbindungen stark 

reduziert wurde, konnte in Nürnberg ein kompakter 

Aufbau auf 34 m mal 27 m Fläche erreicht werden, rund 30 

bis 40 % weniger als bei Gleichspannungs-Zwischenkreisumrichtern 

nötig wären. 

3.4 Stromrichter 

Der Stromrichter (Bild 10) wurde teilausgebaut in zwei 

Transporteinheiten auf die Anlage gebracht. Hierdurch 

waren die Montagezeiten ver gleichsweise kurz. Die Verschaltung 

der Submodule findet sich auch im physikalischen 

Aufbau des Stromrichters wieder. Gemäß der 

Bild 10: Blick in den Stromrichtercontainer im Urw Nürnberg. 

B6-Brückenstruktur (Bild 6) sind die 

Submodule der drei Stromrichterphasen 

jeweils übereinander angeordnet. 

Die beiden Bahnpotenziale 

befinden sich an den jeweiligen Enden 

des Stromrichters. 

Die autarken Submodule führten 

zu einem übersichtlichen Aufbau des 

Stromrichters. Nach außen weisen sie 

neben den zwei Leistungsanschlüssen 

Bild 11: Schaltbild beim stoßfreien Zuschalten des Umrichters über Kabel. 

und der Kühlwasserversorgung nur 

eine Lichtwellenleiterverbindung auf, über die die Module 

mit dem Regelungssystem kommunizieren. Eine externe 

Energieversorgung wird nicht benötigt, was die Modularität 

des Umrichters und den kompakten Aufbau möglich macht. 

3.5 Stoßfreies Zuschalten 

Bild 12: 110-kV-seitiger Spannungsverlauf beim Zuschalten des 

50-Hz-Netzes eines MMDC-Umrichters. 

Da die Umrichterspannung aus vergleichsweise vielen 

kleinen Spannungsstufen gebildet wird, kann bei dem 

Modularen Multilevel-Umrichter nicht nur auf Netzfilter 

verzichtet, sondern auch ein stoßfreies Zuschalten beider 

Netze erreicht werden. Dazu erzeugt der Umrichter bei 

noch bei offenem Leistungsschalter die entsprechende 

Netzspannung. Die lange Kabelstrecke zwischen Umrichter 

und Drehstromschaltanlage stellt für konventionelle 

Gleichspannungs-Zwischenkreisumrichter eine besondere 

Herausforderung dar, weil sich zusammen mit der Streuinduktivität 

des Transformators ein Schwingkreis bildet, der 



durch die Taktung des Umrichters angeregt wird. Bild 11 

zeigt das Prinzipschaltbild vor dem Zuschalten des Kabels. 

Mit dem Modularen Multilevel-Umrichter ist das Synchronisieren 

auf der Drehstromseite trotz der langen Kabelstrecke 

ohne besondere Maßnahmen möglich. Bild 12 

zeigt den 110-kV-seitigen Spannungsverlauf beim Zuschalten 

des 50-Hz-Netzes. Vor dem Einschalten des 

Leistungsschalters zeigen die oberen Kurven die Spannungen 

am offenen Kabelende an, nach dem Schließen 

entsprechen sie den Sammelschienenspannungen. Hierbei 

ist zu erkennen, dass vor dem Schließen des Schalters 

die ungedämpfte Resonanzstelle kaum angeregt wird. 

Literatur 

[1] Lönhard, D.; Northe, J.; Wensky, D.: Statische Bahnstromumrichter 

– Systemübersicht ausgeführter Anlagen. In: Elektrische 

Bahnen 93 (1995), H. 6, S. 179–190. 

[2] Schneider, E.; Schuster, R.: Zwischenkreisumrichter, Energieversorgung 

von Wechselstrom-Bahnnetzen aus dem Landesnetz. 

In: Eisenbahningenieur 45 (1994) 2, S. 106–112. 

[3] Schneider, E.; Schuster, R.; Weschta, A.: Statische Umrichter für die 

15 kV Bahnstromversorgung – Anlagenkonzept und Betriebserfahrungen. 

In: ETG-Fachbericht 54, VDE-Verlag (1994), S. 87–100. 

[4] Claus, M.; Retzmann, D., Uecker, K.; Zenkner, A.: Mehr Spannungsqualität 

im Netz: Innovatives Blindleistungskompensationssystem 

mit Modularer Multilevel Stromrichtertechnik auf VSC-Basis für 

Windparknetzanbindungen. In: ETG-Kongress 2009, Paper 2.21. 

Dipl.-Ing. Ulrich Halfmann (40), Studium der Elektrotechnik 

an der Ruhr-Universität Bochum, seit 

1996 bei der Siemens AG, zunächst im Bereich 

Energieübertragung und -verteilung, seit 2002 

im Bereich Bahnstromversorgung 

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Dipl.-Ing.(FH) Wolfgang Recker (42), Studium der 

Elektrotechnik an der Fachhochschule Osnabrück, 

seit 1994 bei der Siemens AG im Bereich 

Bahnelektrifizierung, Projektleiter für verschiedene 

Bahnstromversorgungsprojekte weltweit. 

Adresse: Siemens AG, I MO CT EL S-2, 

Werner-von-Siemens-Str. 67, 91052, Erlangen, 

Deutschland; Fon: +49 9131 7-46719, 

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21.04.2009 13:05:13 Uhr 

179


Netzleittechnik in der 16,7 Hz-Bahnenergieversorgung 

– Trends und 

Perspektiven 

Eberhard Sternberg, Thomas Walther, Frankfurt/Main 

DB Energie erneuert seit 2001 die Netzleitsysteme zur Überwachung und Steuerung der Hochund 

Mittelspannungsnetze zur Bahnenergieversorgung. Dieser Prozess basiert auf der Ausrüstung 

aller Unterstationen mit digitaler Stationsleittechnik, der Prozessdatenkommunikation mit 

IEC 60870-5-104 sowie der flächendeckenden Nutzung von TCP/IP als Übertragungsprotokoll. 

News in substation control and control centre technology for 16.7 Hz railway power supply 

Since 2001 DB Energie has renewed SCADA systems and control centres for the 16.7 Hz high and 

middle voltage grids supplying the German railways. This renewal based on digital substation 

automation, standardized data communication (IEC 60870-5-104) and the protocol TCP/IP. 

Tendances et perspectives des systèmes de contrôle du réseau d’alimentation électrique 

en 16,7 Hz 

DB Energie renouvelle depuis 2001 les systèmes de contrôle et de commande des réseaux 

d’alimentation électrique haute et moyenne tension. Ce processus repose sur l’équipement 

de toutes les sous-stations en technologie numérique de contrôle, sur la communication des 

données de processus par IEC 60870-5-104 ainsi que l’utilisation généralisée du protocole de 

transmission TCP/IP. 

1 Einleitung 

Bild 1: Standorte der Netzleitstellen von DB Energie. 

Seit 14 Jahren verantwortet die DB Energie die Energieversorgung 

für die Deutsche Bahn: DB Energie versorgt 

Eisenbahnverkehrsunternehmen mit 16,7 Hz-Bahnenergie, 

Gleichstrom und Dieselkraftstoff, betreibt aber 

auch 50 Hz-Mittelspannungsnetze zur Versorgung von 

Eisenbahn-Betriebsanlagen sowie Handel und Gewerbe 

in Bahnhöfen. Ein wesentliches Standbein von DB 

Energie ist das Energiebeschaffungs- und Risikomanagement. 

Dazu verfügt das Unternehmen, das 2009 mit 

rund 1 600 Mitarbeitern einen Umsatz von 2,3 Mrd. EUR 

erzielte, über Werkzeuge für die strukturierte Energiebeschaffung 

und das Liefermanagement. Das Bahnenergienetz 

der DB Energie hat eine Trassenlänge von 

7 754 km, die an diesem Netz installierte Leistung beträgt 

2 962 MW. Sie wird durch Kraft-, Umformer- und Umrichterwerke 

bereitgestellt. Zum Anlagenbestand gehören 

ferner 181 Unterwerke, 170 Mittelspannungsnetze und 

200 Tankstellen [4]. 

Die Überwachung und Steuerung aller Anlagen erfolgt 

im Normalfall ausschließlich aus den eigenen Netzleitstellen. 

Auch die unternehmenseigenen Kraft-, Umformer- 

und Umrichterwerke werden unbesetzt betrieben. 

Die Konzentration der Betriebsführung und die damit 

verbundene Optimierung haben sich bewährt, die Verfügbarkeit 

der Bahnenergieversorgung lag auch im Jahr 2010 

bei mehr als 99 %. 



2 Netzleittechnik 

Für die Netzführung im 110-kV-Bahnenergienetz sowie in 

den insgesamt sieben 15-kV-Oberleitungsnetzen betreibt 

DB Energie acht Netzleitstellen. Eine neunte Leitstelle, 

auf die dieser Beitrag nicht eingeht, ist in Hamburg für 

die Betriebsführung in den Bahnenergieversorgungsanlagen 

der S-Bahn verantwortlich (Bild 1). 

2.1 Hauptschaltleitung (HSL) 

Das 110-kV-Bahnenergienetz erstreckt sich über die gesamte 

Bundesrepublik. Es ist galvanisch mit dem 110-kV- 

Netz der ÖBB und induktiv über Kuppelumspanner mit 

dem 132-kV-Netz der SBB verbunden. Das gesamte Netz 

einschließlich der Kuppelumspanner zur SBB wird aus der 

HSL geführt. 

Bild 2: Planungsstufen in der Bahnenergieerzeugung. 

2.1.1 Funktionsumfang 

110-kV-Netzführung 

Das Leitsystem stellt dem Bediener alle Funktionen zur 

Überwachung und Steuerung des Bahnenergienetzes 

zur Verfügung. Dazu gehören neben der Meldungs-, 

Befehls- und Messwertverarbeitung weiterführende 

Funktionen, beispielsweise eine topologische Netzeinfärbung 

oder eine automatische Erdschlusssuche. Die 

Erstellung von Schaltfolgen für komplexe Netzschaltungen 

ist ebenso möglich wie deren Test im Studienmodus. 

Für wiederkehrende Schaltungen wie beispielsweise das 

Ausschalten und Erden einer Freileitung stehen Schaltprogramme 

zur Verfügung. Generell kann vor jeder erforderlichen 

Schaltung eine Netzsicherheitsrechnung gestartet 

werden, um immer eine maximale Verfügbarkeit 

des Netzes zu wahren. Außergewöhnliche Netz- und Anlagenzustände 

lösen Alarme aus. Der Simulations- und 

der Trainingsmodus basieren auf Netzberechnungen, die 

mit Onlinedaten durchgeführt werden. Selbstverständlich 

wird der gesamte Betriebsablauf manipulationssicher 

dokumentiert und archiviert [5]. 


Energiemanagement 

In der HSL werden neben der Netzführung auch die 

Aufgaben der klassischen Lastverteilung sowie der physikalische 

Anteil des Energiehandels wahrgenommen. Die 

Lastverteilung folgt dem Optimierungsziel minimierter 

Betriebskosten. Dafür stellt das Leitsystem einen großen 

Funktionsumfang zur Verfügung. Die Bahnenergieerzeugung 

wird mit verschiedenen Zeithorizonten prognostiziert 

und optimiert (Bild 2) [1]. 

Für die sekundäre Frequenz-Leistungs-Regelung im 

Bahnenergienetz werden hauptsächlich Umformer- und 

Umrichterwerke eingesetzt. Ein aufwändiges Optimierungstool 

steuert den wirtschaftlichen Einsatz der Regelwerke. 

Es ermittelt im 15-min-Zyklus die Energiebezugspreise 

der verfügbaren Regelwerke, errechnet nutzbare 

Leistungs- sowie Arbeitsmengen und übergibt diese Informationen 

an den Netzregler. Der Netzregler setzt die 

Regelwerke gemäß den Vorgaben des Netzleitsystems 

ein, um die Regelgröße Netzfrequenz bei schwankender 

Bahnenergiebelastung möglichst konstant zu halten. 

Im störungsfreien Betrieb kann das Bahnenergienetz in 

jedem 15-min-Abschnitt mit den jeweils minimalen Betriebskosten 

gefahren werden. 

2.1.2 Systemtechnik 

Gegenwärtig läuft bei DB Energie ein Projekt zur Erneuerung 

des Netzleitsystems. Neben dem Netzleitsystem 

wird im Rahmen des Projektes auch der Netzregler 

erneuert. Die Endabnahme des Gesamtsystems soll im 

September 2013 stattfinden. Die Erneuerung umfasst ein 

System-Upgrade des vorhandenen SINAUT Spectrum auf 

die aktuelle Systemversion 4.6. Funktional wird das neue 

System ebenfalls erweitert. So wird künftig auch ein umfangreiches 

Tool zur Auswertung und Dokumentation 

von Störungen zur Verfügung stehen, die Netzreglerfunktionen 

werden erweitert und umfangreiche Schnittstellen 

sowie Reportingfunktionen kommen hinzu. In 

den Systemverbund integriert wird eine Demilitarisierte 

Zone (DMZ) mit einer Austauschdatenbank, über die der 

Datenaustausch mit der Büro-IT sowie mit anderen IT-Anwendungen 

(Energiehandel, Fahrplanmanagement, ...) 

realisiert wird. Durch diese Öffnung des Netzleitsystems 

für breiten Datenaustausch rücken Fragen der IT-Sicherheit 

stark in den Vordergrund. Eine Lastenheftforderung 

ist deshalb die Umsetzung des bdew-Whitepaper Anforderungen 

an sichere Steuerungs- und Telekommunikationssysteme 

(Bild 3) [3]. 

Das Leitsystem [2] wird auf zwei Standorte verteilt 

und ist komplett redundant aufgebaut. Beide Standorte 

verfügen über eine Prozessankopplung und sind somit 

völlig unabhängig. Anders als beim Vorgängersystem gibt 

es nur eine einzige Datenbank, sodass keine Kopplung erforderlich 

ist und an beiden Standorten zu jeder Zeit das 

aktuelle Datenmodell zur Verfügung steht. 

181


2.2 Zentralschaltstellen (Zes) 

Die sieben 15-kV-Oberleitungsnetze erstrecken sich jeweils 

über einen definierten Bereich des elektrifizierten Streckennetzes 

der DB Netz. Die Führung der Netze erfolgt im 

Auftrag von DB Netz aus jeweils einer Zentralschaltstelle. 

2.2.1 Funktionsumfang 

Die Zes müssen die ständige Verfügbarkeit der elektrotechnischen 

Anlagen des jeweiligen Versorgungsbereiches 

gewährleisten. Schwerpunkte der Betriebsführungsfunktionen 

einer Zes sind das schnelle Wiedereinschalten 

ausgelöster Oberleitungsleistungsschalter zum Beispiel in 

Bild 3: Konfigurator des neuen Netzleitsystems der HSL [2]. 

den Unterwerken beziehungsweise die Ersatzversorgung 

von Oberleitungsabschnitten nach Kurzschlussauslösungen 

und das Schalten im Oberleitungsnetz für Instandhaltungsarbeiten 

in der Oberleitung. Darüber hinaus sind 

die Zes für die Betriebsführung von 3 AC 50 Hz-Mittel- und 

Niederspannungsanlagen und -netzen verantwortlich [6]. 

Bild 4 zeigt das Übersichtsschaltbild eines Unterwerkes 

mittlerer Leistung im Stichanschluss. 

2.2.2 Systemtechnik 

Alle sieben Zentralschaltstellen wurden als Konvoi geplant 

und vergeben. Es entstanden sieben baugleiche 

Netzleitsysteme PSIcontrol-EE der Firma PSI. Es handelt 

sich um hochverfügbare Systeme 

auf UNIX-Basis, besonders geeignet 

für große Datenmengen und 

schnelle grafische Darstellung von 

großen Versorgungsnetzen. Dabei 

sind die Zeiten für Bildaufbau, Netzberechnungen 

und Suchfunktionen 

äußerst kurz. 

Den Aufbau und das Systemkonzept 

einer Zes zeigt Bild 5. Die Leitplatzrechner, 

Koppelrechner und Datenbankrechner 

sind Workstations 

von der Firma SUN Microsystems. Alle 

Rechner haben redundante Standard-Ethernet-LAN-Verbindungen. 

Die Betriebsführung mit der Leitstelle 

ist möglich, wenn mindestens ein 

Rechner jeder Verarbeitungsebene 

und eine LAN-Verbindung vorhanden 

sind. Die ersten drei Leitplatzrechner 

können ihre Bilder auf einer 

Rückprojektionswand darstellen [6]. 

2.3 Zentrales 

Datenbanksystem 

Bild 4: Detailbild Uw Neudietendorf. 

Am Standort der HSL entstand 2010 

ein zentrales Datenbanksystem, das 

online zunächst nur mit den Zes kommuniziert. 

In diesem PSIcommand 

Datenbanksystem werden alle Betriebsjournale 

der Zentralschaltstellen 

abgelegt, ebenso für das externe Berichtswesen 

relevante Daten. Es hält 

außerdem Telefon- und Bereitschaftslisten 

zentral vor. Die Hauptfunktion 

dieses Systems ist die zentrale Kopplung 

zum Instandhaltungs- und Planungssystem 

(SAP PM) der DB Energie. 

In den Netzleitsystemen auflaufende 

Störungsinformationen werden zur 

Anlage von Störungsmeldungen an 

SAP PM übergeben. Das System wird 

derzeit in Betrieb genommen. 



3 Prozessdatenübertragung 

Die gesamte Prozessdatenübertragung zwischen den 

Unterstationen und Netzleitsystemen wird mit dem 

Fernwirkprotokoll IEC 60870-5-104 realisiert. Als Übertragungsprotokoll 

wird Telecontrol Protocol/Internet 

Protocol (TCP/ IP) in einem DB-eigenen Wide Area Network 

(WAN) eingesetzt. Für dieses Virtual Private Network 

(VPN) wurde zwischen dem bahninternen Provider 

und dem Anwender ein speziell auf die Anforderungen 

der Prozessdatenübertragung abgestimmtes IP-Adresskonzept 

entwickelt. Neben der Prozessdatenübertragung 

wird über das VPN unter Berücksichtigung von 

Aspekten der IT-Security auch Fernwartung an den 

Netzleitsystemen und an den Stationsleittechnik-Anlagen 

durchgeführt. 

Der unter Abschnitt 2.1.1. genannte Netzregler verfügt 

mit dem Ziel maximaler Verfügbarkeit über eine 

eigene Infrastruktur zur Datenübertragung. Es handelt 

sich dabei um dezidierte Ende-zu-Ende-Verbindungen, 

über die mit dem Fernwirkprotokoll IEC 60870-5-101 

kommuniziert wird. 

Um bei Netzausfällen im Datenübertragungsnetz weiterhin 

handlungsfähig zu bleiben, betreibt DB Energie 

seit 2007 ein Funk-VPN, über das die Unterstationen 

zunächst nur mit den Zes verbunden werden können. In 

der vorhandenen HSL wird die Funkkommunikation nicht 

nachgerüstet, da die Zes im Bedarfsfall als Notsteuerstellen 

für die 110-kV-Spannungsebene des Bahnenergienetzes 

fungieren können. 

4 Ausblick 

Mit dem neuen Netzleitsystem der HSL wird ein zusätzliches 

VPN für den Netzregler als separate Datenübertragungsmöglichkeit 

eingeführt. Dieses Netz wird 

von ausgewählten Unterstationen als Ersatzweg zur Prozessdatenübertragung 

genutzt. Die neue HSL wird auch 

online mit dem zentralen Datenbanksystem (siehe Abschnitt 

2.3) verbunden sein, um dort wichtige Prozessinformationen 

zu archivieren beziehungsweise Störungsmeldungen 

an SAP PM zu übergeben. 

Das zentrale Datenbanksystem ist nach aktuellen 

strategischen Überlegungen der konzeptionelle Grundstein 

für die nächste Generation der Netzleittechnik bei 

DB Energie. Ziel der Konzeptarbeit ist ein auf mehrere 

Standorte verteiltes Leitsystem mit einem gemeinsamen 

Datenmodell für alle zu führenden Netze und Prozesse. 

Das VPN der DB Energie wird künftig durch Beschränkung 

der möglichen Routen und durch zusätzliche 

Verschlüsselung der übertragenen Daten noch besser 

gegen unbefugtes Eindringen sowie missbräuchliche 

Nutzung geschützt. 

In der Unterstationstechnik geht der Trend zu fabrikfertig 

lieferbaren 15-kV-Abzweigmodulen mit bereits 

integrierten Feldmodulen der Stationsleittechnik und 

Schutzgeräten. Mit dem Standard IEC 61850 soll künftig 

Bild 5: Konfigurator der Zentralschaltstelle Berlin (Quelle: PSI). 

die gesamte Kommunikation auf der Stationsebene einschließlich 

der Schaltgeräte und Wandler möglich sein. 

Gegenwärtig wird ein Konzept erarbeitet, auch Störund 

Diagnosedaten sowie Messwerte und andere Prozessdaten 

zentral zu archivieren und einem breiten Anwenderkreis 

zur Verfügung zu stellen. 

Literatur 

[1] Lastenheft für die Erneuerung der Hauptschaltleitung der 

DB Energie, Frankfurt am Main, 2008. 

[2] Pflichtenheft für die Erneuerung der Hauptschaltleitung der 

DB Energie, Frankfurt am Main, 2010. 

[3] bdew-Whitepaper Anforderungen an sichere Steuerungsund 

Telekommunikationssysteme, Berlin 2008. 

[4] Weiland, K.; Falkenhagen, T.: Die Bahnstromversorgung der 

Deutschen Bahn – aktuelle Entwicklungen In: Eisenbahntechnische 

Rundschau, 10/2007. 

[5] Schaarschmidt, J.; Sternberg, E.: Hauptschaltleitung der DB 

Energie. In: Elektrische Bahnen 99 (2001), H. 6-7, S. 247–254. 

[6] Lange, U., Walther, J. T.: New power supply control centres 

of Deutsche Bahn. In: Elektrische Bahnen 104 (2006), H. 5, 

S. 209–216. 

Dipl.-Ing. Eberhard Sternberg (52), Studium an der Hochschule für 

Verkehrswesen „Friedrich List“ Dresden; Arbeitsgebietsleiter Netzleittechnik 

und Netzregelung bei der DB Energie GmbH. 

Adresse: DB Energie GmbH, Abteilung Energieverteilungssysteme 

und Netzleittechnik, Pfarrer-Perabo-Platz 2, 60326, Frankfurt, 

Deutschland; 

Fon: +49 69 265-23365, Fax: -23368; 

E-Mail: eberhard.sternberg@deutschebahn.com 

Dipl.-Ing. Jan-Thomas Walther (45), Studium an der Hochschule für 

Verkehrswesen „Friedrich List“ Dresden; Arbeitsgebietsleiter Energieverteilungssysteme 

bei der DB Energie GmbH. 

Adresse: wie oben; 

Fon: +49 69 265-23362, Fax: -23368; 

E-Mail: jan-thomas.walther@deutschebahn.com 


183


Unkonventionelle Verbesserung der 

Bahnstromversorgung Visp – Zermatt 

der Matterhorn Gotthard Bahn 

Heinz Voegeli, Thun 

Wegen ansteigenden Verkehrsleistungen musste die Energieversorgung der Strecke Brig – Zermatt 

durch eine Spannungserhöhung der Anspeisung des Unterwerks Herbriggen auf 66 kV verbessert 

werden. Besondere Rahmenbedingungen führten zu einer unkonventionellen Lösung, deren Planung 

und Umsetzung mit großen aber auch interessanten Herausforderungen verbunden war. 

Unconventional improvement of the power supply between Visp and Zermatt of the Matterhorn 

Gotthard Railway 

Due to rising train traffic on the route Brig – Zermatt a voltage increase of the supply of the substation 

Herbriggen on 66 kV had to be implemented. Special conditions resulted in an unconventional 

solution; its planning and implementation were a big but also interesting challenge. 

Renforcement non conventionnel de l’approvisionnement en énergie de traction de la ligne 

Visp – Zermatt du Matterhorn Gotthard Bahn 

En raison de l’augmentation du trafic, l’approvisionnement en énergie électrique de la ligne 

Brig – Zermatt a du être améliorée par l’augmentation à 66 kV de la tension d’alimentation de la 

sous-station d’Herbriggen. Les conditions liées au projet ont conduit à une solution particulière, 

dont le développement fut complexe mais hautement intéressant. 

1 Einführung 

Die 140 km lange Matterhorn Gotthard Bahn (MGB) ist 

eine Meterspurbahn, sie führt von Zermatt über Visp, Brig 

und Andermatt nach Disentis (Bild 1). Hier ist die MGB 

Bild 1: Strecke der MGB Zermatt – Disentis mit den bisherigen Einspeisepunkten der Energieversorgung, 

blau markiert sind die Zahnstangenabschnitte. 

mit der Rhätischen Bahn (RhB) verbunden, die die gleiche 

Spurweite und mit 1 AC 11 kV 16,7 Hz die gleiche Fahrleitungsspannung 

aufweist. International bekannt sind die 

Direktverbindungen des Glacier Express von Zermatt nach 

St. Moritz und Davos, die auf dieser Strecke verkehren. 

Zwischen Visp und Zermatt überwindet 

die MGB auf einer Strecke 

von 35 km 950 Höhenmeter. Davon 

sind fünf Streckenabschnitte mit 

Zahnstange vorhanden. Die maximale 

Steigung beträgt auf den Zahnstangenabschnitten 

125 ‰, auf Adhäsionsabschnitten 

28 ‰. Neben den 

täglich bis zu vier Zugpaaren des Glacier 

Express werden planmäßig Regionalzüge 

geführt, für welche in den 

nächsten Jahren sukzessive ein 30-Minutentakt 

eingeführt wird. Im oberen 

Streckenteil zwischen Täsch und 

Zermatt wird überdies im 20-Minutentakt 

ein Shuttledienst angeboten. 

Die Glacier Express-Züge bestehen 

aus einer Lokomotive des Typs 

HGe 4 / 4 

II 

mit Anschnittsteuerung und 

sechs relativ schweren Panoramawagen. 

Die Zugmasse einer solchen 

Komposition beträgt 200 t, die Maximalleistung 

der Lok 2,9 MW/3,6 MVA. 



Bild 2: Ergebnisse der Simulationen mit FABEL, minimal auftretende Oberleitungsspannung zwischen Brig und Zermatt. 

oben künftiger Betrieb mit bestehender Energieversorgung 

unten künftiger Betrieb mit 66-kV-Anspeisung des UW Herbriggen 

Die Regionalzüge können eine ähnliche Masse erreichen, 

oder sie bestehen aus bis zu zwei Einheiten des Typs Komet 

mit einer gesamten Traktionsleistung von 2 x 1,3 MW. Der 

Shuttledienst wird von Triebzügen der Baureihe BDSeh 4 / 8 

gefahren, deren Antriebsleistung ebenfalls 1,3 MW beträgt. 

Außerdem kommt eine beträchtliche Leistung für 

die Klimatisierung der Züge dazu. 

Zwischen Visp und Brig verläuft die Strecke ohne große 

Steigung. Ab Brig führen auch die Normalspurstrecken 

der SBB ins Rhônetal und durch den Simplontunnel, ferner 

die BLS-Strecke via Lötschberg nach Thun und Bern. Die 

MGB steigt von Brig bis nach Oberwald wieder stetig an. 

Auf 41 km werden 700 Höhenmeter überwunden, was 

drei Zahnstangenabschnitte erfordert. Zwischen Visp und 

Fiesch wird ab 2014 ebenfalls ein 30-Minutentakt mit Regionalzügen 

angeboten. Zwischen Oberwald und Realp befindet 

sich der Furka-Basistunnel, durch welchen zusätzlich 

zum Reiseverkehr Autozüge im Halbstundentakt geführt 

werden. Der Furka-Basistunnel ist einspurig und hat zwei 

Kreuzungsstellen, er ist 15,8 km lang und hat eine Steigung 

von 16,5 und 3 ‰. Ab Realp bis Andermatt fällt die Strecke 

geringfügig. In Andermatt zweigt die Schöllenenbahn 

Richtung Norden ab; sie führt über ein maximales Gefälle 

von 179 ‰ nach Göschenen am Nordportal des heutigen 

Gotthardtunnels. Die Glacier Express-Strecke steigt in Andermatt 

weiter Richtung Osten über den Oberalppass von 

1 436 m.ü.M. auf 2 033 m.ü.M. Der größte Teil der Steigung 

wird mittels Zahnstange überwunden. Mehrere Zahnstangenabschnitte 

befinden sich auch auf der anderen Seite 

des Oberalppasses bis nach Disentis, Höhendifferenz 900 m 

auf eine Streckenlänge von 19,3 km. Neben den Glacier Express 

verkehren auf den Strecken Fiesch – Andermatt und 

Andermatt – Disentis Regionalzüge im Stundentakt wie 

auch zwischen Andermatt und Göschenen. Dazu kommen 

im Winter zwischen Andermatt und Nätschen am Oberalppass 

zusätzliche Züge für den Wintersport. 

2 Ausgangslage für die 

Energieversorgung 

Drei Unterwerke in Massaboden (Brig), Herbriggen und 

Andermatt speisen das MGB-Fahrleitungsnetz mit 1 AC 

11 kV 16,7 Hz. Die Energie wird von den Schweizerischen 

Bundesbahnen (SBB) bezogen: in Massaboden ab der 

15-kV-Sammelschiene zur Speisung der Oberleitungen von 

SBB und BLS und über drei parallele Autotransformatoren 

15/11 kV sowie in Andermatt ab einer 2 AC 66 kV Übertragungsleitung 

von Göschenen her. Die Anspeisung des 



Bild 3: Ergebnisse der Simulationen mit FABEL, Zugfahrt eines Glacier Express von Brig nach Zermatt. 

oben Spannungen am Stromabnehmer, schwarz bei durchgehender 66-kV-Anspeisung des UW Herbriggen, blau mit der heute umgesetzten 

Übergangslösung (gemischte 15- und 66-kV-Anspeisung) 

unten Geschwindigkeitsdiagramm des Zuges 

Unterwerks Herbriggen war bislang etwas speziell – sie 

erfolgte über eine separate Übertragungsleitung von Massaboden 

her, die jedoch nur mit 15 kV betrieben wurde. In 

Herbriggen wurde die Spannung über zwei parallele Autotransformatoren 

auf 11 kV reduziert. In Massaboden steht 

eine SBB-Anlage, bestehend aus Kraftwerk, Frequenzumformerwerk 

und Unterwerk (UW), verbunden mit zwei 

Übertragungsleitungen 2 AC 132 kV. Die Oberleitung der 

MGB besteht aus einem Kettenwerk mit einem Fahrdraht 

107 mm 2 Cu und einem Tragseil 50 mm 2 StCu. Parallel dazu 

verläuft ein abschaltbarer Hilfsleiter, womit die Leitungsimpedanz 

reduziert wird und temporär ausgeschaltete 

Oberleitungsabschnitte überbrückt werden können. 

Die Anlage Massaboden liegt östlich von Naters-Brig, 

die Streckenspeisungen SBB, BLS und MGB befinden sich 

aber westlich davon. Dies bedeutet, dass insgesamt vier 

Speiseleitungen und die Übertragungsleitung nach Herbriggen 

durch heute dicht besiedeltes Gebiet führen. Die 

Leitungen bestehen schon seit Jahrzehnten und es wurde 

im Laufe der Zeit immer näher an sie herangebaut. Am 

01.02.2000 ist in der Schweiz die Verordnung über den 

Schutz vor nichtionisierender Strahlung (NISV) in Kraft 

getreten. Damit ist zu befürchten, dass eine Änderung 

dieser Leitungen nicht mehr bewilligt würde und neue 

Leitungstrassen gefunden werden müssten. 


3 Netzberechnungen 

Bereits im Jahre 2001 wurden, damals noch für die BVZ 

Zermatt-Bahn, mit dem Simulationsprogramm FABEL 

Netzuntersuchungen für den Streckenabschnitt Brig – Visp 

– Zermatt im Hinblick auf dichtere Zugfolgen, schwerere 

Zugkompositionen und neuem Rollmaterial durchgeführt. 

Insbesondere stand auch eine Erhöhung der Transportleistung 

zwischen Täsch und Zermatt im Fokus. Als besondere 

Herausforderung entpuppte sich dabei die Bestimmung 

der Impedanzwerte für das Netzmodell, im Speziellen für 

die auf zwei parallelen Trassen durchs Gebirge verlaufende 

15-kV-Übertragungsleitung mit der Stromrückleitung 

über die Fahrschienen und das Erdreich. Wegen ihrer 

zentralen Bedeutung wurden die rechnerisch bestimmten 

Schleifenimpedanzen noch mit Messungen validiert. 

Die Ergebnisse der Netzsimulationen zeigten, dass sich 

die bereits unbefriedigende Spannungsstabilität mit zunehmendem 

Betrieb derart verschlechtern wird, dass mit 

Fahrzeitverlängerungen und Hauptschalterauslösungen 

auf den Triebfahrzeugen wegen Unterspannung gerechnet 

werden muss (Bild 2). Ein wesentlicher Grund für 

diese Situation liegt in der weichen Einspeisung im UW 

Herbriggen. Es wurde aufgezeigt, dass mit einer harten 

Einspeisung durch eine 66-kV-Übertragungsleitung nach 

187


zu realisieren. Es musste nach Sofortmaßnahmen 

und Zwischenlösungen 

gesucht werden. Solche wurden 

ebenfalls mittels Netzsimulationen 

hinsichtlich ihrer Wirksamkeit untersucht 

(Bild 3). Das Computermodell 

wurde schließlich noch auf die ganze 

MGB erweitert, und es wurden damit 

mögliche Netzverstärkungen im Hinblick 

auf Betriebsentwicklungen bis 

ins Jahr 2030 untersucht. 

Bild 4: Heute realisierte Übergangslösung für die Netzspeisung der Strecke Brig – Zermatt. 

Bild 5: Übersichtsschaltbild der Anspeisung des Unterwerks Herbriggen. 

Herbriggen die Oberleitungsspannung deutlich stabilisiert 

wird. Die Stromtragfähigkeit aller bestehenden elektrischen 

Anlagen erwies sich in den Simulationen auch für 

einen künftigen Betrieb als unkritisch. 

Es folgten Diskussionen mit den SBB über mögliche Lösungen, 

Finanzierung und Zuständigkeiten, Standort abklärungen 

für ein neues UW zwischen Brig und Visp sowie die Beurteilung 

der Machbarkeit verschiedener Leitungstrassen. 

Gleichzeitig mit der Regelung der Verantwortlichkeiten 

wurden auch die Vorstellungen über den künftigen 

Betrieb revidiert. Im Hinblick auf die Eröffnung des 

Lötschberg-Basistunnels im Dezember 2007 war ein stark 

erweitertes Zugangebot geplant, es wurden neue Züge 

eingesetzt und weitere Beschaffungen vorbereitet. Die 

Netzberechnungen mussten daher aktualisiert und dem 

Fahrplan 2007/2008 angepasst werden. Die Rahmenbedingungen 

erlaubten es jedoch nicht, innert nützlicher 

Frist eine durchgängige 66-kV-Anspeisung für Herbriggen 

4 Risiken und 

Verfügbarkeit 

Die MGB ist eine Gebirgsbahn und 

das Bahntrassee ist dementsprechend 

durch Lawinen, Erdrutsche, 

Steinschlag und Überschwemmungen 

gefährdet. Damit sind aber auc h 

die elektrischen Leitungen einem 

Risiko ausgesetzt. Der Fremdenverkehrsort 

Zermatt am Ende der Strecke 

ist autofrei und kann ab Täsch 

nur über die Bahn erreicht werden. 

Deshalb muss die Verfügbarkeit dieser 

Bahnverbindung sehr hoch sein. 

Da diese Strecke im Stich gespeist 

wird, kann bereits ein einziger Unterbruch 

der Energieversorgung zu 

einer Betriebsunterbrechung führen. 

Auf dem besonders gefährdeten Abschnitt 

Stalden – Mattsand wurde 

deshalb die Übertragungsleitung 

einerseits entlang dem Bahntrassee 

und andererseits auf einem parallelen 

Leitungstrassee über den Berg 

auf der gegenüberliegenden Talseite 

geführt. Diese zweite Leitung war 

allerdings eine alte, zweckentfremdete dreiphasige Leitung, 

deren drei Leiter parallel geschaltet wurden, der 

Rückstrom floss über das Gleis und das Erdreich. Diese 

Leitung konnte für eine zweipolige 66-kV-Anspeisung 

nicht verwendet werden. Nun wurde, ebenfalls auf der 

gegenüberliegenden Talseite, auf dem heiklen Abschnitt 

ein 2,3 km langer, neuer Straßentunnel gebaut, Stägjitschuggentunnel 

genannt. Durch den dazu parallelen 

Dienst- und Rettungsstollen, sowie im offenen Bereich 

entlang der Straße, konnte eine insgesamt rund 8 km lange 

66-kV-Kabelverbindung errichtet werden, welche die 

alte Dreiphasenleitung über den Berg ersetzte. 

Im UW Herbriggen sind die Autotransformatoren und 

auch die Leistungsschalter redundant vorhanden. Trotz 

der neuen 66-kV-Anspeisung sollte die 15-kV-Anspeisemöglichkeit 

mittels Umschaltungen als sofort aktivierbare 

Rückfallebene erhalten bleiben, beispielsweise bei einem 

Transformatordefekt. 



Zukunft bewegen. 

5 Realisierung 

5.1 Konzept 

Die vorgängig beschriebenen Rahmenbedingungen machten für die Anspeisung 

des Unterwerks Herbriggen eine Übergangslösung notwendig. 

Diese besteht darin, dass die Leitung ab Massaboden bis westlich von 

Brig weiterhin mit 15 kV betrieben wird und in Gamsen, zwischen Brig 

und Visp, die Spannung über ein fahrbares Unterwerk (fUW) der SBB auf 

66 kV hochtransformiert wird. Ab fUW Gamsen erfolgt die Übertragung 

mit 66 kV über die in Abschnitt 4 beschriebenen definitiven Übertragungsleitungen 

(Bilder 4 und 5). 

5.2 Fahrbares Unterwerk Gamsen 

Die SBB besitzen insgesamt 18 fUW, die über das gesamte Netz verteilt zum 

Teil langfristig und zum Teil nur kurzzeitig, beispielsweise bei Umbauarbeiten 

zur Überbrückung von Außerbetriebnahmen, eingesetzt werden. Das fUW 

Gamsen steht direkt an der Strecke Brig – Visp auf der hierfür erforderlichen 

Betonplatte mit Gleis und Ölwanne (Bild 6). 

Ein fUW der SBB besteht aus zwei Eisenbahnwagen. Auf dem einen 

stehen ein Transformator 132-66/15 kV mit einer Leistung von 21,8 MVA 

sowie die Hochspannungsschalter und Wandler. Im anderen Wagen, einem 

umgebauten Personenwagen, sind die gesamte Leittechnik und die Eigenbedarfsversorgung 

untergebracht. 

Das Spezielle ist nun, dass das fUW Gamsen „rückwärts“ betrieben wird, 

die von Massaboden kommenden 15 kV werden auf 66 kV transformiert. 

Schutz- und steuerungstechnisch erforderte dies einige Anpassungen 

innerhalb des fUW. 

5.3 Unterwerk Herbriggen 

Das ursprüngliche UW Herbriggen bestand aus zwei Autotransformatoren 

15/11 kV von je 4 MVA Leistung, zwei 11-kV-Speisepunktschaltern 

und einem 15-kV-Leistungsschalter. Diese Anlagen sind als Rückfallebene 

weiterhin betriebsbereit. Der 11-kV-Teil blieb beim Umbau unverändert. 

Zusätzlich wurde ein 10-MVA-Transformator 66/11 kV mit einem 

66-kV-Eingangsfeld aufgestellt. Der Transformator konnte von der RhB 

übernommen werden, er wurde vor der Überfuhr nach Herbriggen einer 

Totalrevision unterzogen. Wegen der Masse und den Abmessungen konnte 

der Transformator nicht per Bahn, sondern er musste auf der Straße transportiert 

werden. Dabei kam sehr zu Hilfe, dass der kurz vor der Eröffnung 

stehende Stägjitschuggentunnel genutzt werden konnte. Dafür waren 

dann das Abladen und die Platzierung des Transformators im UW eine große 

Herausforderung. Der Transformator hat eine manuell zu betätigende 

Stufenschaltung und der Mittelpunkt ist geerdet. Im fUW Gamsen gibt es 

keine Mittelpunkterdung, was spezielle Anforderungen an den Leitungsschutz 

hinsichtlich Erkennung von Erdschlüssen stellte, und die Leitung 

musste für 66 kV, nicht nur 33 kV, gegen Erde isoliert und die Überspannungsableiter 

entsprechend dimensioniert werden. 

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5.4 Übertragungsleitungen 

Beim Start der Projektierungsarbeiten entpuppten sich die zur Verfügung 

stehenden Übertragungsleitungen zwischen Massaboden und Herbriggen 

als Flickwerk. Sie wurden nur mit 15 kV betrieben und Anpassungen 


MadAngels


Bild 6: Fahrbares Unterwerk Gamsen (links), Unterwerk Herbriggen (rechts). 

wurden dann nur noch für das 15-kV-Niveau ausgeführt. 

So mussten als Erstes alle Leitungen, Mast für Mast, auf 

deren Zustand und Spannungsfestigkeit überprüft werden. 

Damit wurde folgende Situation angetroffen und 

nachstehende Maßnahmen festgelegt: 

• Leitung Massaboden – Brig (Eigentum SBB): sehr alte 

Leitung, Masten teilweise in schlechtem Zustand und 

nur für 15 kV isoliert, führt direkt an Häusern vorbei. 

Ein Umbau war undenkbar, die NISV hätte nicht eingehalten 

werden können und mit Opposition der Anwohner 

musste gerechnet werden, langwieriges Genehmigungsverfahren 

mit höchst ungewissem Ausgang. 

• Leitung Brig – Gamsen (Eigentum SBB): ehemalige 

66-kV-Leitung der SBB, die Leitung verläuft entlang 

dem SBB Bahntrassee, diverse Straßenüberführungen 

wurden neu gebaut und die dafür notwendigen Kabelunterquerungen 

wurden teilweise nur für 15 kV 

ausgeführt, ebenso die Überspannungsableiter. Zum 

Bild 7: Glacier Express mit Lok HGe 4 / 4 

II 

und 6 Panoramawagen. Die 

Übertragungsleitung ist das obere Leiterpaar. Im Hintergrund ist 

zu sehen, wie nahe die Leitung zum Teil an Häusern vorbei führt 

(Streckenabschnitt oberhalb St. Niklaus). 

Einschlaufen des fUW Gamsen musste die Leitungsführung 

angepasst werden. 

• Leitung Gamsen – Stalden: Die Leitung verläuft entlang 

dem Bahntrassee und wurde ursprünglich für 66 kV 

projektiert, viele Isolatoren und Kabelabschnitte waren 

jedoch nur für 15 kV ausgelegt, ebenso die Überspannungsableiter. 

Die Abstände der Leiterseile waren bei 

diversen Masten für 66 kV zu gering. 

• Für die Verzweigung auf die Kabelleitung durch den 

Straßentunnel (Stägjitschuggenleitung) und die Übertragungsleitung 

entlang dem Bahntrassee musste in 

Merje (Stalden) und Mattsand (bei Herbriggen) ein 

66-kV-Schaltposten (Sp) gebaut werden. 

• Die 66-kV-Stägjitschuggenleitung wurde neu gebaut, 

2,3 km als Kabel durch den Stägjitschuggentunnel, 

5,7 km als Kabel entlang der Hauptstraße und querfeldein 

bis zum ebenfalls neu zu bauenden Kabelendmast 

als Verbindung zur bestehenden Freileitung (4 km). 

• Leitung Stalden – Herbriggen entlang dem Bahntrassee: 

Die Leitung war ursprünglich für 66 kV projektiert, 

auch hier waren aber viele Isolatoren, Leiter- und Kabelabschnitte 

nur für 15 kV ausgeführt. Über den oberhalb 

Stalden gelegenen Bahnhof St. Niklaus hinweg 

wurde die Leitung größtenteils neu gebaut. 

Nachdem der Handlungsbedarf festgestellt war, konnte 

ein Projekt erarbeitet und das Plangenehmigungsverfahren 

(PGV) eingeleitet werden. Dazu gehörte der 

Nachweis, dass die NISV eingehalten wird. Dies erforderte 

einerseits die Bestimmung der resultierenden nichtionisierenden 

Strahlung mittels Computerberechnungen mit 

den Programmen SIMNET und EMFCALC. Andererseits 

mussten entlang der gesamten Leitung die möglichen so 

genannten Orte mit empfindlicher Nutzung (OMEN), also 

Gebäude, in denen sich Menschen regelmäßig während 

längerer Zeit aufhalten und die noch nicht überbauten 

Grundstücke der Bauzonen, aufgenommen werden. 

Schließlich wurde geprüft, ob bei den OMEN die NISV 

eingehalten wird. Dies war insofern aufwändig, weil 

das Bahntrassee an manchen Stellen entlang von steilen 

Hängen verläuft und die 1-μT-Kurve in Relation zur Gebäudekontur 

zu setzen war (Bild 7). Dies machte die genaue 

Vermessung jedes einzelnen Gebäudes entlang dem 

Bahntrassee erforderlich. Die Nachweisführung zeigte, 



Bild 8: Messungen während des Betriebs, Aufzeichnungen im UW Herbriggen. Der Spannungseinbruch um 09.07 Uhr stammt von der Überlagerung 

einer niedrigen Sammelschienenspannung im KW Massaboden mit einem hohen Strombezug in Herbriggen. 

I 1001 Strom Richtung Stalden 

I 1002 Strom Richtung Zermatt 

I 4010 Strom 66-kV-Übertragungsleitung (gemessen 11-kV-seitig) 

U SS11 Spannung Sammelschiene 11 kV 

U 6010 Spannung 66 kV 


dass an einzelnen Stellen die Lage der bestehenden Übertragungsleitung 

geändert werden musste. 

Der Bau der Stägjitschuggenleitung war ein eigenständiges 

Projekt, und eine Abstimmung mit dem Bahnbetrieb 

war deshalb nicht notwendig. Die Leitung wurde jedoch 

zusammen mit weiteren 50-Hz- und Telecom-Leitungen auf 

demselben Trassee realisiert, was zu einem größeren Koordinationsbedarf, 

auch mit dem Straßenbau, führte. Nachdem 

die Leitung fertig gestellt und die Spannungsprüfung 

erfolgreich durchgeführt war, wurde die Straße zusammen 

mit dem Leitungstrassee bei Unwettern weggespült. Dadurch 

wurden zusätzlich noch aufwändige und zeitraubende 

Reparaturarbeiten nötig. Insbesondere nahm die Nachlieferung 

der Hochspannungskabel einige Zeit in Anspruch. 

Der zeitlichen Planung des gesamten Projektablaufs 

kam eine wesentliche Bedeutung zu. Gewisse Zeitfenster 

durften unter keinen Umständen verpasst werden. Die 

für die Spannungserhöhung notwendigen Umbauten an 

der Freileitung konnten nur nachts in den Betriebspausen 

durchgeführt werden. Selbst da gab es aber Einschränkungen, 

weil die Anspeisung des UW Herbriggen wegen 

des Fahrbetriebs zwischen Täsch und Zermatt in den Nächten 

Donnerstag bis Sonntag und der in Zermatt abgestellten 

Züge in Betrieb bleiben musste. Ein weiteres Problem 

bei der Umsetzung war die Witterung. So konnten 

Betonierarbeiten nicht während der langen Winterzeit 

ausgeführt werden, die Montagearbeiten wurden durch 

große Schneemengen behindert. Diese Erschwernisse galten 

ebenso beim Bau der Unterwerkserweiterung und 

beim Transport des Transformators. 

5.5 Netzstabilität 

Mit der Stägjitschuggenleitung wurde eine bedeutende 

zusätzliche Kabelkapazität ins Übertragungsleitungsnetz 

eingebracht. Im Wallis sind mit den 132-kV-Kabeln durch 

den Simplontunnel und durch den Lötschberg-Basistunnel, 

sowie dem 15-kV-Kabel im Lötschberg-Basistunnel 

bereits ansehnliche Längen von Hochspannungskabeln 

vorhanden. Es musste deshalb mit Netzmodellrechnungen 

sichergestellt werden, dass mit dem Stägjitschuggenkabel 

und der Spannungserhöhung nicht instabile Netzzustände 

eintreten können [1]. 

Die beiden MGB-Fahrzeugtypen Shuttle und KOMET 

sind in Umrichtertechnik ausgeführt. Um die zu erwarten- 

191


de Netzstabilität abschließend beurteilen zu können, mussten 

der Frequenzgang und das Eingangsadmittanzverhalten 

dieser Fahrzeuge mit Messungen ermittelt werden. 

6 Messungen und Nachweisführung 

Im Rahmen der Inbetriebsetzung wurden während zweier 

Nächte im Juni 2009 Versuche und Messungen mit dem 

Gesamtsystem durchgeführt, unter anderem mit den folgenden 

Zielen: 

• Messung der Impedanzen der Übertragungsleitungen 

ab UW Herbriggen für die Einstellung des Leitungsund 

Anlagenschutzes 

• Inbetriebnahme der Anlagen schrittweise bis zur Nominalspannung 

von 66 kV 

• Messung der Stromverteilung auf die Übertragungsleitung 

entlang dem Bahntrassee und auf die Stägjitschuggenleitung 

(Abschnitt Merje (Stalden) – Mattsand) 

• Messung der Rückstromverteilung 

• Messung der Schleifenimpedanzen der Oberleitung ab UW 

Herbriggen für die Einstellung des Oberleitungsschutzes 

• Betriebsversuche unter Last 

• Testen der Umschaltungen zwischen 66-kV- und 15-kV- 

Betrieb gemäß Checkliste für das Personal der MGB- 

Betriebsleitzentrale. 

Die NISV konnte an einigen Stellen nur sehr knapp 

eingehalten werden, weshalb der Stromaufteilung bei 

der Übertragungsleitung auf jene entlang des Bahntrassees 

und auf die Stägjitschuggenleitung eine wesentliche 

Bedeutung zukam. Eine Auflage des Bundesamts für Verkehr 

(BAV) forderte eine Validierung dieser Aufteilung 

mittels Messungen. Diese wurden am Schaltposten Merje 

vorgenommen, wobei auch die Rückstromverteilungen 

für die verschiedenen Speisearten (66/15/11 kV) umfassend 

ermittelt wurden. Die für die Plangenehmigung berechneten 

Stromverteilungen wurden mit den Messungen 

präzis bestätigt. 

Im März 2010 wurden an fünf Tagen (Donnerstag – 

Montag) durchgehend Messungen während des Betriebs 

durchgeführt. Dabei wurden sämtliche Ströme und Spannungen 

im UW Herbriggen, im fUW Gamsen und im KW/ 

UW Massaboden zeitsynchron aufgezeichnet (Bild 8). Die 

Messungen bezweckten 

• die Verifikation des Nutzens durch die 66-kV-Einspeisung 

mittels Spannungsmessungen, 

• die Verifikation der Stromverteilung auf die beiden 

Übertragungsleitungen, punktuell mit einem Bezug 

zur Betriebslage, 

• die Verifikation der Größenordnungen bei den Extremwerten 

von Strom und Spannung, 

• die Ermittlung der Ursachen von Spannungsschwankungen 

(SBB, BLS, MGB) und 

• das Identifizieren allfälliger eigenartiger Phänomene. 

Es zeigte sich, dass hohe Belastungen im KW Massaboden 

durch die Simplon- und Lötschberglinie sich merklich auf die 

Sammelschienenspannung im UW Herbriggen auswirken. 

7 Ausblick 

Die realisierte gemischte 15-kV- und 66-kV-Anspeisung 

des UW Herbriggen mit dem dazwischen liegenden fahrbaren 

Unterwerk ist nur eine Übergangslösung, weil die 

Rahmenbedingungen noch keine definitive durchgehende 

66-kV-Anspeisung erlauben (Bild 5). Eine solche muss 

nun bis 2016 realisiert werden, weil dann eine Korrektion 

des Flusses Rotten erfolgt, die den Standort des fUW Gamsen 

tangiert. Die Variantenevaluation ist derzeit im Gange, 

welche die gesamte Bahnstromversorgung im Raum 

Brig – Visp inklusive der Anspeisung der Simplon- und 

Lötschberglinie umfasst. 

Bei der Bahnstromversorgung der MGB bestehen aber 

noch weitere Schwachpunkte, die in den kommenden 

Jahren behoben werden müssen. So ist im oberen Goms 

zwischen Fiesch und Oberwald der Bau eines Unterwerks 

132/11 kV vorgesehen, das an eine neue SBB-Übertragungsleitung 

zwischen dem Tessin und dem Wallis angeschlossen 

werden soll. Eine weitere Schwachstelle besteht östlich des 

Oberalppasses in der Surselva. Mögliche Netzverstärkungen 

befinden sich derzeit in der Evaluationsphase. 

Literatur 

[1] Aeberhard, M.; Duron, J.; Lörtscher, M.; Meyer, M.: Stabilitätsuntersuchungen 

im 132-kV-Netz der SBB. In: Elektrische 

Bahnen 107 (2009), H. 6, S. 267–273. 

Dipl. El.-Ing. ETHZ Heinz Voegeli (55), Studium 

Elektrotechnik an der Eidgenössischen Technischen 

Hochschule (ETH) Zürich bis 1981; 1987 

Gründung und seither Geschäftsleitung ENO- 

TRAC AG, Engineering – Organisation – Traction. 

Adresse: ENOTRAC AG, Seefeldstr. 8, 3600 Thun, 

Schweiz; 

Fon +41 33 34 66-611, Fax: -612; 

E-Mail: heinz.voegeli@enotrac.com 


acrps 2011 – International Projects 

Traction electrification system planning 

for California high-speed train project 

Richard Schmedes, San Fancisco 

The California High-Speed Train Project will be a $ 43 Billion dedicated 1 300 km (800 miles) system 

and will connect California’s major metropolitan centers with completely new dedicated tracks 

and infrastructure which will support train operations at up to 400 km/h (250 mph). It will be electrified 

with a 2 AC 25 kV autotransformer configuration with 50 km (30 miles) spacing between 

utility connections. The planning of 115 kV and 230 kV connections involves coordination with 

four utility companies and completion of five-year permitting and planning processes by 2016. 

Planung der Bahnstromversorgung für das kalifornische Hochgeschwindigkeitsbahnprojekt 

Das kalifornische Hochgeschwindigkeitsbahnprojekt ist eine rd. 32,5 Mrd. EUR teure, 1 300 km 

lange, vollständig neue Bahnstrecke, welche die Metropolregionen in Kalifornien mit Geschwindigkeiten 

bis zu 400 km/h miteinander verbindet. Die Strecke wird mit einem 2 AC 25 kV Autotransformatorsystem 

mit 50 km Unterwerksabständen elektrifiziert. Die Planung der 115- kVund 

230- kV-Anbindungen erfordert die Koordination mit vier Versorgungsunternehmen und 

den Abschluss des Genehmigungs- und Planungsverfahrens innerhalb von fünf Jahren bis 2016. 

Le système d’alimentation électrique pour le projet de LGV en Californie 

Le projet de LGV en Californie se chiffre à quelque 32,5 Mrd. EUR. Cette ligne entièrement nouvelle 

longue de 1 300 km reliera les métropoles californiennes avec des vitesses jusqu’à 400 km/h. 

Elle sera électrifiée avec un système autotransformateur 2 AC 25 kV avec des sous-stations distantes 

de 50 km. La planification des connections aux lignes 115 kV et 230 kV nécessite la coordination 

avec quatre compagnies électriques et la conclusion de la procédure d’autorisation et de 

planification dans les cinq années à venir jusqu’en 2016. 

1 Introduction 

The California High-Speed Rail Authority (CHSRA) is 

designing and building the California High-Speed Train 

Project (CHSTP) to meet the State of California’s growing 

public transportation needs. This project encompasses 

the planning, environmental approval, design 

and construction of a 1 300 km (800 miles) long highspeed 

rail system that will connect California’s major 

metropolitan centers with completely new dedicated 

tracks and infrastructure which will support train operations 

at up to 400 km/h (250 mph). The CHSTP is the 

largest infrastructure project in the history of California 

with an estimated cost of $ 43 Billion ($ 32,5 Billion 

EUR), and is the leading program for the United 

States Department of Transportation’s and the Federal 

Railroad Administration’s initiatives to develop worldclass, 

safe and reliable high-speed rail transportation in 

the United States. 

An important component of the CHSTP high-speed 

rail network is the traction electrification system (TES). 

Its planning and development are fundamental steps 

to the successful implementation and operation of 

high-speed rail in California. Although they present significant 

challenges to the Project Management Team, 

the engineering, environmental, and utility interface 


aspects of the TES design process are being planned 

concurrently throughout the route. With the successful 

Figure 1: California high-speed train project route map – phases I 

and II and its regional delivery structure. white dots planned stations 

193

International Projects – acrps 2011 

management of these elements, the Engineering Team 

will ensure the detailed design, permitting and construction 

of the TES will result in a robust, reliable and 

secure system to support the first modern high-speed 

rail operation in the U.S. 

2 Project overview 

The CHSTP’s initial phase includes the 800 km (500 miles) 

long segment from San Francisco to Anaheim/Los Angeles. 

As it can be seen in Figure 1, the route connects 

smaller cities in the Central Valley by crossing two mountainous 

regions in the northern and southern portions 

of the State. Phase l is scheduled to begin construction 

in 2012 and will support train service of up to 350 km/h 

(220 mph) with a journey time from Los Angeles to San 

Francisco in less than 2 hours and 40 minutes by the 

year 2020. Phase II will follow, stretching north to Sacramento 

and south to San Diego for a total of 1 300 km 

(800 miles), and provide service of twelve trains per hour 

in each direction by the year 2035. 

3 Regional delivery organization 

In order to deliver a project of this scale, the Program 

Management Team (PMT) has split the project into 

Regions of lengths from 80 to 240 km (50 to 150 miles), 

as shown in Figure 1. Each region has an individual 

Consultant Manage ment Team with its own schedule 

of preliminary engineering and planning milestones. 

These regional teams receive guidance documents in 

the form of Technical Memorandum from the PMT’s 

Engineering Team to instruct them on the project criteria 

and the application of the engineering standards to 

their sections. 

The individual regional contractors then have the 

responsibility to apply the guidelines and standards in 

their territories. They will select the route alignments 

and facility sites and produce 15 % and 30 % infrastructure 

designs as well as supporting Environmental Impact 

Reports (EIR) for approval of the high-speed rail system 

through the State and Federal environmental processes. 

4 Traction electrification system 

description 

The planning of the TES for the project is being done 

centrally by the Program Management Team to ensure a 

cohesive system results across the Regional Boundaries. 

Consistent with the regional approach, the TES system 

parameters are then transferred to the consultant teams 

for local applications, site specific design, and environmental 

analysis. 

During the conceptual planning of the project, a 2 AC 

25 kV traction power system configuration was selected 

to supply power to the high-speed trains. The 2 AC 

25 kV configuration of railway electrification is well established 

around the world as the modern standard for 

regional and high-speed rail lines. It allows for greater 

spacing be-tween utility connection points, and has the 

added benefit of minimizing the electromagnetic field 

along the rail line with the negative feeder wire running 

parallel to the overhead contact system (OCS). Initial 

load flow analysis studies indicate a 50 km (30 miles) 

spac ing of supply substations was appropriate for the 

CHSTP’s operational load. In Figure 2 a typical design 

of a supply section between two substations is shown. 

Since the type of high-speed train has not been determined, 

the traction power load flow analysis was performed 

using a representative electro motive unit (EMU) 

of approximately 10 MW for an eight-car, 200 m long 

configuration and 20 MW for a sixteen-car, 400 m long 

trainset. The operational loads of three 200 m trains and 

nine 400 m trains per hour per direction were applied. 

Further analysis yielded results that showed redundant 

60 MVA main transformers in the substations (SS) and 

20 MVA transformers in the parallel ing stations (PS) and 

switching stations (SWS) at eight km (five miles) intervals 

were appropriate for the loads. 

It was also determined that redundant 115 kV or 

220/230 kV transmission line connections would be required 

at each interconnection point to ensure the capacity 

and reliability of the network could support the operational 

demands of the high-speed rail system. This is due to 

the highly fluctuating power demand generated by the 

fast moving trains, the two-phase unbalanced connection 

to the utility, and the contingency criteria which dictate 

full service operations under the loss of a single transformer 

or incoming supply. 

Figure 2: Typical CHSTP traction power supply section. Station intervals in miles. 



5 Utility company interfaces 

The results of the traction power system simulations are 

also important data inputs into the utility interface process. 

The first step toward finding suitable power sources at 

approximately 50 km (30 miles) spacing was to investigate 

the state-wide transmission network. California is primarily 

served by the extensive transmission networks of Pacific Gas 

and Electric (PG&E) in the northern part of the state and 

Southern California Edison (SCE) in the south. These two 

companies are investor owned utilities (IOUs) and are regulated 

by the California Public Utilities Commission (CPUC). 

However, the utility power grid in California is divided 

into territories, and Phase I of the CHSTP passes through 

the territories of four utility companies with the appropriate 

115 kV or 230 kV transmission networks. The two other 

utilities with which the project intersects are smaller municipal 

agencies with the right and/or obligation to supply 

power to customers in their coverage areas if they have 

the necessary capability. Los Angeles Department of Water 

and Power (LADWP) serves greater Los Angeles County, 

and Anaheim Public Utilities (Anaheim) serves customers 

within its city boundary. Both of these municipal agencies 

have 115 kV networks sufficient to supply the project’s 

needs, and neither is subject to CPUC regulations. 

Therefore, the TES planning for the 800 km (500 miles) of 

phase I of the CHSTP requires coordination with all four utilities. 

Based on the 50 km (30 miles) spacing, there will be a 

total of 18 traction power substations (Figure 3), and based 

on the eight-km (five-miles) paralleling station spacing there 

will be approximately 82 smaller facilities. To determine 

the starting locations where the utility interface coordination 

should commence, the Engineering Team overlaid 

the track alignment onto the transmission network and 

indentified possible connection points in the vicinity of 

the future tracks. The breakdown by utility territory of the 

number of proposed interface points is as follows: 

• Pacific Gas and Electric twelve substation interconnections 

• Southern California Edison three substation interconnections 

• Los Angeles Department of Water and Power two substation 

interconnections and 

• Anaheim one substation interconnection 

Each of the locations was mapped and the coordinates 

were given to the Regional Teams for site investigation. 

6 Electrical facility site planning and 

simulations 


As the regional teams undertook field work to identify properties 

for facility sites at eight-km (five-mile) intervals, the 

physical constraints of the alignment geography became 

evident. Due to track alignment passing through challenging 

terrain, the regional teams were in certain areas forced 

to design the track with gradients up to 3,5 %, viaduct approaches 

to the mountains and tunnels over 10 km (six miles) 

long. In other 

sections, wetlands, 

parks and 

densely populated 

areas presented 

difficulties to 

finding suitable 

properties for 

electrical facilities. 

The track 

alignment was 

also continually 

being re-engineered 

due to 

public pressure, 

environmental 

constraints, and 

political wills. 

Further traction 

Figure 3: CHSTP utility interface locations, 

power simulations 

were, there- 

red PG&E, blue LADWP, 

phase I. 

fore, performed green SCE, purple City of Anaheim 

to determine if 

there were fatal flaws with the rail alignments or electrical 

facility locations being proposed by the regional teams. 

Particular focus was placed on finding the limits of electrical 

section length and the possible effect of extreme grades 

on the sub station load ing. Several what if scenarios were 

simulated to determine the maximum fa cility spacing without 

compromis ing the voltage drop criteria or load rating 

of the trans formers, even under contingency conditions. 

Furthermore, in order to avoid underground facilities or 

phase breaks near tunnels, gradients, and switching points, 

additional scenarios were simulated to provide guidance on 

where the limits to electrical section lengths existed. 

The resulting data from these what-if simulations indicated 

that the length of an electrical section could be 

stretched to 29 km (18 miles) with the addition of another 

paralleling station. Also, the distance between paralleling 

stations could be increased to ten km (six miles) without 

violating any of the traction power system requirements or 

criteria. This information was transmitted to the regional 

consultants, and they were subsequently given some additional 

leeway in their site planning. As they perform property 

identification, they are able to accommodate the infrastructure 

and geographic constraints with a flexible and compliant 

TES design. This assists the project’s engineering and 

environmental efforts in several ways. In order to minimize 

biological, historical or other impacts, and to minimize the 

mitigation required for electrical facility construction in an 

area, several alternative sites are being carried in the preliminary 

engineering and environmental documents. 

7 Utility study coordination process 

Concurrent with the site work to determine appropriate 

locations for the facilities, the coordination with the 

utility companies is ongoing. The broad identification 

195


of potential high-voltage interconnection points along 

the alignment at approximately 50-km (30-mile) intervals 

has now been followed by more detailed discussions on 

a location by location basis. The first formal step to be 

taken with each of the four companies was the execution 

of a Non-Disclosure or Confidentiality Agreement. This 

standard agreement provides the framework under which 

detailed transmission network and facility information 

can be shared by the utility. Thereafter, a Feasibility Study 

Agreement must be put in place as a formal request 

for the utility to perform an analysis on each connection 

point of their network to determine the effect of the proposed 

high-speed rail traction power load. In some cases, 

the utility may require special software tools or outside 

expertise to perform the analysis on their network, since 

the unbalanced and highly fluctuating load of 60 MVA is 

unique to the electrified rail industry. 

In California, railroads electrified with AC 25 kV do not 

currently exist, so it is difficult to determine if the utility 

networks may require strengthening or modifying in 

some way. This possibility will be determined in the final 

stage of the studies – the Impact Analysis. In this study, a 

radius of 8 to 16 km (5 to10 miles) around the intended 

interconnection point is analyzed for potential harmful 

effects on the network or other customers by the future 

railway load. If any significant impacts are determined, 

the mitigations will be included in the interconnection designs 

and carried in the CHSTP environmental documents. 

The costs of both the feasibility studies and the impact 

analyses performed by the utilities on their own networks 

will be borne by the project. 

8 Utility permit process 

The interconnection requirements determined by the impact 

analyses may often involve transmission line extensions, 

substation modifications, line strengthening, or even 

new line construction. It is important to include the environmental 

impacts of these utility interconnections in the 

project level EIR documents as it can substantially compress 

the time schedule for obtaining utility interconnection permits. 

As discussed, the IOUs are under the regulatory jurisdiction 

of the CPUC, and must therefore file for permits to 

modify the transmission network. These companies are also 

required to follow the regulations of the local counties and 

cities where their transmission network is located. While 

less restrictive to modification, the municipal utilities must 

also follow these local planning and permitting practices 

to accommodate the CHSTP interconnections. Typically, for 

new construction to the supply of power to the CHSTP, two 

types of permits may be required by the IOUs 

• a Permit to Construct (PTC) applies to electric power lines 

at voltages 50 kV to 200 kV; approximate timeframe 

9 to 12 months and 

• a Certificate of Public Convenience and Necessity 

(CPCN) applies to transmission lines above 200 kV; 

approximate timeframe 12 to 18 months 

Beyond these durations, the utility also has to schedule 

the interconnection facility work into its capital program 

and perform the construction. All together, the lead time for 

utility modification to supply power to the CHSTP may require 

five years of planning, engineering and construction. 

In an effort to minimize the duration for utility interconnection 

and facilitate the design and construction of 

the Traction Electrification System to the aggressive CHSTP 

schedule, close coordination of the interconnection design 

and environmental processes is required. Also, significant 

effort will be made to minimize new transmission line 

construction by siting CHSTP substations close to existing 

high-voltage sources or providing flexible arrangements in 

difficult areas. As the designs are progressed to the 30 % 

level, identified transmission line extensions and other 

modifications will be captured in the CHSTP project EIR 

and engineering drawings to streamline the permitting 

requirements and provide a coordinated design. 

9 Planning results 

The planning of the traction electrification system is a fundamental 

element to the preliminary engineering and environmental 

phase of the California High-Speed Train Project. 

The size of the project, the number of utilities with which to 

coordinate, and the lengthy permitting processes for new 

electrical facilities make diligent planning of the interconnection 

to the 115 kV or 230 kV network vitally important. To 

ensure the traction electrification system is constructed and 

connected to secure, redundant sources of power at 50 km 

(30 miles) spacing along the 800 km (500 miles) of phase I of 

the project, coordination of engineering studies, regional 

consultant field investigations, and utility impact analyses 

must be handled concurrently. These planning and coordination 

elements all present significant challenges to the CHSTP 

Program Management Engineering Team. The proper execution 

of them will result in an efficient design, cost savings 

and the timely construction of 100 railway electrical facilities 

and the interconnection of 18 high-voltage utility lines to 

support system energizing and testing in the year 2016, and 

high speed operations at 350 km/h (220 mph) by 2020. 

BSc. (Eng.), MBA Richard Schmedes (45), received 

a Bachelor of Science Degree in Electrical Engineering 

from Virginia (USA) Polytechnic University 

in 1988 and a Masters of Business Administration 

in International Business from the University 

of Connecticut in 1995. Since 2000 he has been 

with Parsons Brinckerhoff Inc., five years in London 

with PB International, five years in California 

with PB Americas, as Assistant Vice President and 

Senior Engineering Manager. 

Address: Parsons Brinckerhoff, Inc., Transit and 

Rail Division, 303 Second Street, 94107, 

San Francisco, USA; 

phone: +1 415 243-4621, fax: -679; 

e-mail: SchmedesR@pbworld.com 



Phase separation sections – passing 

with minimum constraints 

Arnaud Bastian, Christian Courtois, Alexandre Machet, La Plaine Saint Denis 

Phase separation sections in AC 50 Hz electrified railway networks are critical. As a matter of 

fact, a lack of respect by the engine driver with regard to the signalling could lead to damage 

the infrastructure integrity. The regularity of the traffic could be strongly impacted in such a 

case. Therefore, SNCF Fixed Installation for Electric Traction has worked for years to improve the 

reliability of these specific equipments with many solutions based on infrastructure and/or rolling 

stock equipment. Some of these solutions are presented. 

Phasentrennstellen – Befahrung mit kleinsten Einschränkungen 

Die Phasentrennstellen in mit AC 50 Hz elektrifizierten Netzen können Schwierigkeiten bereiten. 

In der Tat kann das Nichtbeachten der Signalgebung durch den Triebzugführer zu Schäden 

der Infrastruktur führen. Der Betriebsablauf kann in einem solchen Fall erheblich gestört werden. 

Daher hat sich der Bereich Feste Anlagen der Elektrischen Traktion der SNCF seit Jahren mit 

der Verbesserung der Zuverlässigkeit dieser Einrichtungen befasst und viele Lösungen sowohl 

auf der Seite der Infrastruktur als auch auf der Fahrzeugseite entwickelt. Einige dieser Lösungen 

werden beschrieben. 

Sections de séparation de phase – comment les franchir avec un minimum de contraintes 

Les sections de séparation de phase sur les réseaux ferroviaires électrifiés en courant alternatif 

50 Hz constituent des points critiques. En effet, un manque de respect de la signalisation ferroviaire 

par le conducteur pourrait conduire à endommager l’intégrité des Installations Fixes 

de Traction Électrique. Dans un tel cas, la régularité du trafic pourrait être fortement impactée. 

Ainsi, le département des Installations Fixes de Traction Électrique de l’Ingénierie SNCF travaille 

depuis des années sur l’augmentation de la fiabilité de ces «points singuliers», en mettant 

en œuvre des solutions tant au niveau de l’infrastructure que du matériel roulant. Certaines 

d’entre elles sont présentées dans cet article. 

1 Introduction 

In France, the energy for electrified railway lines is mainly 

fed under two main voltage systems: DC 1 500 V and 

AC 25 kV 50 Hz. As DC supplies are concerned, there is no 

matter on this subject because all substations feed the 

Overhead Contact Lines (OCL) in parallel. As AC supplies 

are concerned, a specific phase separation needs to be 

installed between two feeding points for preventing 

electrical interconnection between the two substation 

supply sections. This is needed because of the phase displacement 

between the two voltage systems. The phase 

displacement could be from 30 to 180°. To pass the transition 

between two different supply sections, a phase separation 

section, without bridging, is required. For reliability 

reasons, the different sections need to be separated by a 

neutral section which in Europe shall conform to the TSI 

requirements – for high speed lines as well as for conventional 

lines – and European Standards EN 50119, EN 50367 

and EN 50388. The separation sections form critical points 

in a railway network, implying that careful attention is 

paid for insuring both availability and reliability. 


First, the origin and the consequences will be presented. 

Current solutions will be described and then new solutions 

operated in the French network will be presented. 

Finally, in a conclusion, all solutions will be summed up in 

a global synthesis. 

2 Origin of the problem 

Phase separation sections traversed by electric traction traffic 

form the origin of numerous contact line incidents when all 

signaling rules of traversing are not properly respected. These 

separation sections are announced by an appropriate switchoff-power 

execution signal which imposes the driver to open 

one or several circuit breakers. The phase separation section 

can then safely be traversed with the pantograph uplifted. 

In spite of the adapted signal and the awareness-raising 

activities made with drivers, several lack of respect of switchoff-power 

execution signals still occur, with all risks and incidents 

they engender. Indeed, any failure in this procedure 

generates, in the majority of the cases, an arcing between the 

197


pantograph and 

the contact line 

(Figure 1). The 

main danger results 

in the electric 

arc generated by 

the passage of a 

Figure 1: Arcing under a section insulator. 

raised pantograph 

(Photo: Arthur Flury AG). 

when it crosses 

the section insulator, separating the live and the neutral 

section. This arc can damage the messenger wire, and finally 

lead to its break and the falling of the contact line. It entails 

heavy damage on the infrastructure with very important consequences 

on the regularity and the engendered costs. 

For example in 2004, an incident lead to a total of more 

than 4 400 lost minutes. The lost minutes are the sum of 

the total duration of the train delays caused by the incident. 

About 400 m of overhead contact line had to be 

completely rebuild, including the separation section, for a 

global cost for the infrastructure of 35 k€. 

Today, the number to lacks of respect of the switchoff-power 

execution signal amounts to about 400 per 

year. Every lack of respect does not cause systematically 

an incident. Indeed, it is the repetition of these incidents 

which damages the installation in an irremediable way 

and which leads, at the end, to an incident on the infrastructure. 

Therefore, on the 400 lacks of respect, approximately 

only ten of them actually end up with an incident, 

resulting in 2 000 to 4 000 lost minutes. 

The experience feedback allows to conclude that these 

abnormalities are generally connected with: 

• the setting-up of the separation sections 

• the length of these separation sections 

• the voltage of the contact line 

• the geometry of the line 

• the geometry of the contact line 

• the mechanical tensile load of the contact line 

• the climatic conditions such as temperature and ice accretion 

• the quality of the pantograph – contact line interaction 

• the setting-up of the electrical traction signals 

• the lack of respect of the signals by the drivers 

From this report, the Fixed Installations for Electric 

Traction Department of SNCF’s Engineering Headquarters 

came up with different solutions for increasing the reliability 

of this component with minimum constraints and 

implemented them. 

3 Solutions 

3.1 Current solutions 

3.1.1 Currently adopted operating modes 

The French National Railway Network (RFN) is equipped 

with about 300 phase separation sections on AC 25 kV 

lines half of them being on the high-speed network. Their 

constitutions are heterogeneous. The origin takes place 

in numerous material configurations and the network 

regional history. Their lengths are adapted to the speed 

limit and the composition of the rolling stock: multiple 

units, new material etc. They are implemented by using 

several insulated overlaps or by using section insulators. 

Section separation with section insulators are mainly concerned 

by these problems, but not solely. 

All the ways to prevent an incident when passing 

through a phase separation section consist either in an 

infrastructure based solution, or a rolling stock based solution, 

or also a solution involving both the infrastructure 

and the rolling stock. 

Currently, three operating modes are in function on 

the French National Railway Network: 

• Completely manual management by the engine driver 

The driver is completely responsible of the driving operation 

on its rolling stock. Any negligence in the signal 

respect could provoke an irreparable incident. This is 

the case of the majority of phase separation sections on 

the French National Railway Network. 

• Manual management by the engine driver with backup 

The backup automatically performs any needed switchoff-power 

emergency operation in case of a driver’s 

failure. The return into the nominal situation after traversing 

the neutral section has to be made by the driver 

who is informed about his error. 

• Full automation 

The procedure called wave crossing is a full automation 

of the actions that could have been performed by the 

driver. No intervention of the driver is necessary. 

Among the solutions presented here after, some of 

them are dedicated to the French network, some can be 

found in other European countries, and others are even 

shared outside Europe. 

3.1.2 TVM-based system 

In a high-speed line, signals are repeated in the engine 

driver’s cab using the Track-to-Train Transmission (TVM) 

system. This transmission is made by beacons located on 

the track and information is given to the train. For the 

oldest high-speed lines South East and Atlantic, TVM 300 

is operated. The only information given to the engine 

driver is that he will soon pass through a phase separation 

section. Thus he has to manually decrease the traction 

power and switch-off the power of the train. If, after a 

specified time, the engine driver hasn’t reacted, a backup 

loop will automatically switch it off. For the latest highspeed 

lines, TVM 430 is associated with new automatisms 

that enable the system to work in a full automation 

mode. During the traversing of a phase separation section, 

the train will automatically reduce its power then 

switches off its circuit breakers. And then finally it will 

resume its power consumption as soon as it has left the 

neutral section. The engine driver only has to check if the 

operations are normally made. 



These technologies have been 

completely mastered in operation 

for thirty years. The main advantage 

of the TVM based solutions is 

that infrastructure equipments are 

minimal. Although some drawbacks 

should be pointed out: rolling stock’s 

equipment is very important; The 

engine driver may have to deal with 

two different operation modes on a 

single journey on high-speed lines. 

3.1.3 Elementary section of 

detection 

The principle of Elementary Section of Detection (ESD) 

consists in creating a supervised zone carried out by an 

elementary section of the overhead contact line. This ESD 

is located downstream the neutral section and supervised 

by a current transformer associated with a protection 

relay installed a few meters after the switch-off-power execution 

signal (Figure 2). This protective solution works as 

a backup loop which takes over the lack of respect of the 

switch-off-power execution signal by the engine driver. 

When the system is set on and an engine enters the 

supervised zone, the protection relay detects a higher 

Figure 2: Elementary section of detection (ESD) layout. 

CT current transformer, VT voltage transformer 

current, then sends an opening order to a switchgear located 

downstream, thus leading to the opening of the on 

board cir cuit-breaker of the engine by lack of voltage. It is 

the responsibility of the en gine driver to switch it back on 

after the neutral section has been passed by. The Remote 

Control Centre turns on and off the local system. 

By such a system arcing will be prevented when entering 

the neutral section. Moreover, the same high level of availability 

will be kept on the rest of the line, since the same 

system makes it totally transparent for the substation. 

The automatic reclosing control equipment of the 

switchgear after a few seconds limits the overall impact 

on the traffic. 

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Table 1: Number of releases of the EDS 

system in the East Paris region during the 

past four years. 

Year 

Number 

2007 67 

2008 78 

2009 69 

2010 61 

The first systems 

were set into service 

in 1998. The 

return of experience 

shows that 

the system is reliable 

and mastered. 

Table 1 shows that 

the operational 

system works well 

and prevents every year the consequences of an engine 

traversing the elementary section with circuit-breaker still 

on. This system is implemented on three regions of the 

French National Railway Network in North of France. 

Figure 3: Scheme of an automatically switched bidirectional phase 

separation. 

1 neutral section, 2 section insulator, 3 section insulator with additional 

information rod 

Figure 4: Installation of an automatically switched phase separation. 

Figure 5: Section insulator. 

Figure 6: Section insulator with additional information rod. 

3.2 Innovative and new solutions 

3.2.1 Automatic switched phase separation section 

including coil and vacuum tube 

This development was made by a close collaboration between 

SNCF and the Swiss Arthur Flury AG company. It 

represents a curative solution of the source of an incident. 

The testing phase separation section is located on the 

railway line from Moret sur Loing to Clermont-Ferrand. This 

phase separation section lies between the substations of 

Garchizy and Billy. Initially, it was constituted with only two 

section insulators. 

The Clermont Ferrand region required an increase of 

the reliability of this phase separation section. An opportunity 

appeared when it was decided to increase the line 

speed up to 200 km/h. A new solution had to be found, 

because the initial installation did not fit with this newly 

required speed; the current section insulators were not 

suited for this speed. 

The new design is an automatically switched and bidirectional 

phase separation. It consists of four sections insulators 

(Figure 3). Figure 4 shows the installation. The neutral section 

is constituted by two section insulators 

(Figure 5) of about 7,5 m length in glass 

fiber covered by PTFE. The characteristic 

of the automatic phase separation 

of Arthur Flury AG is that the neighboring 

insulators have a conductive part 

between the insulating synthetic rods 

(Figure 6). This conductive part is connected 

to a magnetic coil linked to 

a switch in a vacuum chamber. This 

device avoids arcing by preventing potential 

differences, thus preventing any 

current flowing between the adjacent 

circuits if the driver does not respect 

the switch-off-power signal. Figure 7a) 

to d) describes how the system works: 

In Figure 7a), normal condition 

is shown, there is no current flowing 

in the magnetic coil and the 

vacuum switch stays in the open 

position. The parts in black connected 

to the switch are neutral zones 

without supply. 

In Figure 7b) the pantograph passes 

from phase 1 to the first section 

insulator and a current circulates 

through magnetic coil (red) and the 

vacuum switch closes automatically 

within 15 ms producing an equipotential 

of the neutral section. 

In Figure 7c) the pantograph 

moved to the neutral section without 

arcing. When the pantograph 

left the preceding section insulator 

with all its conductive parts no current 

flows anymore in the magnetic 



coil (red) and the vacuum switch reopened automatically 

after 15 ms (Figure 7d)). So, the neutral part is disconnected 

from phase 1 feeding again. The circuit breaker 

onboard will then consecutively open and the train will 

cruise through the phase separation section. 

The working range of the electromagnetic coil is between 

20 A and 1 000 A. 

The automatically switched phase separation is a completely 

passive system; it does not require additional 

power supply for its activation. There is no need to modify 

the rolling stock. The adopted materials and technology 

make the whole system light and flexible. At the same 

time it proved to be extremely resistant to the trains passing, 

even at high speed. 

The provisional maintenance and monitoring of the 

system consist of: 

• Section insulators 

After pantographs passed more than 300 000 times, it is 

necessary to check the wear of runners. If the maximum 

permissible wear of only 1 to 2 mm is reached, the runners 

need to be replaced. The insulator rods are checked 

at the same time. If the wear exceeded 2 mm, then the 

rod would be rotated by one fifth of a complete turn. 

After five rotations, the rod needs to be replaced. 

• Vacuum circuit breaker 

After pantographs passed more than 300 000 times, the 

number of switchings should be checked on the device. 

An analogical meter is installed inside the vacuum 

circuit breaker which records each time the switch 

automatically closes. The life cycle of the vacuum circuit 

breaker is about 200 000 operations. Beyond this 

number, the switch has to be replaced. 

In order to validate this installation, several test runs 

using freight convoys as well as commercial trains were 

performed. During these experiments the drivers were 

asked not to respect the switch-off-power signal and so 

enter the phase separation section by maintaining a traction 

current. The results of the mechanical and electric 

tests were very satisfactory. Neither pendulum‘s swing 

of section insulators nor pantograph mechanical shocks 

were observed. A little arcing could, however, be seen 

when the pantograph leaves the live part, but it remained 

really insignificant compared with the situation without 

backup device. The system of 

detection worked correctly and the 

arc was switched-off in the vacuum 

chamber. 

After a two years experience 

return, with circulations up to 

200 km/h, no incident was registered 

on this new installation. 

Obviously, a special equipment 

has to be installed in the overhead 

contact line, but this system proposes 

a key advantage: no arcing 

between the different phases of 

power supply is the best guarantee 

of safety and efficiency. Besides, the 

Figure 7: Functioning 

of an automatically 

switched phase 

separation section. 

a) normal condition, 

vacuum switch 

open, 

b) vacuum switch 

closed after 

pantograph has 

passed, 

c) neutral section 

is fed, 

d) vacuum switch is 

open again, train 

can cruise without 

arcing 

necessary minimal maintenance and the high strength 

materials make this device representing an optimal solution. 

It implies a considerable reduction of Life Cycle 

Costs (LCC) with regard to the traditional solutions. 

3.2.2 Elementary changeover section 

In order to enable traversing of sectioning posts for phases 

separation without switching-off the engine circuit 

breakers, SNCF and ALSTOM Transport SA developed 

together an Elementary Changeover Section (ECS) device, 

partly on behalf of Réseau Ferré de France (RFF), with 

Figure 8: Elementary changeover section (ECS) layout. 


201


Figure 9: Overhead contact line section insulator, current transformer 

and vacuum high-speed circuit breaker. 

respect to a global partnership protocol. There are many 

interests in such a project: 

• to improve the trains dynamic efficiency of several 

minutes on conventional and high-speed lines even for 

traffic grid at three minutes apart 

• to respect the theoretical grids of traffic on railway 

lines with heavy traffic: Example: Line C of Regional 

Express, Underground, EOLE 

• to make automatic sectioning posts transparent from a 

rolling stock point of view 

• to develop an innovative system which has an impact 

on the regularity of traffic 

• to develop a device that doesn’t imply any modification 

on the engines and that has no side effects on the 

infrastructure 

• to enable the installation of the ECS at station exit, or 

at any stop downstream or on a steep slope 

Figure 10: Dynamic testing of ECS. 

The initial idea of this project was to realize an elementary 

section which can be fed automatically by one source 

to the other according to the direction of traffic of rolling 

stock, through a pair of high speed vacuum circuit breakers 

(see Figure 8). 

The principle is the following: 

• when there is no train downstream the elementary section, 

the circuit breakers are open 

• when the train passes through the incoming beacon B, 

the circuit breaker A switches-on 

• when the first pantograph of the train enters the elementary 

section, the first current transformer in series 

detects it and the circuit breaker A remains closed 

during a specified period. At the end of the specified 

period, the circuit-breaker A opens again 

• as soon as the circuit-breaker A is open and no current 

is measured in the elementary section, the circuit breaker 

B switches on 

• when the train passed through the exit beacon, the 

sequence is then reset 

The beginning of the project was devoted to a benchmark 

and the definition of technical principles. The analysis 

has led to plan tests to clarify and confirm some conclusions. 

Working in tight links with ALSTOM Transport SA enables to 

get a good understanding of phenomena likely to occur on 

the engines during the tests and to eventually find solutions. 

The aim of these tests was double. On the one hand, 

their aim was to identify and analyse the real behaviour 

of the power electronics equipment on board the engine 

at the time of fast variations of voltage or phase 

created by the commutation of the switchgears. On 

the other hand, it was necessary to validate the different 

possibilities of current picking-up and information 

transmissions required for the ground equipment to 

work properly. 

During the first stage, five years ago, static tests have 

been performed in the SNCF Laboratory of Vitry. Phase 

displacements from 10 ° to 160 ° were simulated on BB 

27 000 engines in simple unit and 

multiple unit configurations. The 

analysis of the results permitted to 

conclude positively with regard to 

the behaviour of this type of traction 

unit using Pulse With Modulation 

(PWM). 

During the second stage, dynamic 

tests were performed on site in Ribécourt 

where an elementary changeover 

section layout with vacuum circuit 

breakers had been installed (see 

Figure 9 and Figure 10). The tests 

lasted three years. Each type of traction 

unit was tested: PWM, mixed 

bridge connection, diode bridge 

connection, complete bridge connection. 

This solution is then totally 

transparent with regard to rolling 

stocks architecture. All the tests were 



Table 2: Criteria for the characterization of solutions. 

Operation mode 

for the engine 

driver 

Impact 

Costs 

TVM 300 based TVM 430 based ESD 

Solution of protection 

Automaticially 

switched with VCB 

Backup loop included included included included included 

Fully transparent 

not 

included 

included 

not 

included 

not 

included 

ECS 

included 

with no traction power 

interruption 

Infrastructure 

Rolling stock 

 

initial investment 

 

initial investment 

Feasibility of technology mastered mastered mastered 

 

 

2 years experience 

return 

 

(LCC) 

5 years experience 

return but alternative 

technology possible to 

reduce LCC 

performed in one direction of traffic, at various speeds, in 

simple unit and double unit configurations. 

These first stages revealed that there was no constraint 

in the electrotechnical point of view, the system worked 

fine and reliable. The development was thought to impact 

neither the engines nor the power supply infrastructure. 

However, as the circuit breakers have to work for each passing 

train, it is important to point out that a very close maintenance 

is needed, all the more on lines with heavy traffic. 

Thus, this equipment would have to be changed after a 

few years, or even a few months on lines with heavy traffic. 

The overall cost of the system is clearly to be considered 

on a life cycle cost approach rather than only on an investment 

approach. Currently SNCF is investigating an alternative 

type of switch which would enable to lower these 

constraints on maintenance while maintaining regularity 

and preventing accelerated ageing. The lifetime expected 

for this new device should be 30 years. 

4 Conclusion 

This article presents the state of the art of design of phase 

separation sections used or in way of use to improve 

the reliability and the availability of the French Railway 

Network. Many solutions exist nowadays in the French 

Railway Network. Every new solution needs to be validated 

considering electrical and mechanical characteristics, 

pantograph – contact line dynamic behaviour, standards 

and TSI conformity. In this paper a functional level is emphasized 

without getting into technical details. Table 2 

provides a global synthesis of the presentation. Among 

the solutions displayed, those whose cost is important, 

being LCC or initial investment, would ensure the best 

compromise between reliability and regularity. Obviously 

these questions of optimization need to be solved at the 

level of the French Railway Infrastructure Manager (RFF). 

Acknowledgements 

The authors would like to thank the following colleagues 

for their collaboration: 

• Lionel Cadio, Hervé Caron, Jean Chabas, Gérard Josse 

and Alexandre Mendeiros from SNCF Infra Engineering, 

• Christian Laurencin, Frédéric Bruder and Didier Frugier 

from SNCF Rolling Stock Engineering Centre, 

• Daniel Binzegger and Karl Kofmel from Arthur Flury 

AG Company, 

• Marc Debruyne and Daniel Cornic from ALSTOM Transport 

SA. 

Dipl.-Ing. Arnaud Bastian (28), Engineer graduate 

Master’s Degree from ENSIEG of INPG (National 

Polytechnic Institute of Grenoble) in Power Transmission 

and Distribution of Electricity. Since 2006, 

Traction Power Engineer in the Power Supply Division 

within SNCF Fixed Installations for Electric 

Traction Department. 

Address: SNCF, Direction de l’Ingénierie, 

Département des Installations Fixes de Traction 

Electrique, 6 Avenue François Mitterrand, 93574 

La Plaine Saint Denis, France; 

phone +33 1 4162-0688, fax: -4891; 

e-mail: arnaud.bastian@sncf.fr 

Dipl.-Ing. Christian Courtois (52), studied electrical 

engineering at Ecole Spéciale de Mécanique et 

d’Electricité in Paris. Since 1984 in Power Supply 

Division of SNCF. Since 2011, head of the SNCF Fixed 

Installations for Electric Traction Department. 





phone +33 1 4162-0659, fax: -4893; 

e-mail: christian.courtois@sncf.fr 

Dr. Alexandre Machet (36), Materials and metallurgy 

PhD, Pierre et Marie Curie University of Paris 

(Paris VI). Since 2006, R&D Engineer in charge of 

technical developments in Overhead Contact 

Line components and systems in the OCL design 

office within SNCF Fixed Installation for Electrical 

Traction Department. 





phone +33 1 4162-0578, fax: -4895; 

e-mail: alexandre.machet@sncf.fr 


203


AC 25 kV traction power supply for 

Airport Rail Link Bangkok 

Detlef Pfeffermann, Erlangen 

In order to cope with the rapidly increasing number of passengers, the government of Thailand 

erected a new airport hub for South-East Asia. This new Suvarnabhumi Airport is situated approximately 

30 km east from the centre of Bangkok. The Airport Rail Link Bangkok (ARL Bangkok) 

connects the airport with downtown Bangkok. By the new express service it takes only 

fifteen minutes to the City Air Terminal. The railway line is electrified with 1 AC 25 kV power 

supply and overhead contact lines. 

AC-25-kV-Stromversorgung für die neue Bahnstrecke zum Flughafen Bangkok 

Um den sprunghaft steigenden Passagierzahlen gerecht zu werden, errichtete die thailändische 

Regierung den Flughafen Suvarnabhumi 30 km östlich vom Stadtzentrum als Flughafendrehkreuz 

für den südöstlichen asiatischen Raum. Die Bahn Airport Rail Link Bangkok (ARL Bangkok) 

verbindet den Flughafen mit dem Stadtzentrum in nur fünfzehn Minuten Fahrzeit. Die Bahnlinie 

wird mit 1 AC 25 kV über Oberleitungen gespeist. 

Alimentation de la traction en 25 kV pour la ligne de l’aéroport de Bangkok 

Dans le but de répondre à une croissance toujours plus forte du nombre de voyageurs, le gouvernement 

thaïlandais a construit un nouvel aéroport hub pour le sud est asiatique. Ce nouvel 

aéroport nommé Suvarnabhumi est localisé approximativement à 30 km à l’est du centre 

de Bangkok. La liaison rail aéroport de Bangkok (ARL Bangkok) relie l’aéroport avec le centre 

ville en seulement quinze minutes. La ligne est électrifiée en 25 kV simple par caténaire 

1 Project environment 

1.1 Rail transport systems 

in Bangkok 

Figure 1: Mass transit systems in operation in Bangkok (2010). 

The mass transit systems now in 

operation in Bangkok are shown 

in Figure 1. Details of the Airport 

Rail Link are given in Figure 2. 

The Suvarnabhumi Airport Express 

connects the airport nonstop with 

the City Airport Terminal Makkasan 

in just fifteen minutes. On 

the same tracks the Suvarnabhumi 

Airport City Line serves as a mass 

transit system with eight passenger 

stations. Some are transfer 

stations to the already existing 

mass transit systems in Bangkok. 

At Makkasan station passengers 

are able to change to the subway 

MRTA (Mass Rapid Transit Authority 

of Thailand) and at Phaya Thai 

station they can change to the skytrain 

Bangkok Mass Transit System 

(BTS) [1; 2]). 



1.2 History 

The airport link contract was signed 

in January 2005 and construction began 

in July 2005. The line was built 

by a consortium of B. Grimm, STE- 

CON and Siemens AG and is owned 

and operated by the State Railway 

of Thailand (SRT). The line runs on 

a viaduct along the same alignment 

as the failed Bangkok Elevated Road 

and Train System (BERTS) project, 

stopped in 1997 during the Asian financial crisis. 

While originally scheduled to be completed by 2006, an 

extended bidding process and a series of legal challenges 

by property owners who had encroached on SRT’s land, 

repeatedly delayed the project. Initial test runs were conducted 

in October 2009, with a free limited trial service 

open to the public running from April 2010 and full commercial 

service launched on August 23, 2010. 

1.3 Turnkey project and scope of supply 

Figure 2: Schematic track layout of the Airport Rail Link. 

The B. Grimm Group with its long lasting good relationships 

within Thai economy took over the consortium lead 

mainly responsible for project management and financial 

services. The complete E&M-part of the project was under 

Siemens responsibility, whereby Siemens Ltd. Thailand 

worked closely together with Siemens AG in Germany. 

For the complete civil work part Sino Thai Engineering 

and Construction Public Company Ltd. (STECON) were 

responsible. In order to consult SRT in technical aspects 

Construction Supervision Consultant (CSC), consisting of 

seven different companies, was in charge. 

Within the Airport Rail Link project Siemens AG was the 

leader of the E&M-Consortium. The project scope covered 

the railway electrification consisting of traction power 

supply and overhead contact line system including the 

three-phase power supply for the eight passenger stations. 

Uninterrupted power supply equipment and Diesel 

generators were supplied to serve as backup power 

supply in case of failures. Moreover, the Siemens contract 

included the trains, signalling- and telecommunication 

systems, the SCADA system, automatic fare collection, 

track work, depot- and maintenance equipment, baggage 

and check-in systems and platform screen doors. 

1.4 Operation schedule 

Prior to the detailed engineering stage of the project, the 

operation schedule, which was a part of the scope, was 

calculated based on the contractual requirements. 

The requirements were to link the Airport Terminal 

with the City Air Terminal by an express service in less than 

fifteen minutes with a fifteen minute interval and with an 

operation period from 05:00 a.m. to 01:00 a.m. The City 

Line service should be a mass transit route with stops at 

all eight stations and with transfer stations at Makkasan 

to MRTA and at Phaya Thai to BTS with a journey time less 

than 30 minutes, also run at fifteen minute peak intervals, 

but operated 24 hours. 

1.6 Line configuration 

According to Figure 2, the line consists of two tracks 

start ing at kilometric point 0.0 near Phaya Thai and 

ending in the tunnel under the Suvarnabhumi Airport 

at kilometric point 28.8. The terminal stations of the 

express trains in Makkasan (Figure 3) and Suvarnabhumi 

as well as at Hua Mak have two siding tracks each. The 

route is mainly elevated (Figure 4). At Phaya Thai the 

viaduct crosses even over BTS-Phaya Thai station at a 

height of approximately 20 m. Approaching the airport, 

the route goes down at grade for 900 m and finally ends 

in a 900 m long tunnel section under the airport building. 

Due to the fact, that almost all tracks of the system 

were electrified, the length of the electrified tracks is 

66 km. Only some tracks in the maintenance buildings 

are not electrified. 

1.5 Project organisation 

Owner and operator of the complete system is the State 

Railway of Thailand (SRT), which is the governmental 

own ed Thai railway company. 

Figure 3: Entrance to Makkasan Station. 


205


2 Railway electrification design 

2.1 System overview 

Siemens AG as the consortium leader of the E&M-part 

of the project was responsible for the system design of 

the project including internal and external interfaces. 

The coupling point to the local Power Supply Authority 

was determined to be at Bangkapi, approximately at kilometric 

point 8 (Figure 5). The power supply is provided 

from diverse grid sources of the Metropolitan Electricity 

Authority (MEA) to ensure an availability of 99, 98 %. The 

traction substation includes two traction transformers, 

each capable of supporting the full load. Traction power 

is provided to the trains as single phase AC 25 kV 50 Hz 

via the Overhead Contact Line (OCL). A 24 kV three-phase 

electric power supply is provided by MEA from local substations 

to each above ground station and in the depot, 

located approximately at kilometric point 6. 

2.2 System design 

Figure 4: Contact line of a viaduct section. 

Figure 5: Schematic traction power supply. 

A prerequisite of the correct rating of the Traction Power 

Supply (TPS) was the simulation of the operation and 

calculating the capacities, ratings and numbers of the 

TPS equipment with Sitras ® Sidytrac of Siemens Complete 

Transportation in Erlangen. The main components were 

sized to operate the ARL system under normal and congested 

situations for the forecast ridership in the year 2022. 

The traction substation is designed completely redundant. 

The full operation is ensured also in case of an outage of 

one MEA AC feeding point. 

As a result of the different studies it was determined, 

that the complete route could be supplied with one 25 kV 

traction substation only. This substation is equipped with 

two power transformers and is fed by two incoming 

feeders from two independent sources of the 69 kV MEA 

grid. The two single-phase power transformers 69/25 kV 

in the substation are connected to different phases of the 

three-phase network. Moreover, it was verified that the 

minimum contact line voltage is clearly beyond 19 kV, as 

required in IEC 60850. 

Besides of this traction power study different other 

studies were conducted: 

• Harmonic study at point of common coupling: individual 

harmonic voltages as well as the total harmonic 

voltage distortion are below the specified 

limits of engineering recommendation 

G 5/4. 

• Relay coordination study: Results 

of calculation of the different cases 

were compared and integrated 

to the relay setting parameters. 

• Voltage fluctuations (flicker) at 

point of common coupling: Values 

are well within the range given by 

IEC 61000-4-15. 

• Three-phase unbalance: Calculations 

showed that the permissible 

voltage unbalance admitted by 

MEA will be complied with under 

all conditions. 

Moreover, the dynamic interaction 

between the pantographs and the 



OCL was simulated by means the program Sicat ® Dynamic [3]. 

The simulation confirmed that no stitch wires are necessary. 

3 Traction power supply system 

The traction power supply system was designed in order 

to be supplied by MEA at the 69 kV level, and to convert 

the power supply to the single-phase 25 kV voltage used 

for the electric traction of the trains. The power supply 

extends between the point of coupling with the MEA 

network to the feeding point of the OCL disconnector at 

the OCL pole and the point of connection of the traction 

return current cables at the running rails in the vicinity of 

the OCL feeding points. 

Coordination meetings with MEA were held. Based on 

the MEA’s recommendation, the TPS system is designed to 

rely on one primary source, with one back-up source as 

follows: During normal operation, one incoming MEA line 

supplies power to both transformers in the substation. In 

case of outage of this MEA line, the supply of the transformers 

is automatically changed over to the other stand-by 

69 kV transmission line. 

In case of outage of one of the two transformers or 

one of the circuit breakers on the transformers’ primary 

and secondary sides, the remaining transformer feeds all 

sections in parallel. Each transformer is sized to take the 

full traction load of the system. Thus, the failure of one of 

the two transformers does not affect the normal railway 

operations, not even during peak hours. The technical 

feasibility of the traction power supply for the railway 

with 1 AC 25 kV 50 Hz had been investigated by means of 

an electrical network analysis with train operation simulation 

with Sitras ® Sidytrac. 

Using a time step procedure, Sitras ® Sidytrac determines 

the speed profile of the trains. In each time step, all voltages 

and currents in the network are calculated. By means 

of this calculation procedure, the speed profile and the 

power intake of the trains are determined, taking into 

account all effects from and on the traction network. TPS 

equipment is designed to satisfy the power demand until 

the year 2022 as requested by the contract. The substation 

is placed underneath the viaduct (Figure 6). 

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207


Figure 6: Traction 

power substation 

underneath the 

viaduct. 

Table 1: System characteristics of the 

OCL system. 

Nominal contact wire height 

4,90 m 

System height 

1,60 m 

Maximum span 

67 m 

Maximum tensioning length 

1,500 m 

Stagger 

± 0,35 m 

4 Overhead contact line 

4.1 System engineering and simulations 

4.1.1 Current carrying capacity of the OCL 

The OCL system within the project scope is first Thailand. 

Figure 4 shows the line running on a viaduct section. According 

to the performed electrical calculations the current 

carrying capacity of the OCL fulfils the criteria to supply 

the trains with the required currents for the scenarios with 

respect of line service of SA City Line and SA Express Line, 

headways and train configurations. The requirements are 

given for normal operation, outage of one traction transformer 

and maximum speed of 160 km/h. Moreover, the 

OCL is capable of carrying the short circuit currents. 

The ambient conditions and the permissible maximum 

temperature of the conductors determine the long-term 

electrical load during continuous operation, assuming a wind 

velocity of not less than 1 m/s. Wear and tear has to be expected 

during operation thus reducing the cross-section available 

for conducting of the current. A reduction in cross-section of 

20 % was assumed when determining the long-term electrical 

capacity. The OCL is capable for 650 A under continuous operation. 

The voltage of the OCL-System will fulfil the requirements 

stipulated in IEC 60850 and EN 50163 standards. 

4.1.2 Dynamic mechanical simulation 

A detailed simulation of the OCL/pantograph interface 

was undertaken by the contractor to determine the OCL 

wire sizes and tensions using Sicat ® Dynamic. As a result of 

this simulation the following configuration showed excellent 

dynamic properties and suits to the requirements for 

this application: 

• Contact wire Cu AC-107 according to EN 50149 

• Messenger wire 70 mm 2 bronze 0,5 

• Droppers 10 mm 2 bronze 0,5 

It was verified, that the use of an additional supporting 

wire at the cantilevers, a stitch wire, is not necessary. 

Stitch wires are used e. g. at German Railway’s Re 160 OCL 

for the same speed requirements. Contact wire and messenger 

wire are auto-tensioned. 

4.1.3 System character istics 

As a result of the above mentioned simulations and calculations 

and in accordance with various reference systems 

already in operation the main system characteristics of the 

OCL were determined as shown in Table 1. The minimum 

dropper length at the mid-span normally amounts to 

500 mm. The maximum permissible contact wire sag of the 

single trolley wire in the depot area amounts to 150 mm. 

4.2 OCL types 

The equipment for each track was designed to be mechanically 

independent from that of the parallel track such 

that trains may continue to run on one track even though 

the OCL system is switched off or damaged on the other 

track. Hence, the poles were generally placed at both 

outer sides of the viaduct. In general, the poles consist of 

steel H-beams and cantilevers made of Aluminium and 

insulators made of Silicone. The contact line consists of a 

contact wire Cu AC-107 and a messenger wire bronze 0,5 

70 mm 2 . Additionally, a return conductor per track is installed 

along the total line. Figure 7 shows a typical cross 

section of the OCL on the viaduct. 

In the Klongton depot area a trolley-type OCL was installed. 

This system is suitable for the maximum allowed 

speed of 25 km/h. It is designed without a messenger wire 

and a return conductor. However, the test track within 

the depot area was equipped with the OCL of the main 

line due to the required maximum train speed of up to 

80 km/h. Ramps connecting the viaduct with the at-grade 

depot area are shown in Figure 8. A section insulator 

within the depot is shown in Figure 9. Due to consideration 

of future extensions, the OCL was tensioned with 

standard tensioning equipment located at the outer side 

of the viaduct respectively at the tunnel wall. 



4.3 Supply and control of 

the OCL network 

4.3.1 Feeding 

The overhead contact line is fed by 

the circuit breakers located in the 

traction substation. It is subdivided 

into a west and an east section separated 

by the neutral zone. The total 

network is subdivided into electrical 

sections for maintenance purposes. 

4.3.2 Sectioning 

The electrical sectioning is arranged 

such that the overhead contact line 

can be isolated on any track, leaving 

an adjacent track energized and in 

full operation. Additionally, longitudinal 

sectioning at the main line 

allows selectively de-energized line 

sections. The longitudinal isolation is 

achieved either by section insulators 

or by insulated overlaps. 

Section insulators in the overhead 

contact line were strategically placed 

in side tracks, e. g. at crossovers 

to ensure a selective de-energization of the sectioning 

groups, i. e. permitting single line operation in the event 

of a fault on one of the overhead contact line sections. 

The special design of these section insulators minimizes 

the dynamic impact on the pantograph-contact line interaction. 

The section insulators were used at locations 

where the restricted space available prevents the use of 

insulated overlaps. 

In comparison to section insulators the insulating overlaps 

in the OCL are designed to provide a smooth transition 

between tensioning sections and are optimized in 

respect of the current collection criteria. The proposed 

Figure 7: Cross section of the overhead contact line on a standard viaduct segment. 

1 messenger wire, 2 contact wire, 3 return conductor, 4 stagger, 5 system height, 6 contact 

wire height, 7 track center line, 8 distance between center line and face of pole, 9 distance 

between cantilever brackets 

overlaps guarantee a smooth transition between the adjacent 

line sections obeying the specifications for contact 

forces as proven in similar applications. 

By the cross connections of the OCLs of both mainline 

tracks the current distribution is improved and selectivity 

is achieved, e. g. for maintenance activities. 

4.3.3 Neutral zone 

The two feeding sections of the traction power substation 

in the area of kilometric point 8.0 are fed from different 

Figure 8: Ramps connecting the viaduct with the depot area. 

Figure 9: Section insulator in the depot area. 


209


phases of the MEA three-phase public network. Therefore, 

they are operated with different phase angles and had 

to be electrically separated from each other under all operational 

conditions including passing of trains and under 

fault conditions by a neutral zone near kilometric point 

9.340. The location was chosen considering rolling stock 

requirements regarding acceleration and deceleration. In 

case of transformer or cable outages, bridging of the neutral 

zone is possible for feeding both sections from one 

substation transformer. Figure 5 shows the power supply 

system schematically. 

The neutral zone is being passed by trains with main 

circuit breaker off and pantograph up at operation speed 

of the line. This operation philosophy reduces maintenance 

requirements to a minimum and forms a considerable 

contribution for a reliable operation. Malfunction, 

e. g. by passing with main circuit breaker on, will not lead 

to damage the equipment. 

The two feeding sections besides the neutral zone 

are separated by an intermediate contact line section of 

about 10 m in length. Separation is achieved by pairs of 

section insulators Sicat 8WL5545-4D. The intermediate 

section is earthed. This installation is called shortened 

neutral section. 

When a train stops within the neutral zone one of the 

switches of one track can be activated, depending on 

running direction and position of the stopped train. The 

OCL design ensures that energizing of this section can be 

carried out for running in normal or opposite direction. 

An interlocking mechanism avoids activation of both switches 

at one track at the same time. 

4.3.4 SCADA interface 

Remote control for the OCL disconnectors from and to 

the Airport Rail Link Operation Control Centre is provided 

via SCADA. As a part of the E&M system it was carried out 

under the responsibility of Siemens. All disconnectors for 

OCL operation are remote controlled except those feeding 

the tracks equipped with a movable conductor rail in 

the workshop area. They are operated manually only for 

safety reasons. 

5 Auxiliary power supply 

Beside the traction power and OCL supply the railway 

electrification contract covered the auxiliary power supply 

for the passenger stations as well as for the depot. 

Each at-grade station and the depot receive a 24 kV threephase 

connection from MEA via cables or overhead lines. The 

Suvarnabhumi station is fed by two power circuits from the 

independent New Bangkok International Airport Authority 

(NBIA) at 24 kV. The 24 kV medium voltage is transformed to 

three-phase 400 V to provide power for essential systems, e. 

g. train control, security systems, emergency lighting and nonessential 

loads e. g. elevators, depot workshop equipment, 

baggage handling system, under normal operation conditions. 

Equipment for safety-functions and essential operation 

is additionally supported by an Uninterruptible Power Supply 

(UPS), which is equipped with a battery support for four hours 

operation at full load such that any loss of normal power will 

be covered. To supply long-lasting interruptions of normal power, 

Diesel generator sets are installed to back-up operation 

on the essential equipment. They start automatically and take 

over the full load within 30 seconds. The largest generator at 

Makkasan station has a rated power of 1 200 kW. 

References 

[1] Weitlaner, E.; Schneider, E.: Bahnstromversorgung für die 

Stadtbahn BTS Bangkok. In: Glasers Annalen, 123 (1999) 

Vol. 6, pp. 253–260. 

[2] Weitlaner, E.: Bahnstromversorgung für das Bangkok Mass Transit 

System. In: Elektrische Bahnen, 97 (1999) Vol. 6, pp. 187–194. 

[3] Reichmann, T.: Simulation des Systems Oberleitungskettenwerk 

und Stromabnehmer mit der Finite-Elemente-Methode. 

In: Elektrische Bahnen 103 (2005), Vol. 1-2, pp. 69–75. 

Dipl.-Ing. Detlef Pfeffermann (46), studies of 

electrical engineering at Friedrich-Alexander 

Universität Erlangen; at Siemens AG in the area of 

railway electrification since 1994, Project manager 

for various railway electrification projects 

worldwide; Senior Project Manager IPMA. 

Address: Siemens AG, IMO CT EL S-2, 

Mozartstr. 33b, 91052, Erlangen, Germany; 

phone: +49 9131 7-25979, fax: 828-25979; 

e-mail: detlef.pfeffermann@siemens.com 


acrps 2011 – Oberleitungsanlagen 

Oberleitungen und Stromabnehmer – 

Entwicklungen bei der Deutschen Bahn 

Werner Krötz, Uwe Resch, Frankfurt 

Oberleitungen und Stromabnehmer bei der DB werden seit vielen Jahrzehnten in Zusammenarbeit 

mit der Industrie kontinuierlich weiterentwickelt und so an betriebliche Anforderungen 

und gesetzliche Rahmenbedingungen angepasst. Für Mehrsystemfahrzeuge im DC-Betrieb mit 

den Niederlanden wurden Schleifstücke für Betrieb bei Raureif neu gestaltet. Die Zuverlässigkeit 

und Montagefreundlichkeit der Armaturen für Rohrschwenkausleger wurden verbessert. 

Die TSI-Zertifizierung einer seit 40 Jahren verwendeten seitenhalterlosen Oberleitung wurde 

vorbereitet. Zur Lokalisierung von Kurzschlüssen im Oberleitungsnetz wurde eine alternative 

Lösung mit Komponenten aus der 50-Hz-Energieversorgung entwickelt. 

Development of overhead contact lines and pantograph components at Deutsche Bahn 

For many decades overhead contact lines and pantographs have been steadily developed and 

adjusted to the needs of operation and legal provisions by DB Engineering in cooperation with 

the industry. For multi-system vehicles operated at DC to the Netherlands contact strips were 

designed which are suited to operation with ice accretion at the contact wire. The reliability 

and installation friendliness of fittings for cantilevers were improved. The TSI certification of a 

contact line design without steady arms which has been utilized for forty years was initiated. To 

localize short circuits in overhead contact lines an alternative procedure adopting components 

from 50 Hz engineering was developed. 

Développements techniques aux caténaires et aux composants de pantographes à la Deutsche Bahn 

Depuis des dizaines d’années, la DB développe de manière continue ses caténaires et ses pantographes 

en collaboration avec l’industrie, afin de les adapter aux exigences de l’exploitation 

et aux dispositions légales. Pour les véhicules polycourants qui sont exploités en courant DC sur 

les relations avec les Pays-Bas, des frotteurs ont été développés pour fonctionner sur des caténaires 

givrés. La fiabilité et la facilité de montage des raccords des consoles articulées ont été 

améliorées. La certification TSI d’une caténaire sans bras de rappel utilisée depuis 40 ans a été 

préparée. Une solution alternative avec des composants de l’alimentation en 50 Hz a été mise 

au point pour localiser les courts-circuits sur le réseau caténaires. 

1 Einführung 

Oberleitungen und Stromabnehmer bei der Deutschen 

Bahn (DB) werden seit vielen Jahrzehnten kontinuierlich 

weiterentwickelt und so an betriebliche Anforderungen 

und gesetzliche Rahmenbedingungen angepasst. In diesem 

Artikel werden aktuelle Entwicklungen der letzten 

Jahre anhand der Schleifstücke für den DC-Betrieb, des 

Ersatzes von Gewinden durch kraftschlüssige Verbindungen, 

einer seitenhalterlosen Oberleitung und der Kurzschlussanzeige 

dargestellt. 

2 Schleifstücke für den DC-Betrieb 

Im ICE-Verkehr mit den Niederlanden kam es auf dem 

Abschnitt Arnheim – Emmerich in den letzten Jahren 


während der Wintermonate durch Raureif immer wieder 

zu erheblichen Schäden an den DC-Schleifstücken der 

Stromabnehmer. Die Folge war auf diesem Abschnitt bei 

diesen Bedingungen eine nicht akzeptable Häufung von 

Zugausfällen, so 26 Triebzüge im Winter 2008/2009. Liegen 

gebliebene Züge mussten auf der Strecke evakuiert 

und abgeschleppt werden. 

Ursache der Raureifbildung ist die durch die zahlreichen 

Gewässer in diesem Gebiet bedingte hohe Luftfeuchtigkeit, 

die bei Temperaturen um den Gefrierpunkt 

und insbesondere bei wenig Betrieb zu starkem Raureif 

an den Oberleitungsanlagen führt. Verstärkt wird dieser 

Effekt dadurch, dass auf diesem Streckenabschnitt nur der 

ICE3 elektrisch verkehrt. Die Folge wiederum ist starke 

Lichtbogenbildung zwischen Schleifstück und Oberleitung, 

die aerodynamisch bedingt vorzugsweise an der 

ablaufenden Seite des nachlaufenden Schleifstücks auftritt. 

Dabei entstehen im Schleifstück – beschleunigt durch 

211

Oberleitungsanlagen – acrps 2011 

Bild 1: Schnitt durch 

ein zerstörtes Schleifstück 

(Foto: Hoffmann 

Elektrokohle). 

die hohen Ströme im DC-Betrieb – Temperaturen über 

2 000 °C (Bild 1). Dadurch löst sich die Klebung zwischen 

der Schleifleiste aus Hartkohle und dem Trägerstück des 

Strom abnehmers, das Schleifstück bricht und der Träger 

aus Aluminium schmilz laut Hersteller im Intervall zwischen 

620 und 650 °C. In Bild 2 ist das Ergebnis zu sehen. 

Die ablaufseitige äußere Trägerkammer ist geschmolzen 

und vom Kleber finden sich ablaufseitig nur noch verbrannte 

Reste. Die galvanische Kupferschicht ist einerseits 

teilweise mit dem Aluminiumträger verschmolzen und 

hat sich andrerseits teilweise vom Kohlematerial gelöst. 

Die Abdichtung des Sensorkanals im Schleifstück, der Teil 

der automatischen Senkeinrichtung AS aller Stromabnehmer 

des ICE3 ist, ist damit zerstört und es tritt Luft aus. 

Dadurch senkt sich der Stromabnehmer, um Schäden an 

der Oberleitung zu vermeiden, und der Stromabnehmer 

ist nicht mehr funktionstüchtig. 

Wegen der Vielzahl der Zugausfälle wurde DB Systemtechnik 

von DB Fernverkehr beauftragt, hier eine Lösung zu 

entwickeln. In enger Abstimmung mit der Niederländischen 

Bahn und dem Schleifstückhersteller wurden verschiedene 

Lösungsvarianten untersucht und bewertet. Wegen der 

Bild 2: Durch Lichtbögen zerstörtes Schleifstück nach der Öffnung 

beim Hersteller (Foto: Hoffmann Elektrokohle). 

Bild 3: Vergleich bisherige (links) und neue Ausführung (rechts). 

1 Hartkohle, 2 Aluminiumträger, 3 Beplankung aus rostfreiem Stahl 

deutlich höheren Ströme und der generell erheblich geringeren 

Laufleistungen von Schleifstücken im DC-Betrieb waren 

hierbei gänzlich andere Randbedingungen verglichen 

mit Raureifproblemen im Wechselstrombetrieb zu betrachten. 

Hinzu kam die Vorgabe der Niederländischen Bahn, 

grundsätzlich Oberleitungen bei Raureif nicht zu beheizen, 

sondern eine Lösung zu suchen, die universell im gesamten 

DC-Netz zum Tragen kommt und keine zusätzlichen 

Infrastrukturmaßnahmen erfordert. Zusätzlich wurde gefordert, 

die TSI-Vorgaben hinsichtlich einer erforderlichen 

Schnellabsenkung bei Bruch des Schleifstücks einzuhalten. 

Außerdem bestand der Niederländische Infrastrukturbetreiber 

darauf, dass zusätzlich zur Klebung das Schleifstück 

geklemmt wird, da bei Raureif die hohen Temperaturen im 

Schleifstück auch auf der vergleichsweise kurzen Strecke 

zwischen Arnheim und Emmerich in jedem Fall zur Zerstörung 

der Klebung in der Mitte des Schleifstücks führen würden. 

Wegen der generell deutlich geringeren Laufleistung 

im DC-Betrieb wurde dies ebenso wie regelmäßige Inspektionen 

der Schleifstücke nach Fahrten bei Raureif in Kauf 

genommen. Die Modifikationen am Schleifstück sollten nur 

sicher stellen, dass Fahrten des ICE3 im DC-Bereich ohne 

Totalausfall zu Ende geführt werden konnten. 

Aufgrund dieser Vorgaben konzentrierten sich die 

Modifikationen auf ein Verstärken des Schleifstücks insbesondere 

zum Schutz des Aluminiumträgers und der 

Verbindung Schleifstück – Träger. 

Bild 3 zeigt die bisherige und die neue Ausführung. In 

Bild 4 ist in der neuen Ausführung der komplett aus der Kohle 

in den Aluminiumträger verlegte Luftkanal der automatischen 

Senkeinrichtung zu erkennen. Zusätzlich zur Klebung 

wird das Schleifstück auf dem Träger geklemmt. Dadurch 

war aber die im AC-Betrieb mittlerweile erfolgreiche Ausführung, 

den Träger auf drei Seiten mit Kohle zu umschließen 

und damit Schäden durch Einwirken der Lichtbögen direkt 

auf den Aluminiumträger zu vermeiden, nicht mehr möglich. 

Deshalb wurde hier abweichend eine Beplankung des 

Trägers mit Blechen aus nichtrostendem Stahl, die gegebenenfalls 

zusätzlich mit Aluminiumoxid als Schutz gegen die 

Lichtbögen beschichtet werden können, gewählt. In der Praxis 

zeigte sich, dass diese Stahlbleche bei den entstehenden 

Temperaturen und der langen Einwirkdauer im DC-Betrieb 

durch die Lichtbögen ebenfalls zerstört werden. Durch das 

höhere Gewicht der DC-Schleifstücke infolge der Stahlbeplankung 

verschlechtert sich das dynamische Verhalten des 

Stromabnehmers. Wegen der vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeiten 

auf den betroffenen DC-Strecken wirkt sich 

dies allerdings nur gering aus. Das deutlich reduzierte Ansprechverhalten 

der automatischen Senkeinrichtung wurde 

vom Niederländischen Infrastrukturbetreiber in Kauf genommen. 

Anders als beim bisherigen Schleifstück löst diese 

Ausführung der Senkeinrichtung nicht bereits bei Bruch oder 

Verlust der Kohle, sondern erst bei Bruch des Trägers oder 

Durchschleifen des Luftkanals nach Verlust der Kohle aus. 

Insgesamt ist diese Lösung an die Besonderheiten des 

DC-Betriebs mit hohen Strömen im Lichtbogen, vergleichsweise 

kurzer Standzeit im Normalbetrieb und Anforderungen 

des Infrastrukturbetreibers angepasst. Bei Betrieb 

unter Raureifbedingungen sind aber auch an den neuen 



Schleifstücken die Schäden erheblich (Bild 5). Das Ziel, 

die Standzeit bei Raureif für den Verkehr auf der Strecke 

Arnheim – Emmerich so weit zu verlängern, dass die Züge 

nicht bereits bei einer Fahrt ausfallen, wurde erreicht. 

Bild 4: Geändertes 

Schleifstück für 

DC-Anwendungen 

(Foto: Hoffmann 

Elektrokohle). 

3 Anwendung von 

Gewindeersatzarmaturen 

Bei der Entwicklung der Rohrschwenkausleger aus Aluminium 

wurden für die Befestigung der Armaturen an 

den Rohren die Gewindeverbindungen der bisherigen 

Stahlausleger beibehalten. Bei dieser konstruktiven Ausführung 

wird ein Zoll-Gewinde auf ein metrisches Rohr 

geschnitten. Durch den erforderlichen Kerndurchmesser 

des Gewindes entsteht eine Schwächung des Rohres. Um 

diese Schwächung zu begrenzen, muss die nicht genutzte 

Gewindelänge minimiert werden. Bei der Herstellung 

muss zudem der Auslauf des Gewindes sorgfältig ausgeführt 

werden, da sich sonst an dieser Stelle Risse bilden 

können. Die Herstellung und die Montage dieser Verbindung 

sind dadurch zeitintensiv und aufwändig. 

Zur Verbesserung dieser Konstruktion kann die formschlüssige 

Verbindung durch eine kraftschlüssige Verbindung 

ersetzt werden. Die Bilder 6 und 7 zeigen verschiedene 

konstruktive Lösungen. Bei der Montage muss 

das Rohr nur auf die entsprechende Länge geschnitten 

werden und kann direkt an der Armatur befestigt werden. 

Die Herstellung des Gewindes entfällt, wodurch ein 

Arbeitsgang eingespart wird. Bei der Behebung von Störungen 

ergibt sich dadurch ein kleiner Zeitgewinn. 

Bei der Verwendung einer kraftschlüssigen Verbindung 

ist zu beachten, dass die Spannkraft sich nicht verringern 

darf und die Verbindung sich dadurch lockert. Für die 

vorgestellten Lösungen wurden daher Schwingungs- und 

Rutschprüfungen durchgeführt. Dabei wurde geprüft, ob 

sich die Schraubverbindungen lockern und bei welcher 

Kraft das Rohr aus der Armatur heraus rutscht. 

Nach erfolgreicher Entwicklung wurde auf verschiedenen 

Strecken die Betriebserprobung durchgeführt. Die regelmäßige 

Prüfung ergab keine Lockerung der Klemmverbindungen, 

sodass die technische Freigabe ausgesprochen 

wurde. Die Strecke Lauf (Pegnitz) – Hartmannsdorf wurde 

mit den neuen Bauteilen ausgerüstet. 

Bild 5: Geändertes Schleifstück nach Fahrt bei Raureif 

(Foto: Hoffmann Elektrokohle). 

Bei der Elektrifizierung der Strecke 

Frankfurt – Fulda wurde im 

Schlüchterner Tunnel eine seitenhalterlose 

Oberleitung errichtet. 

Mit dieser speziellen Konstruktion 

konnte im vorhandenen Tunnelprofil 

eine Oberleitung angeordnet werden. Der alte 

Schlüchterner Tunnel steht zur Sanierung an. Dazu wurde 

eine zweite neue Tunnelröhre errichtet. Der alte Tunnel 

wird im Rahmen der Sanierung in einen eingleisigen 

Tunnel umgebaut. 

Im bisherigen Schlüchterner Tunnel war auch nach 

mehr als 40 Jahren Betrieb kein Fahrdrahtwechsel erforderlich. 

Die Stützpunkte der seitenhalterlosen Oberleitung 

sind einfach aufgebaut und können direkt an der 

Tunneldecke befestigt werden. Es sind keine Hängesäulen 

erforderlich, wodurch die Anzahl der Bauteile stark 

reduziert wird. Durch die guten Betriebserfahrungen und 

die einfache Bauweise soll im alten Tunnel wieder eine 

seitenhalterlose Oberleitung errichtet werden. Durch 

den Verzicht auf Seitenhalter kann die Oberleitung nur 

auf der geraden Strecke ausgeführt werden. Dieser Nachteil 

ist aber im geraden bisherigen Schlüchterner Tunnel 

nicht von Bedeutung. 

4 TSI-Zertifizierung 

der seitenhalterlosen 

Oberleitung 

Bild 6: Gewindeersatzarmatur mit Bügelschraube. 

Bild 7: Gewindeersatzarmatur mit Klemmdeckel. 


213


Tabelle 1: Aufbau der seitenhalterlosen Oberleitung. 

zwei Fahrdrähte Cu AC-100, Spannkraft je 10 kN 

Tragseil BzII 50, Spannkraft 10 kN 

maximale Fahrgeschwindigkeit 160 km/h 

Fahrdrahtspreize im Stützpunktbereich 

kleinste Systemhöhe 680 mm 

Stützpunktabstand 28 m bis 40 m 

Bild 8: Aufbau der seitenhalterlosen Oberleitung. 

Kein Radius 

Die wesentlichen Parameter der Oberleitung sind 

in Tabelle 1 zusammengefasst. Die beiden Fahrdrähte 

werden an einem Tragseil mit Hängern befestigt. Um 

einen Zick-Zack des Fahrdrahtes zu erreichen, wird im 

Bereich des Stützpunktes eine Spreize zwischen den 

beiden Fahrdrähten eingebaut. Bild 8 zeigt den grundsätzlichen 

Aufbau. 

Der alte Schlüchterner Tunnel liegt auf einer TSI-ENE- 

HGV-Strecke der Kategorie III, sodass eine TSI-Zertifizierung 

der Oberleitung erforderlich ist. Zur Zertifizie- 

Bild 9: Lokalisierung von Kurzschlüssen mit Kurzschlussmeldewandlern. 

rung wurde die spezielle Anordnung der Oberleitung 

nachgebildet und Simulationsrechnungen mit zwei verschiedenen 

Stromabnehmertypen und 160 km/h Fahrgeschwindigkeit 

durchgeführt. Weiterhin wurden an der 

bestehenden Oberleitung Messfahrten durchgeführt und 

die Ergebnisse der Simulationsrechnung grundsätzlich 

bestätigt. Die Kriterien gemäß TSI ENE HGV, Abschnitt 

4.2.16.1, für die Kontaktkräfte werden eingehalten. 

Der Raum für den Anhub des Seitenhalters (TSI ENE HGV, 

Abschnitt 4.2.16.1) und die maximale Bewegung der Kontaktpunkte 

(TSI ENE HGV, Abschnitt 4.2.17) kann anhand 

der statischen Eigenschaften der Oberleitung geprüft werden. 

Die maximale Elastizität der seitenhalterlosen Oberleitung 

beträgt beim maximalen Stützpunktabstand in 

Feldmitte 0,33 mm/N. Bei 95 N mittlerer Andruckkraft des 

Stromabnehmers ergibt sich maximal 31 mm Anhub. Im 

Stützpunktbereich ist durch die höhere Steifigkeit ein kleinerer 

Anhub zu erwarten. Für die Konformitätsbewertung 

kann der ungünstige Wert 31 mm verwendet werden. 

An den Stützpunkten der seitenhalterlosen Oberleitung 

ist kein Seitenhalter vorhanden, sodass die Forderungen 

der TSI immer erfüllt werden. Es muss jedoch ein 

ausreichender Raum für den Durchgang des Stromabnehmers 

vorhanden sein. Die Systemhöhe der seitenhalterlosen 

Oberleitung beträgt mindestens 680 mm. Für 

die Aufhängung des Tragseils mit einer Rolle ist 290 mm 

Raumbedarf erforderlich, sodass mit mindestens 390 mm 

ausreichend Raum zum Durchgang des Stromabnehmers 

zu Verfügung steht. 

Die vertikale Bewegung des Kontaktpunktes darf bei 

Strecken der Kategorie III nicht mehr als 80 mm betragen. 

Der Anhub in Feldmitte beträgt rund 31 mm und ist am 

Stützpunkt geringer. Die zulässige vertikale Bewegung 

wird nicht einmal zu 50 % ausgenutzt, sodass die Kriterien 

nach TSI ENE HGV, Abschnitt 4.2.17, erfüllt werden. 

5 Lokalisierung von Kurzschlüssen im 

Oberleitungsnetz 

Bild 10: Anwendung von Kurzschlussanzeigern bei Oberleitungsanlagen. 

1 Oberleitungsmast, 2 Schalterantrieb, 3 Masttrennschalter, 4 Wandler, 

5 Kurzschlussanzeiger, 6 Radio-GSM-Reporter 

Im Oberleitungsnetz der DB treten durch Blitzeinschläge, 

umherfliegende Teile oder durch Tiere rund 15 000 Kurzschlusswischer 

je Jahr auf. Beschädigungen durch den 

Lichtbogen können an Isolatoren oder anderen Bauteilen 


nicht ausgeschlossen werden, sodass eine Begehung der 

Strecke zur Lokalisierung des Kurzschlussortes und Prüfung 

der Anlage erforderlich ist. 

Zur Reduzierung des Aufwandes für die Begehung der 

Strecke werden im Oberleitungsnetz Wandler eingesetzt 

(Bild 9). Diese Wandler können an den Querkupplungen 

der beiden Richtungsgleise eingebaut werden. 

Zur Reduzierung des Aufwandes für die Begehung der 

Strecke könnten die Wandler verdichtet angeordnet werden, 

Diese Verdichtung kann nur dort vorgenommen werden, 

wo die zur Übertragung der Meldung erforderlichen 

Kabel vorhanden sind. Weiterhin ist eine Traverse zur Befestigung 

des Wandlers am Oberleitungsmast notwendig. 

In der 50-Hz-Energieversorgung werden zur Lokalisierung 

von Kurzschlüssen kleine Kurzschlussanzeiger 

verwendet. Die Geräte werden einfach auf das Leiterseil 

geklemmt. Meldungen werden drahtlos zu einer Sendeund 

Empfangseinheit übertragen. Diese Einheit sendet 

bei einem Ereignis die Meldung über GSM zur Leitstelle, 

sodass keine Verlegung zusätzlicher Kabel erforderlich 

ist. Bild 10 zeigt die bisherige Ausführung und die 

vorgesehene Anwendung der Kurzschlussanzeiger bei 

Oberleitungsanlagen. 

Nachteil dieser Art der Übertragung ist die Energieversorgung 

durch Batterie. Für die Batterien werden mehr 

als fünf Jahre Lebensdauer angegeben. Ein Wechsel der 

Batterien kann im Rahmen der normalen Fristen durchgeführt 

werden. Eine zusätzliche Inspektion ist dadurch 

nicht erforderlich. 

Für den Einsatz der Kurzschlussanzeiger im Oberleitungsnetz 

müssen die spezifischen Ansprechwerte festgelegt 

und die Betriebstauglichkeit nachgewiesen werden. 

Die Ansprechwerte und Einstellungen wurden mit dem 

Hersteller abgestimmt, sodass als nächster Schritt die Betriebserprobung 

an auffälligen Stellen im Oberleitungsnetz 

durchgeführt werden kann. 

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Reduktion der Bauteile-Vielfalt 

in Oberleitungsanlagen 

Rico Furrer, Urs Wili, Bern 

Eine Verringerung der Bauteile-Vielfalt bei Oberleitungsanlagen kann Vorteile bringen, wobei 

dennoch auch mit der kleineren Zahl von Bauteilen die meisten Anwendungsfälle abgedeckt und 

auch neue Anforderungen erfüllt werden können. Bauteile-Lieferanten, Infrastruktur-Ersteller 

und Infrastruktur-Betreiber haben dabei ganz unterschiedliche Ziele und Anforderungen. Bis 

auf wenige Ausnahmen fehlt eine Vereinheitlichung der Schnittstellen der Oberleitungsbauteile. 

Reducing the diversity of overhead contact line components 

Reducing the number and the diversity of components in an overhead contact line system can be 

beneficial, and even with a reduced number of parts a variety of applications can be covered. Aims 

and objectives of suppliers, sponsors and maintainers may be different. With some exceptions a 

harmonisation of interfaces between the modules of an overhead contact line is still missing. 

Réduction de la diversité des composants d’une caténaire 

Une réduction du nombre et de la diversité des composants d’une caténaire peut être utile tout 

en sauvegardant la possibilité de couvrir un vaste champ d’applications. Les exigences et les objectifs 

des fournisseurs du matériel, des réalisateurs des installations ainsi que des services d’entretien 

peuvent être divergents. À certaines exceptions près, une harmonisation de différentes 

interfaces entre les modules d’une caténaire fait encore défaut. 

1 Einführung 

Technische Systeme kennen bestimmte Lebensphasen, die in 

ähnlicher Form und Abfolge immer wieder einmal vorkommen: 

Ein neues System wird technisch machbar, wie zum 

Beispiel die elektrische Zugförderung vor 130 Jahren [1], 

es wird an Prototypanlagen ausprobiert (Beispiel Siemens, 

1879), es erreicht eine gewisse Betriebstauglichkeit (Beispiel 

Versuche Marienfelde – Zossen), wird verfeinert und verbessert, 

bis es einen Stand der technischen Reife erlangt, in 

dem weitere Verbesserungen schwierig oder teuer werden 

(Beispiel Einheitsfahrleitung 1930). Dann wird das System 

nur noch betrieben, wobei versucht wird, den Aufwand für 

Betrieb und Erhaltung auf ein Minimum zu reduzieren. 

In den ersten Lebensphasen wird die Zahl der Bauteile, 

aus denen das System aufgebaut ist, ständig zunehmen, 

weil die Anforderungen noch unzureichend erfüllt sind 

oder weil neue Forderungen auftauchen, die man auch 

noch abdecken möchte. 

Sobald das System einigermaßen komplett und betriebssicher 

ist, wird man versuchen, die Lebensdauer seiner 

Komponenten zu erhöhen und die Zahl verschiedener 

Komponenten zu verringern, um die 

Lagerbestände zu reduzieren und 

schneller umzuschlagen sowie die Störungsintervention 

zu vereinfachen. 

Neue, gesteigerte Anforderungen 

rufen nach neuen Systemen und damit 

meist anderen Bauteilen. 

2 Lebensphasen bei 

Oberleitungen 

Bild 1: Objekt-Bauteile und deren Einzelteile am Beispiel eines Fahrleitungs-Schwenkaus legers. 

Die technischen Lebensphasen bei 

Oberleitungen folgen durchaus 

ebenfalls den genannten Grundsätzen: 

Höhere Fahrgeschwindigkeiten 

verlangen voll-nachgespannte 

Kettenwerke, und diese neuen Sys- 



teme verwenden neue Bauteile wie die Re 160 mit 

ihren Rohr-Schwenk-Auslegern. Das „stabil“ gehaltene 

Bauteilsortiment der Re 75 muss erweitert werden um 

die neuen Bauteile der Re 160, der Re 200, der Re 250, 

der Re 330 und so weiter. Damit sind die Entwicklungsabteilungen 

angesprochen. 

Der Infrastruktur-Betreiber hat möglicherweise eine 

andere Sicht der Dinge: Er möchte ein Minimum verschiedener 

Bauteile am Lager halten; und den beschränkten 

Platz auf dem Störungsinterventions-Fahrzeug möchte er 

mit Komponenten belegen, mit denen er möglichst jeden 

Fall abdecken kann. 

Ganz andere Ziele hat der Hersteller und Lieferant 

von Bauteilen. Je größer sein Sortiment ist, desto mehr 

Umsatz kann er machen, weil er mehr Kundenwünsche 

zu erfüllen in der Lage ist. Immerhin hat auch er ein Interesse, 

nur gängige Artikel am Lager zu halten und den 

Lagervorrat rasch umzuschlagen. 

Daraus sind also folgende, zum Teil widersprüchliche 

Ziele für neue oder zu modifizierende technische Systeme 

zu erkennen: 

• möglichst wenige, dafür universell einsetzbare Bauteile 

mit dem Ziel kleinerer Lager und einfacherer Störungsintervention 

• möglichst gut an den Verwendungszweck angepasste 

Bauteile für Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer 

zum Preis einer Vielzahl von Bauteilen 

• ein großes Sortiment, um viele Kundenwünsche abzudecken 

Alle diese Forderungen sind „berechtigt“, aber wie 

bringt man sie unter einen Hut? 

3 Was ist Bauteile-Vielfalt überhaupt? 

Für die folgenden Betrachtungen lässt sich die Oberleitung 

darstellen als ein Gebilde, das zusammengesetzt ist 

aus verschiedenen Baugruppen oder Komponenten, aus 

Fundamenten, Masten, Auslegern und Querträgern sowie 

Kettenwerken und Leitungen. 

Diese Objekte bestehen aus mehreren Bauteilen. Bei 

dem Beispiel eines Auslegers (Bild 1) sind dies Auslegerrohr, 

Stützrohr, Strebenrohr, Seitenhaltertragrohr, Rohrverbindungen, 

Drehgelenk Ausleger, Isolator, Tragseilbock, 

Abzugarm, Seitenhalter. 

Auch diese Bauteile können wieder aus verschiedenen 

Einzelteilen bestehen, wie am Beispiel der Tragseilklemme 

dargestellt. 

Bauteile oder Einzelteile können in einer Baugruppe 

mehrfach, an verschiedenen Stellen und in verschiedener 

Funktion vorkommen. Die Zahl der Bauteil-Typen kann 

dann kleiner sein als die Zahl der Bauteile in einer Baugruppe. 

So kommt zum Beispiel im Schwenkausleger nach 

Bild 1 der Isolator zweimal vor, wobei er einmal auf Druck 

und das andere Mal auf Biegung und Zug beansprucht ist. 

An Bauteile werden mehrere Anforderungen gestellt, 

nämlich 


• physikalische Anforderungen, wie mechanische, thermische, 

elektrische Eigenschaften, 

• Marktanforderungen nach Lebensdauer, Sicherheit, 

Zuverlässigkeit, Ästhetik, Kosten, 

• Funktionsanforderungen, wie Modularität, Größe, 

Stückzahl, und 

• Forderungen nach Qualität, Servicefreundlichkeit, Rezyklierbarkeit. 

Die Gestaltung der Bauteile versucht, diesen Forderungen 

gerecht zu werden. Dabei werden die verschiedensten 

Werkstoffe und Bearbeitungs- und Verbindungsmethoden 

angewendet. 

4 Reduktion der Bauteile-Vielfalt – wozu? 

Das Beherrschen der Produktkomplexität ist ein anerkanntes 

Mittel zur Kostensenkung. So beschäftigt sich zum Beispiel 

bei BMW ein Vollzeit-Ingenieur mit der Aufgabe, die 

1,3 Mio. verschiedenen Schraubverbindungen in Produkten 

des Konzerns auf 2 500 zu reduzieren [2]. Und der bedeutende 

Schraubenhersteller Bossard bietet auf dem Internet 

eine Web-Applikation, welche die möglichen Einsparungen 

durch eine Verringerung der Schraubentypen errechnet [3]. 

Der Komplexitätsgrad eines Systems bemisst sich einerseits 

nach seiner Veränderlichkeit und Vieldeutigkeit, anderseits 

nach der Vielzahl und Vielfalt seiner Elemente [4]. 

Im Vergleich zu den Produkten der Automobil-Industrie 

oder zu den Eisenbahn-Sicherungsanlagen haben Oberleitungsanlagen 

einen geringeren Komplexitätsgrad und, 

in Bild 2 durch die Größe der Ellipsen angedeutet, als Produkt 

eine geringere wirtschaftliche Bedeutung. 

Dennoch muss die Verringerung der Komplexität auch 

bei Oberleitungen ein Thema sein! Im DB-Zeichnungswerk 

umfasst jede der Regelbauarten zwischen 2 000 und 3 000 

Zeichnungen; selbst in einer Firma der KMU-Kategorie 

(kleine und mittlere Unternehmen) entstehen jedes Jahr 

zwischen 500 und 800 neue Zeichnungen (Bild 3), und die 

Zahl der in der Lagerdatei gespeicherten Artikel ist inzwischen 

auf über 15 000 gewachsen. 

Bild 2: Beispielhafte Darstellung des Komplexitätsgrads von Systemen. 

F Fahrleitungen 

S Eisenbahn-Sicherungsanlagen 

„Autos“ Kraftfahrzeuge 

217


durch den technischen Fortschritt, zum 

Beispiel durch neuartige Werkstoffe 

oder neue Bearbeitungsmethoden. 

Eher selbst gemachte Treiber sind: 

• Anwendung verschiedener Werkstoffe 

– Cu/Al Verdoppelung der Klemmensortimente 

– Stahl/Beton/Holz bei Masten 

Ver vielfachung der Befestigungselemente 

• Unterschiedliche Bauformen für 

gleichartige Bauteile 

– je Rohrdurchmesser andere Klemmen 

– jede Jochbauart mit anderen Befestigungsteilen 

Bild 3: Zunahme der Anzahl der Oberleitungs-Bauteile, gemessen an der Zahl der jährlich 

erstellten Zeichnungen einer auf Oberleitungen spezialisierten KMU im Vergleich zur Anzahl 

Oberleitungs-Zeichnungen in Deutschland 1947 [5]. 

6 Verringerung der 

Vielfalt – wie? 

Dabei ist der Begriff „Zeichnung“ noch etwas näher zu 

betrachten: 

Häufig wird in einer einzigen Zeichnung eine ganze 

Reihe von gleichartigen Bauteilen verschiedener Größe 

zusammen mit dazu gehörigen Anschlussteilen zusammengefasst. 

Früher ergaben sich so großformatige Blätter 

der Größe A2 bis A0, heute umfasst eine Zeichnungsnummer 

mehrere Seiten, meist vom Format A3 oder A4. 

5 Treiber der Vielfalt 

Treiber dieser Vielfalt sind einerseits echte Notwendigkeiten, 

anderseits sind sie von den Fachleuten des Oberleitungsbaus 

aus verschiedenen Gründen selbst gemacht. 

Zu den ersteren zählen veränderte Anforderungen an die 

Oberleitungen und ihre Funktion durch die Vielzahl der Stromsysteme, 

unterschiedliche Wippenbreiten der Stromabnehmer, 

eine Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit, Zahl und Abstand 

der Stromabnehmer und so weiter sowie neue Möglich keiten 

Tabelle 1: Wege zur Senkung der Bauteile-Vielfalt und deren 

Umsetzung. 

Wege nach [6] 

Umsetzung bei Oberleitungen 

Modularisierung der Produkte Module könnten etwa sein: 

tragen, halten, isolieren, spannen, 

leiten 

Aufbau eines Baukasten systems 

Erhöhung des Anteils der 

Gleichteile und Mehrfach-Verwendungsteile 

Verschiebung des Freeze Points 

an das Ende der Wertschöpfungskette 

Entwicklung von Plattformstrategien 

Sortimente von Fundamenten, 

Masten, Querträgern etc. 

einheitliche Schraubengrößen, 

im Übrigen noch Optimierungspotenzial 

Oberleitungssysteme leben 

Jahrzehnte wird Freeze Point 

je erreicht? 

nach Speisesystem AC, DC; 

nach Spannung, nach Fahrgeschwindigkeit 

Wege zur Reduktion der Vielfalt sind in der Literatur zu 

finden. Tabelle 1 zeigt eine Auswahl solcher Wege nach 

[6] und Möglichkeiten zur Umsetzung. 

Als Lösungsvarianten bieten sich bei Oberleitungen an: 

• „Einfrieren“ einer technischen Lösung über längere Zeit 

und dann Einführung einer neuen Lösung mit „Quantensprung“; 

Beispiel SNCF, die „französische Lösung“ 

• verstellbare, anpassbare Bauteile, die ganze Anwendungsbereiche 

abdecken; Beispiel SBB, verstellbare Spurhalter 

• modulartiger Aufbau der Systeme, sodass eine Anlage 

aus den am besten geeigneten Modulen zusammengesetzt 

werden kann; Beispiel SBB, Rohrausleger mit 

Rohrdurchmesser 70 mm für Bauart mit festem (N-Fl) 

und Bauarten mit nachgespanntem (R-Fl) Tragseil 

• einheitliche Schnittstellen zwischen den Komponenten; 

Beispiel Fahrdraht nach EN 50149; aber „Sündenfall“: 

Typen A und B 

Für die Lieferanten gilt eine andere Fragestellung: 

• Welches ist das kleinste Sortiment, das die größte Zahl 

der Kundenwünsche abdeckt? (Beispiel: Hänger) 

• Für welche Normteile, also Teile, die beim betreffenden 

Kunden Norm sind, ist der Kunde bereit, Alternativen 

einzusetzen? (Beispiele: Ausleger, Kunststoff-Isolatoren) 

• Welche Neuerungen sind Erfolg versprechend? Ist ihr Nutzen 

so offensichtlich, dass der Kunde sofort zugreift oder 

sind zuerst Versuche nötig? Welcher Kunde ist zu welchen 

Bedingungen bereit, solche Versuche durchzuführen? 

(Beispiel: Stromschiene für hohe Geschwindigkeiten) 

Einheitliche Schnittstellen zwischen den Modulen fördern 

die Verwendung von Gleichteilen. Im Bereich der 

Normung sind bereits große Anstrengungen in dieser 

Richtung unternommen worden. So kennt die EN 50149 

noch zwei verschiedene Rillenformen für Fahrdrähte, aber 

immerhin noch fünf verschiedene Querschnittsflächen und 

zwei verschiedene Formen, rund und flach. Wenn auch 



Bild 4: Rillenfahrdrähte nach EN 50149 und, 

farblich hervorgehoben, Möglichkeiten zur 

Reduktion der Artenvielfalt auf drei Querschnitte 

flacher Form. 

Bild 5: Feld an Auslegerbauarten nach Anzahl von Bauteilen und Bauteiltypen. 

anzuerkennen ist, dass eine Sortimentsreduktion während 

einer mehrjährigen Übergangsfrist zu neuen Schnittstellen 

führte, wäre langfristig dennoch eine Reduktion auf eine 

Form und vielleicht drei Querschnitte anzustreben (Bild 4). 

Ein weiteres Beispiel sind Ausleger. Hier hat die Kreativität 

der Fahrleitungskonstrukteure freie Bahn, und so ist 

eine große Vielzahl von Bauarten entstanden. Wenn es nur 

schon gelänge, die Rohrdurchmesser zu vereinheitlichen, 

ließe sich das Sortiment der Klemmen drastisch verkleinern! 

Bild 5 zeigt die „Auslegerlandschaft“, die Vielfalt nach 

Anzahl und Typen von Bauteilen für ausgewählte Auslegerbauarten 

aus Deutschland und der Schweiz. 

[2] Schuh & Co GmbH.: Beherrschen Sie Ihre Produktkomplexität! 

http://www.schuh-group.com/de/Broschueren/Beherrschen_ 

Sie_Ihre_Produktkomplexit%C3%A4t.pdf 

[3] Bossard Group: http://www.bossard.com/tools/cost_savings/ 

index.cfm 

[4] Grossmann, Ch.: Komplexitätsbewältigung im Management, 

Anleitungen, integrierte Methodik und Anwendungsbeispiele, 

Dissertation Hochschule St. Gallen, 1992. 

[5] Schwach, G.: Oberleitungen für hochgespannten Einphasenwechselstrom 

in Deutschland, Österreich und der Schweiz, 

Eigenverlag Furrer+Frey, Bern, und Wetzel-Druck, Villingen- 

Schwenningen, 1989. 

[6] Gerberich, C. W.: Neue Herausforderungen an das Management 

und das Unternehmenscontrolling. In: Praxishandbuch 

Controlling, Betriebswirtschaftlicher Verlag Dr. Th. Gabler/GWV 

Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2005. 

7 Schlussfolgerungen 

Eine Reduktion der Bauteile-Vielfalt ist auch bei Oberleitungsanlagen 

sinnvoll. Sie kann zu Kostensenkungen und 

Vereinfachungen führen. 

Bei den Oberleitungen ist der größte Nutzen wohl zu 

erwarten durch 

• weniger Nachweise, 

• geringere Modellkosten, 

• einfachere Lagerhaltung, 

• geringeren Instruktionsaufwand für Montage und Instandhaltung 

sowie 

• einfachere Störungsbehebung. 

Zur Umsetzung sind Schnittstellen zu reduzieren und 

zu vereinheitlichen, die Wippenbreiten zu vereinheitlichen 

und die Normen zu straffen. 

Literatur + Links 

[1] Liebig, A.: Geschichtliche Entwicklung der Fahrleitung. In: Der 

Eisenbahningenieur (2010), H. 9/10, S. 132−140. 

Dipl.-Elektroingenieur ETHZ Urs Wili (67), 

Studium an der ETH Zürich; ab 1970 Ingenieur 

bei der Brown Boveri AG in Oerlikon und 1973 

bei der Sektion Fahrleitungen des Kreises 2 der 

SBB in Luzern; ab 1976 Sektionschef Fahrleitungen, 

später Chef der Abteilung elektrische 

Anlagen bei der Baudirektion SBB in Bern; 1999 

Leiter Kundenbeziehungen bei Telecom SBB; ab 

2000 Leiter des Ingenieurbüros und seit 2004 

Senior Consultant und Mitglied der Geschäftsleitung 

der Furrer+Frey AG, Bern; Mitglied der 

Expertenkammer von Swiss Engineering STV. 

Adresse: Furrer+Frey AG, Thunstr. 35, 3000 Bern 

6, Schweiz; 

Fon: +41 31 357-6132, Fax: -6100; 

E-Mail: ubwili@furrerfrey.ch 

Dipl.-Ing. Rico Furrer (33), Studium an der ETH 

Zürich; ab 2004 Bauleitender Ingenieur bei 

Losinger Construction AG in Bern, dann 

Projektleiter; seit 2009 Bereichsleiter Entwicklung 

und Konstruktion und Mitglied der 

Geschäftsleitung der Furrer+Frey AG, Bern. 


Fon: +41 31 357-6176, Fax: -6100; 

E-Mail: rfurrer@furrerfrey.ch 


219

Zulassung und Normen – acrps 2011 

Oberleitungsanlagen nach TSI Energie 

– Planung und Abnahme 

Kai Schnadhorst, Essen; Heinz Tessun, München 

Vergleich der Ausgaben 2002 und 2008 der technischen Spezifikation für die Interoperabilität 

(TSI) des Teilsystems „Energie“ des transeuropäischen Hochgeschwindigkeitsbahnsystems, Auswirkungen, 

besonders des zulässigen Windabtriebes, auf die Standardoberleitungen der Deutschen 

Bahn (DB). Planung, Genehmigung, Ausführung und Abnahme einer Oberleitung nach der TSI. 

Overhead contact lines according to TSI Energy, installation design and technical acceptance 

Comparison of the issues of 2002 and 2008 of the technical specification for interoperability relating 

to the „energy” sub-system of the trans-European high-speed rail system (TSI) influences, 

especially of the permissible wind deviation to the standard overhead contact line of Deutsche 

Bahn (DB). Installation design, acceptance, construction and technical approval of an overhead 

contact line in accordance with TSI. 

Installations caténaires en conformité avec TSI Energie, conception et réception 

Comparaison des éditions 2002 et 2008 des spécifications techniques pour l’interopérabilité (TSI) 

du sous-système „énergie“ du système ferroviaire transeuropéen à grande vitesse, influences, 

notamment du désaxement admissible de la caténaire sous l’action du vent, sur les installations 

caténaires standard de la Deutsche Bahn (DB). Conception, autorisation, exécution et réception 

d’une caténaire en conformité avec TSI. 

1 Einführung 

Im Mai 2002 wurde erstmals eine für alle Länder der 

Europäischen Union gültige technische Spezifikation des 

Teilsystems „Energie“ (TSI ENE) für die transeuropäischen 

Hochgeschwindigkeitsbahnsysteme veröffentlicht. Im 

März 2008 erschien die Revision als überarbeitete Version, 

womit die Gültigkeit der TSI ENE 2002 aufgehoben wurde. 

Hat die Fachwelt über die Auslegung und Lesart der TSI 

von 2002 so langsam eine einheitliche Lesart gefunden, so 

bringt die TSI ENE 2008 erneut Bewegung in dieses Thema. 

Durch die Direktive 96/48/EG und die daraus resultierenden 

TSI ENE 2002 wurde die Aufgabenteilung zwischen 

den Aufsichtsbehörden festgelegt, auf der nationalen 

Ebene das Eisenbahn-Bundesamt (EBA) und auf der 

europäischen Ebene die Benannten Stellen, beispielhaft 

sei hier das Eisenbahn-Cert (EBC) genannt. Beide Behörden 

sind in ihren Verfahrensabläufen aufeinander 

abgestimmt, um einen reibungslosen Prüf- und Genehmigungslauf 

bis hin zur Abnahme und Inbetriebsetzung der 

Anlagenteile zu gewährleisten. 

Beim Vergleich der TSI ENE 2002 und 2008 stellt man 

schnell schon rein formale Änderungen fest. So werden 

die Anhänge G bis K bei der neuen Ausgabe nicht mehr 

verwendet, teilweise wurden sie in den Spezifikationstext 

übernommen, meistens hat man jedoch auf vorhandene 

Dokumente verwiesen. Auch die Anhänge M bis Q sind 

nicht mehr vorhanden, der Anhang L enthält eine Liste 

von offenen Punkten. Die grundlegenden Anforderungen 

sind im Großen und Ganzen geblieben, wurden jedoch im 

Detail präzisiert und teilweise auch verändert. 

Von besonderer Bedeutung sind die Regelung über 

den zulässigen Windabtrieb in Verbindung mit dem Euro- 

Stromabnehmer sowie die Auswirkungen auf die Planung 

und Abnahme der Oberleitungsanlagen. 

Die TSI ist auf der Web-Site (www.eisenbahn-cert.de) 

des EBC über den Link „Service“ und „Technische Spezifikationen 

(TSI)“ einzusehen und auszudrucken. 

2 Prozessablauf von der Planung über 

die Abnahme bis zur Inbetriebnahme 

In den Prozessablauf für die Errichtung und Umgestaltung 

von Anlagen im Bereich der Signal-, Telekommunikations- 

und Elektrotechnischen Anlagen wurden durch die 

TSI ENE 2002 weitere Schritte implementiert. Beispielhaft 

kann hier der Punkt der Abnahme nach den Kriterien der 

TSI genannt werden (Bild 1). Um zu prüfen, ob diese auf 

europäischer Ebene getroffenen Festlegungen umgesetzt 

werden, wurden benannte Stellen wie das EBC geschaffen, 

die diese Aufgabe wahrnehmen. 

Entscheidende Weichenstellungen für den weiteren 

Verlauf des Projektes werden schon zum Zeitpunkt der 

Entwurfsplanung getätigt. Gerade in diesem Stadium des 


acrps 2011 – Zulassung und Normen 

Projektes ist es erforderlich, Klarheit 

über die Aufgabenstellung zu erlangen. 

In dieser Phase ist es hilfreich, 

eine Abstimmung mit den zuständigen 

Behörden zu erwirken. 

Die im Rahmen der Ausführungsplanung 

vom Betreiber zu stellende 

Bauvoranzeige nach der gültigen 

Verwaltungsvorschrift für die 

Bauaufsicht über Signal-, Telekommunikations- 

und Elektrotechnische 

Anlagen (VV BAU-STE) enthält signifikante 

Bestandteile, die den weiteren 

Ablauf maßgeblich beeinflussen. 

Durch die notwendigen Angaben zur 

Streckenkategorie wird selektiert, ob 

alleinig die nationale Behörde zuständig 

ist oder die europäische Behörde 

mit eingebunden wird. 

Sollte letzteres der Fall sein, wird durch den Betreiber 

ein Antrag auf EG-Prüfung bei der jeweiligen benannten 

Stelle gestellt. Dieser Antrag hat das Ziel, zu verdeutlichen, 

dass alle Anlagenteile und zertifizierten Bauarten, die für 

die Errichtung oder den Umbau der Anlage Verwendung 

finden, den Ansprüchen der aktuellen TSI genügen. 

Vor Beginn der Bauausführung wird dem EBA der 

Baubeginn der Maßnahme angezeigt. Zum Abschluss der 

Baumaßnahme wird das EG-Prüfheft der betreffenden 

Anlage eingereicht. 

Dies sind im Wesentlichen die nachfolgend aufgeführten 

Inhalte: 

• Das EG-Prüfheft mit den Angaben zum Infrastrukturregister 

(Angaben zur Bestandsanlage sowie zum Inbetriebnahmezeitpunkt) 

• Angaben zur Instandhaltung der Oberleitungsanlagen, 

sowie der Anlagen des Energieversorgers (z.B. DB 

Energie) 

• Liste der verwendeten Interoperabilitätskomponenten 

• Angaben zu den beteiligten Firmen 

• Verzeichnis der dem Heft beigefügten Unterlagen: 

– Allgemeines 

– Planunterlagen 

– Streckenspeise- und Schaltpläne 

– Fahrdrahtlagemessung 

– Energieversorgung 

– Nachweise des Berührungsschutzes 

– Lichtraumprofilmessung 

Nach Sichtung und erfolgreicher Prüfung der eingereichten 

Unterlagen wird durch die benannte Stelle die 

EG-Entwurfsprüfbescheinigung ausgestellt. Durch die EG- 

Prüfbescheinigung wird dokumentiert, dass bei der Planung 

der Anlage die Vorgaben der TSI Berücksichtigung 

gefunden haben. 

Durch den Betreiber wird die Anzeige zur Abnahmeprüfung 

gestellt, und der Prozessschritt der Abnahme 

inklusive der zu prüfenden Parameter nach TSI kann 

beginnen. Die Anlage wird dann nach Fertigstellung 

durch bestellte Abnehmer begutachtet und geprüft. Bei 

Bild 1: Prozessablauf für die Planung und Abnahme von STE-Anlagen nach VV-IST. 

erfolgreicher Abnahme wird durch den Inbetriebnahmeverantwortlichen 

des Betreibers der Anlage, der Antrag 

auf Erteilung einer Inbetriebnahmegenehmigung an das 

EBA gestellt. Dieser Antrag enthält die von der benannten 

Stelle ausgestellte EG-Prüfbescheinigung. 

Das EBA erteilt im Falle erfolgreicher Prüfung der eingereichten 

Unterlagen die Inbetriebnahmegenehmigung. 

Den Abschluss bildet die Inbetriebnahmeanzeige durch 

den Inbetriebnahmeverantwortlichen und die Übergabe 

der Anlage an den Betreiber. 

Vorstehend beschriebenes Verfahren hat Gültigkeit für 

die im Infrastrukturregister des Betreibers auf der Grundlage 

der Leitlinien zum Transeuropäischen Netz (TEN) 

gekennzeichneten Strecken der Kategorie I–III. 

Die folgenden beispielhaft aufgeführten Projekte im 

Bereich der Deutschen Bahn fallen in diese Kategorien: 

• ABS/NBS Hamburg/Bremen – Hannover (Y-Trasse) 

• ABS Oberhausen – Emmerich – Grenze (D/NL) 

• ABS Dresden – Berlin 

• NBS Nürnberg – Erfurt – Halle/Leipzig (VDE 8) 

• ABS/NBS Hanau – Gelnhausen – Fulda 

• ABS/NBS Karlsruhe – Basel 

• ABS/NBS Stuttgart – Ulm – Augsburg 

• ABS München – Kiefersfelden – Grenze (D/A) 

Alle vorstehenden Projekte haben Anforderungen im Geschwindigkeitsband 

von 200 bis 300 km/h und sind integraler 

Bestandteil des TEN (Streckenkategorie I–III). Hierdurch wird 

es notwendig, in Bezug auf Planung und Ausgestaltung der 

Oberleitungsanlage die Anforderungen des Euro-Stromabnehmers 

für diese Projekte zu berücksichtigen. 

3 Anforderungen durch die TSI Energie 

Die TSI beschreibt Anforderungen an ortsfeste elektrische 

Bahnanlagen, die für die Zertifizierung erfüllt werden 

müssen. Die Anforderungen beziehen sich auf die Sicherheit, 

den Umweltschutz und die technischen Bestimmun- 


221


zwingt nun, hierfür die entsprechenden 

Maßnahmen einzuleiten, wobei 

dem zulässigen Windabtrieb die größte 

Aufmerksamkeit beizumessen ist. 

4.2 Vergleich der Anforderungen 

an die Oberleitungsgeometrie 

Bild 2: Vergleich der Anforderungen an die Oberleitungsgeometrie aus TSI Ausgabe 2002 und 2008. 

rot 2002, grün 2008, blau gemeinsam 

gen. Bei den technischen Anforderungen geht es unter 

anderem um die Freihaltung des Raumes für den Durchgang 

des Stromabnehmers, die Grenzlagen des Fahrdrahtes, 

das dynamische Verhalten von Stromabnehmer und 

Fahrdraht mit all seinen Parametern sowie um elektrische 

Anforderungen. Hierunter fallen vor allem die Spannung 

und Frequenz, die installierte Leistung und die elektromagnetische 

Verträglichkeit. Näher betrachtet werden in 

diesem Artikel die Anforderungen an die Geometrie der 

Oberleitung, besonders die Fahrdrahtlage und die Auslenkung 

des Fahrdrahtes durch Seitenwindeinwirkung. 

Keine Anforderungen stellt die TSI an Maste und Fundamente, 

an die statische Auslegung von Tragstrukturen 

und sonstigen Bauteilen. Eine Ausnahme ist der Werkstoff 

des Fahrdrahtes und die Anforderungen an den Fahrdraht. 

Als Werkstoffe sind nur Kupfer und Kupferknetlegierungen 

zugelassen, für die Anforderungen gilt die EN 50149. 

4 Anforderungen an die 

Oberleitungsgeometrie 

4.1 Der P-Fall 

Der P-Fall ist ein genehmigter Sonderfall, der für einige 

Bahnen der Europäischen Staaten festgelegt ist, um zu 

große Infrastrukturausgaben zu vermeiden. In der Ausgabe 

der TSI ENE 2002 gab es unter anderem die Empfehlung 

im P-Fall für die Besonderheiten der Deutschen Bahn, dass 

auf Ausbau- und Anschlussstrecken die Befahrung mit 

dem Euro-Stromabnehmer berücksichtigt werden sollte. 

Diese Empfehlung wurde zur Kenntnis genommen, blieb 

jedoch ohne weitere Auswirkung. 

In der TSI ENE 2008 wird, ebenfalls im P-Fall für die 

Besonderheiten der Deutschen Bahn, gefordert, dass auf 

Strecken der Kategorie II und III, also den bisherigen Ausbau- 

und Anschlussstrecken, die Befahrung mit dem Euro- 

Stromabnehmer zu berücksichtigen ist. Diese Forderung 

Die Parameter, die wir vor allen hier 

betrachten wollen, sind die Fahrdrahthöhen 

mit ihren Toleranzen, die 

Fahrdrahtneigung und der zulässige 

Windabtrieb des Fahrdrahtes. 

Die Fahrdrahtnennhöhe der 

TSI ENE 2002 wird in der TSI ENE 2008 

als Regelfahrdrahthöhe bezeichnet 

und hat somit wieder eine Terminologie als bei der Deutschen 

Bahn geläufig. Die Werte für die Regelfahrdrahthöhe sind in 

der Kategorien I (Hochgeschwindigkeitsstrecken), der Kategorie 

II (Ausbaustrecken) und der Kategorie III (Anschlussstrecken) 

in beiden Ausgaben gleich geblieben, (Bild 2). 

Die Mindestfahrdrahthöhe und die maximale Fahrdrahthöhe 

stehen für Wechselspannungs- wie Gleichspannungsanlagen 

im Spezifikationstext und sind nicht mehr über 

den Umweg zum Anhang und dort als Grenzwert bezeichnet 

zu finden. Die Werte an sich sind gleich geblieben. 

Die Toleranzen zur Fahrdrahthöhe waren im Anhang 

zur TSI ENE 2002 wie in Bild 2 dargestellt angegeben. Bei 

der TSI ENE 2008 gibt es keine Angaben für die Toleranzen. 

Da toleranzfrei nicht gebaut werden kann, obliegt 

es nun dem Antragsteller diese Toleranzen vorzugeben. 

Die Anforderungen an die Fahrdrahtneigung sind 

gleich geblieben und verweisen auf die Oberleitungsnorm 

EN 50119:2001. 

Interessant wird es nun beim zulässigen Windabtrieb. 

In der TSI ENE 2002 stand in den Tabellen 4.2 für Wechselstromsysteme 

und 4.3 für Gleichstromsysteme, dass 

der zulässige Windabtrieb ≤ 400 mm sein muss. Erst im 

Anhang H Abschnitt H3.6 findet man eine genauere Erklärung, 

wie der Windabtrieb zu berechnen ist, und begreift 

dann, wie der Wert ≤ 400 mm angewendet werden sollte. 

In der TSI ENE 2008 bleibt nun kein Spielraum, den 

zulässigen Windabtrieb falsch zu verstehen. Die Anforderung 

sagt deutlich, dass der Windabtrieb 0,4 m oder 1,4-L 2 

zu sein hat, wobei jeweils der kleinere Wert zu verwenden 

ist. Es wird auch darauf hingewiesen, dass L 2 

nach 

EN 50367:2006 Anhang A3 zu berechnen ist. 

5 Anforderungen aus der EN 50367 

In der TSI ENE 2008 findet sich im Abschnitt 4.2.9.2 unter 

Tabelle 4.2.9 der Hinweis, dass L 2 

nach EN 50367:2006 

Anhang A3 zu berechnen ist. Die Formel sei zum besseren 

Verständnis des folgenden Textes kurz wiedergegeben. 


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Hierin ist R der Kurvenradius, C die Gleisüberhöhung 

und H der Fahrdraht im angehobenen Zustand. Der Wert 

H setzt sich zusammen aus der statischen Fahrdrahthöhe 

und dem Anhub S durch den Stromabnehmer. 

In der EN 50367:2006 ist für den Anhub S, der frei und 

ungehindert sein soll, auf Tabelle 6 verwiesen. In Tabelle 6 

wird für den freien und ungehinderten Anhub des Fahrdrahtes 

auf EN 50119 Abschnitt 5.2.1.3 verwiesen. Dies 

ist ein undatierter Verweis, somit gilt, dass grundsätzlich 

die neueste Norm heranzuziehen ist; da die TSI 2008 aber 

gleichzeitig als referenzierte Norm die EN 50119:2001 angibt, 

finden wir im Abschnitt 5.2.1.3 folgendes: 

„Es ist zweckmäßig, den Stromabnehmer- und Fahrdrahtanhub 

am Stützpunkt zu begrenzen. Der Anhub am 

Stützpunkt muss für die größte Feldlänge unter üblichen 

Betriebsbedingungen berechnet werden, und zwar vom zuständigen 

Ingenieur oder mit einem Simulationsprogramm. 

Der Raum für den freien und uneingeschränkten Anhub, 

der durch die Stützpunktausführung vorgegeben ist, muss 

mindestens das Doppelte des berechneten Anhubwertes 

betragen. Falls eine Anhubbegrenzung am Stützpunkt vorgesehen 

ist, muss der Wert mindestens 1,5 betragen.“ 

Damit ist festgelegt, dass bei der Berechnung des zulässigen 

Windabtriebes der Fahrdrahtanhub am Stützpunkt 

zu verwenden ist. Der größte Windabtrieb tritt jedoch im 

Allgemeinen irgendwo innerhalb einer Längsspannweite 

auf, in kleinen Kurven direkt in Feldmitte. Dem Antragsteller 

bleibt es überlassen, die Oberleitungsanlage technisch 

richtig und dennoch vorschriftenkonform zu gestalten. 

Da für die Re 330 und Re 250 der Deutschen Bahn schon 

immer der Euro-Stromabnehmer zu berücksichtigen war 

sind für diese Oberleitungen keine gravierenden Änderungen 

vorzunehmen. Die b-Maßtabellen wurden bereits 

durch Angabe der Überhöhung, bis zu der die Tabellen 

gültig sind, begrenzt. Die Werte für die größeren Überhöhungen 

sind jeweils zu berechnen. 

Bei den Standardoberleitungen der DB ist die maximale 

Fahrdrahtseitenlage von bisher 400 mm auf maximal 

300 mm oder kleiner festzulegen. Da für jeden Gleisradius 

verschiedene Überhöhungen möglich sind und diese das 

Ergebnis des Windabtriebes stark verändern wird es keine 

b-Maßtabellen in der heutigen Form mehr geben. Durch 

die Begrenzung des zulässigen Windabtriebes von bisher 

550 mm auf zukünftig 400 mm werden die maximalen Längsspannweiten, 

die bisher 80 m sind, nicht großer als 67 m sein. 

Im Jahre 1974 hat man sich von der bis dahin üblichen 

Einteilung der Oberleitung in Nachspannungen und 

Strecken trennungen gelöst und nur noch ein dreifeldriges 

Parallelfeld kreiert, dass für Nachspannung und Streckentrennung 

eingesetzt werden konnte. Der Abstand der 

sich überlappenden Kettenwerke betrug dabei 450 mm. 

Dieses weite Auseinanderliegen der Kettenwerke führt 

durch den verringerten zulässigen Windabtrieb dazu, dass 

diese Parallelfelder nur noch in der Geraden und in großen 

Radien bis ca. 7 000 m verwendet werden können. Für 

kleinere Radien müsste das kostenintensivere fünffeldrige 

Parallelfeld verwendet werden. Da Nachspannungen 

deutlich öfter benötigt werden als Streckentrennungen, 

wird man sich hier von dem dreifeldrigen Parallelfeld 

verabschieden und die Nachspannungen mit einem Kettenwerksabstand 

von 200 mm wieder einführen müssen. 

Damit sind Radien bis ungefähr 1 000 m bespannbar, darunter 

muss man auch für die Nachspannung fünffeldrige 

Parallelfelder bauen. 

7 Ausblick 

Die Überarbeitung der bestehenden technischen Regelwerke 

muss dringend in Angriff genommen werden und 

wird uns auch zukünftig mit jeder Änderung der TSI 

beschäftigen. Die Ausgabe der TSI Energie für konventionelle 

Strecken wird uns zwingen, alle neu errichteten 

Oberleitungen für konventionelle Geschwindigkeiten 

nach diesen neuen Vorschriften herzustellen. Auf diese 

Situation müssen wir uns einstellen, die bestehenden Regelzeichnungswerke 

sind anzupassen. 

6 Auswirkungen 

Dipl.-Ing. (FH) Kai Schnadhorst (46), Studium an 

der Gesamthochschule Paderborn bis 1990, seit 

1991 Planungsingenieur im Bereich Fahrleitung, 

ab 2003 Leiter der Fahrleitungsplanung, heute 

Leiter Kompetenzzentrum Planung Fahrleitung 

bei Balfour Beatty Rail GmbH 

Adresse: Balfour Beatty Rail GmbH, 

Girardetstr. 2–38, 45131, Essen, Deutschland; 

Fon +49 201 87979-31, Fax: -39; 

E-Mail: kai.schnadhorst@bbrail.com 

Dipl.-Ing. (FH) Heinz Tessun (62), Studium an der 

Fachhochschule für Technik in Flensburg bis 1973, 

seit 1982 Konstruktion von Oberleitungsanlagen, 

ab 1988 Leiter Konstruktion und Entwicklung 

BBC, später ABB Henschel Bahnstromanlagen, 

danach Adtranz Bahnfahrwegsys teme, heute Leiter 

Kompetenzzentrum Fahrleitungssysteme bei 

Balfour Beatty Rail GmbH. Seit 1986 Mitglied in 

nationalen Normungsgremien der DKE, UK 351.2 

und AK 351.2.1 und 351.2.2 und seit 1991 in europäischen 

Arbeitskreisen für Oberleitungsnormung 

WGC1 und WGC13 von CLC SC9XC. 

Adresse: Balfour Beatty Rail GmbH, Garmischer 

Str. 35, 81373 München, Deutschland; 

Fon: +49 89 41999-366, Fax: -459; 

E-Mail: heinz.tessun@bbrail.com 



Triebfahrzeugzulassung mithilfe der 

Simulation Fahrdraht/Stromabnehmer 

Thomas Reichmann, Johannes Raubold, Erlangen 

Die im Haus Siemens eingesetzte dynamische Simulation mit der Finite-Elemente-Methode 

(FEM) liefert zuverlässige Voraussagen zum Zusammenwirken von Oberleitungsanlagen mit 

Stromabnehmern, was durch eine Validierung nach EN 50318 nachgewiesen ist. Insbesondere 

bei der Zulassung von Triebzügen mit vielen Kombinationsmöglichkeiten der Stromabnehmer 

kann mit diesem Verfahren eine deutliche Reduzierung des Messaufwands und der damit verbundenen 

Kosten erreicht werden. 

Approval of multiple unit trains by means of the simulation of contact wire/pantograph 

The simulation program employed at Siemens adopting the finite element method delivers reliable 

findings about the dynamic interaction between pantographs and overhead contact lines 

and was verified by a validation according to EN 50318. In particular, a considerable reduction 

of measurement expenses for approval procedures of multiple unit trains with a lot of combination 

options for pantograph arrangements can be achieved by means of these simulations. 

Homologation de trains en unités multiples au moyen de simulation fil de con-tact/panto-graphe 

La simulation technique utilisée dans l’entreprise Siemens utilisant la méthode par éléments 

finis fournit des données fiables sur l’interaction entre pantographes et ligne aérienne de 

contact. Elle a été vérifiée par une validation conformément à l’EN 50318. Ceci concerne en particulier 

les procédu-res d’homologation de trains en unités multiples avec une grande diversité 

de combinaison de dis-tances entre pantographes. Une réduction sensible des dépenses liées 

aux mesures peut être at-teinte grâce à cette technique. 

1 Einführung 

1.1 Zulassung von Triebzügen 

Die TSI Energie [1] sieht als einen wesentlichen Punkt 

der Zulassung die Prüfung des Zusammenwirkens von 

Oberleitung und Stromabnehmer vor. Insbesondere bei 

komplexen Problemen können viele Messungen durch Simulationen 

ersetzt werden, woraus zwar ein zusätzlicher 

Aufwand für die Simulationen, aber eine deutliche Reduzierung 

des Aufwands für Messungen folgen. 

1.2 Grundlagen 

Die Energieübertragung zwischen Oberleitung und 

Stromabnehmer mit guter Qualität und hoher Zuverlässigkeit 

ist für den elektrischen Bahnbetrieb eine unerlässliche 

Voraussetzung. Um eine ausreichende und möglichst 

gleich hohe Qualität auch im internationalen Bahnbetrieb 

sicherzustellen, wurden Kriterien für das Zusammenwirken 

zwischen Stromabnehmer und Oberleitung erarbeitet 

und in der TSI Energie [1] und der Norm EN 50367 [2] 

festgeschrieben. 

Eines dieser Kriterien bilden die Kontaktkräfte zwischen 

Schleifstücken und Fahrdraht, die im Gegensatz zur 


Lichtbogenerfassung zur objektiven und kontinuierlichen 

Bewertung der Qualität von Energieübertragungssystemen 

geeignet sind. Sie können sowohl durch Simulation 

berechnet als auch im Betrieb gemessen werden. 

Oberleitungen und Stromabnehmer sind elastische, 

schwingungsfähige Komponenten, deren Kontaktkräfte 

beim Zusammenwirken durch Simulationen zuverlässig 

berechnet werden können. Die hier beschriebenen Simulationen 

verwenden die Finite-Elemente-Methode (FEM), 

wie dies auch die UIC 794 V [3] empfiehlt. 

1.3 Modellierung des Stromabnehmers 

Das Stromabnehmermodell (Bild 1) besteht aus drei übereinander 

angeordneten Massen m 0 

bis m 2 

, die durch 

Federelemente verbunden sind und nur einen vertikalen 

Freiheitsgrad haben. Die Federelemente besitzen eine 

konstante Steifigkeit K, eine Dämpfung C und eine Reibung 

F. Der Einwirkpunkt der statischen Kraft ist die 

Masse m 2 

, die aerodynamische Kraft wirkt auf die Masse 

m 1 

und die aerodynamische Korrekturkraft auf die Masse 

m 0 

. Da dieses Dreimassenmodell in vielen Simulationssystemen 

eingesetzt wird, gibt es Parametersätze für viele 

Stromabnehmertypen. Es erfüllt die Anforderungen für 

die Validierung nach EN 50318 [4]. 

225


1.4 Modellierung der Oberleitung 

Das Oberleitungsmodell besteht nicht aus einzelnen 

Punktmassen und Federn, deren Parameter angepasst 

werden müssen, sondern bildet mit massebehafteten 

elastischen Elementen das Kettenwerk diskret nach. Es 

können daher alle Baugruppen und Bauelemente einer 

Oberleitung detailgetreu beschrieben werden, beispielsweise 

ein im Y-Beiseil aufgehängter Stützrohrhänger 

(Bild 2). Da die manuelle Modellgenerierung bei unregelmäßigen 

Kettenwerken aufwändig ist, wurde für das Projektierungsprogramm 

Sicat ® Master [5] eine Schnittstelle 

geschaffen, welche die Daten für die Kettenwerke der 

jeweiligen Strecke bereitstellt. 

Bild 2: FEM-Modell mit Stützrohrhänger im Y-Beiseil. 

Bild 1: Stromabnehmermodell. 

m 0 

, m 1 

, m 2 

Ersatzmasse 

C 0 

, C 1 

, C 2 

Dämpfung 

K 0 

, K 1 

, K 2 

Federkonstante 

F 0 

, F 1 

, F 2 

Reibungswerte 

1.5 Kontaktkraftsimulation 

Eine Übersicht über den Ablauf der Kontaktkraftsimulation 

zeigt Bild 3. Die zur Beschreibung des Kettenwerks benötigte, 

durch Kräfte und Zwangspunkte definierte Geometrie 

und die Materialeigenschaften werden mithilfe einer 

Makrosprache eingegeben. Die Koordinaten der Zwangspunkte 

werden programmintern geprüft und gegebenenfalls 

korrigiert, bis das Kettenwerksmodell sich präzise im 

statischen Gleichgewicht befindet. Ausgehend von diesem 

Gleichgewichtszustand kann die Befahrung unter folgenden 

vorgegebenen Bedingungen simuliert werden: 

• Fahrgeschwindigkeit 

• Zahl und Abstand der Strom abnehmer 

• Kräfte auf die Stromabnehmer 

Bild 4 zeigt die Ergebnisse der Simulationsrechnung: 

Oben ist das FEM-Modell eines Streckenausschnitts mit einer 

dreifeldrigen Nachspannung dargestellt. Darunter sind Kontaktkraft 

F und Fahrdrahtanhub y als Funktion der Stromabnehmerposition 

aufgetragen. Zur Zuordnung der Werte 

zu den Kettenwerkspositionen sind an den Stützpunkten 

durchgezogene und an den Hängerorten gestrichelte vertikale 

Gitterlinien angebracht. 

Die Ergebnisse werden mit den statistischen Kennwerten, 

die in der TSI Energie [1] und der Norm EN 50367 [2] 

festgelegt sind, bewertet: 

• Qualität der Stromabnahme: TSI-Kriterium σ < 0,3 F m 

, 

Minimalkraft F min 

> 0 und Maximalkraft F max 

< F m 

+ 3*σ 

• Sicherheit: Anhub S 0 

am Fahrdrahtseitenhalter 

2*S 0 

< S konstruktiv 

1.6 Validierung des Simu lationsverfahrens 

Um Vertrauen in die Ergebnisse von Simulationen des Zusammenwirkens 

von Oberleitung und Stromabnehmer zu 

schaffen und diese auch für den Nachweis der Konformität 

verwenden zu können, ist es notwendig, die benutzten 

Simulationsverfahren zu validieren. CENELEC hat hierfür 

die Norm EN 50318 [4] erstellt, die die funktionalen 

und zahlenmäßigen Anforderungen für die gegenseitige 

Akzeptanz der Simulationsverfahren enthält, die von dem 

hier beschriebenen Verfahren erfüllt werden [6]. 

Nach EN 50318 sind für die Validierung zwei Schritte 

vorgesehen. Im ersten Schritt wird das in der Norm vorgegebene 

Referenzmodell bei Befahrungen mit 250 km/h und 

300 km/h berechnet und mit den in der Norm genannten 

Wertebereichen verglichen. Erfüllen die Ergebnisse der 

Simulation alle erforderlichen Kriterien, ist das eingesetzte 

Verfahren generell für Simulation des Zusammenwirkens 

im Hinblick auf die Bewertung der Konformität geeignet. 

In einem zweiten Schritt der Validierung wird vorgeschrieben, 

wie die Simulationsergebnisse mit Kontaktkraftmessungen 

auf einer realen Strecke zu vergleichen 

sind. Hier ist im Wesentlichen gefordert, dass die errechnete 

Standardabweichung σ der Kontaktkraft und der errechnete 

maximale Anhub am Stützpunkt von den gemessenen 

Werten um nicht mehr als 20 % abweichen dürfen. 



2 Fahrzeugzulassungen 

2.1 Ausgangssituation 

Wenn mehr als ein Stromabnehmer 

eingesetzt wird, wirken die nachlaufenden 

Stromabnehmer mit einem 

bewegten Fahrdraht zusammen, was 

im Allgemeinen zu einer Verschlechterung 

der Befahreigenschaften 

führt. Insbesondere bei der Zulassung 

von Triebzügen ergibt sich ein 

hoher Aufwand für den Nachweis 

der Konformität, da im Prinzip alle 

möglichen Kombinationen von Zugelementen 

und damit unterschiedlichen 

Stromabnehmeranordnungen 

geprüft werden müssen. 

Für den Nachweis der Konformität 

eröffnet die EN 50119 [7] die 

Möglichkeit, Simulationen anzuwenden, 

wobei auf die technischen 

Kriterien für das Zusammenwirken 

von Stromabnehmer und Oberleitung 

für den freien Netzzugang zur 

Bahninfrastruktur der EN 50367 [2] 

verwiesen wird. Eine ausgeführte 

Oberleitung muss als übereinstimmend 

mit den Anforderungen dieser 

Norm betrachtet werden, wenn 

im Wesentlichen folgende Punkte 

erfüllt sind: 

• Es können Computersimulationen 

und/oder Befahrungsprüfungen 

durchgeführt werden. 

• Das Simulationsprogramm muss 

in Übereinstimmung mit EN 50318 

bestätigt sein (Schritt 1) und 

durch Vergleich mit Ergebnissen 

von Streckenbefahrungen validiert 

werden (Schritt 2). 

• Die Messungen müssen in Übereinstimmung 

mit EN 50317 [8] 

durchgeführt werden. 

• Für einen Zug mit mehreren 

Stromabnehmern muss das Leistungsvermögen 

jedes Stromabnehmers 

einzeln und im gleichzeitigen 

Zusammenwirken be wertet 

werden. 

Durch die dynamische Simulation 

können die kritischen Kombinationen 

identifiziert werden. Je nach 

Absprache mit der benannten Stelle 

kann eine Kombination zwischen realen 

Messungen und Simulationen 

vereinbart werden, um den Zulassungsaufwand 

zu reduzieren. 

Bild 3: Übersicht über den Ablauf der Simulation mit FEM. 

Bild 4: Ergebnisse der dynamischen Simulation: Verlauf von Kontaktkraft und Fahrdraht anhub. 

Bild 5: Kontaktkraftverläufe für vorlaufenden (blau) und nachlaufenden Stromabnehmer (rot). 

a) Stützpunktabstand 250 m b) Stützpunktabstand 125 m 


227


2.2 Mehrere anliegende Stromabnehmer 

Bild 6: Streuung der Kontaktkräfte für vorlaufenden (blau) und nachlaufenden Stromabnehmer (rot). 

a) Stützpunktabstand 250 m b) Stützpunktabstand 125 m 

Bild 7: Bewertungsgrößen der Befahrqualität in Doppeltraktion für den vorlaufenden (blau) 

und den nachlaufenden (rot) Stromabnehmer, zusammen mit Grenzwerten (schwarz). 

a) TSI-Kriterium b) Maximum der Kontaktkraft 

c) Minimum der Kontaktkraft d) Maximaler Anhub am Stützpunkt 

Die Stromabnahme über mehrere Stromabnehmer wird im 

Folgenden exemplarisch für zwei Stromabnehmer erläutert. 

Die dabei dargestellten Zusammenhänge gelten für das hierfür 

untersuchte Kettenwerk mit einem festen Mastabstand 

und dem eingesetzten Stromabnehmertyp bei 350 km/h Geschwindigkeit. 

Sie belegen den großen Einfluss des Stromabnehmerabstandes 

auf die Befahrqualität. 

In Bild 5 sind die Kontaktkraftverläufe bei 250 m (a) und 

125 m (b) Stromabnehmerabstand dargestellt. Zunächst ist 

zu beobachten, dass die blau dargestellten Kraftverläufe für 

den vorlaufenden Stromabnehmer fast identisch sind. Die rot 

dargestellten Verläufe für den jeweils nachlaufenden Stromabnehmer 

weisen jedoch erhebliche 

Unterschiede auf: Das obere Diagramm 

zeigt große Kraftschwankungen, während 

die Bandbreite der Kontaktkraft 

im unteren Diagramm nur unwesentlich 

größer ist als beim vorlaufenden 

Stromabnehmer. Um dies quantitativ 

zu erfassen, werden die in Bild 6 dargestellten 

Häufigkeiten der auftretenden 

Kontaktkräfte herangezogen, aus 

denen die Standardabweichung σ und 

das dynamische Maximum F m 

+ 3*σ berechnet 

werden. 

In Bild 7 sind die Bewertungsgrößen 

in Abhängigkeit vom Stromabnehmerabstand 

für den Bereich von 

20 m bis 295 m zusammengestellt. 

Beim TSI-Kriterium und beim Maximum 

der Kontaktkraft sind die jeweiligen 

Grenzwerte beigefügt, beim 

Minimum der Kontaktkraft und dem 

Maximalen Anhub am Stützpunkt 

fallen diese Grenzwerte mit dem Minimalwert 

beziehungsweise dem Maximalwert 

der y-Achse zusammen. 

Bei allen Bewertungsgrößen ist zu 

erkennen, dass der Einfluss des Stromabnehmerabstands 

beim vorlaufenden 

Stromabnehmer oberhalb 100 m 

zu vernachlässigen ist, während beim 

nachlaufenden Stromabnehmer enorme 

Unterschiede auftreten. Bei der für 

dieses Beispiel ausgewählten Konfiguration 

von Oberleitung, Stromabnehmertyp 

und Geschwindigkeit werden 

beim vorlaufenden Stromabnehmer 

alle Kriterien eingehalten. Festzustellen 

ist auch, dass nur in vereinzelten Fällen 

beim nachlaufenden Stromabnehmer 

bessere Kraftkennwerte auftreten als 

beim vorlaufenden Stromabnehmer. 

Für die einzelnen Bewertungsgrößen 

des nachlaufenden Stromabnehmers 

können darüber hinaus folgende Aussagen 

getroffen werden: 

• TSI-Kriterium 0,3 F m 

- σ > 0: Das 

Kriterium wird in fast der Hälfte 

der Fälle erfüllt. 

• Dynamisches Maximum der Kontaktkraft 

F m 

+ 3*σ: Der Grenzwert, 

hier: 350 N, wird nur in etwa einem 

Viertel der Fälle eingehalten. 



Bild 8: Berechnungsfälle bei Einfach traktion 

für Zweiteiler, Dreiteiler und Vierteiler; 

Fahrtrichtung nach rechts. 

Fall 1 bis 3 Spießgang 

Fall 4 bis 6 Kniegang 

• Minimum der Kontaktkraft F > 0: Der Grenzwert wird 

in allen Fällen eingehalten. 

• Maximaler Anhub am Stützpunkt S 0 

< 0,5 S konstruktiv 

: Der 

Grenzwert, hier 100 mm, wird auch hier in allen Fällen 

eingehalten. 

2.3 Kombinatorik von Zugelementen 

Anhand von Bild 8 wird zunächst aufgezeigt, wie viele 

Berechnungsfälle sich bereits bei einem aktiven Stromabnehmer 

ergeben, wenn drei verschiedene Zuglängen zum 

Einsatz kommen. Die aktiven Triebwagen sind durch dunklere 

Farben und einen angehobenen Stromabnehmer gekennzeichnet, 

die Züge fahren nach rechts. Die oberen drei Zeilen 

zeigen den gleichen Berechnungsfall, da davon ausgegangen 

wird, dass nachfolgende Wagen keinen Einfluss auf die 

Anströmung und damit auf die aerodynamischen Kräfte auf 

den Stromabnehmer haben. In den drei unteren Zeilen dagegen 

ist mit unterschiedlichen Kräften zu rechnen, da sich die 

Anströmung wegen der zusätzlichen Wagen verändern wird. 

Insgesamt treten also vier zu unterscheidende Fälle auf. 

Tabelle 1 zeigt die Anzahl der Kombinationsmöglichkeiten 

von Zugelementen in Abhängigkeit von der Zahl der 

Stromabnehmer und der Anzahl der verschiedenartigen 

Zugelemente. Am Beispiel des gemischten Einsatzes von 

Zweiteilern, Dreiteilern und Vierteilern, wie es die flexible 

Siemens Fahrzeugplattform Desiro ML bietet, soll belegt 

werden, durch welche Überlegungen die Anzahl der Kombinationen 

eingeschränkt werden kann: 

• Ohne Berücksichtigung äquivalenter Kombinationen 

ergäben sich für drei aktive Stromabnehmer 6 3 = 216 

Fälle und für vier aktive Stromabnehmer 6 4 = 1 296 Fälle. 

• Einige Kombinationen entfallen, weil die Zahl der Wagen 

hinter dem letzten Stromabnehmer keinen Einfluss 

auf die Befahrgüte hat. 

• Weitere Kombinationen entfallen, wie durch die farbliche 

Unterlegung in Bild 8 gezeigt, da beim Zusammenkuppeln 

eines Zweiteilers mit einem Vierteiler (blau: 

Fall 6+1) die selbe Konfiguration vorliegt wie beim 

Zusammenkuppeln zweier Dreiteiler (rot: Fall 5+2). 

Insgesamt ergeben sich bei drei Stromabnehmern dennoch 

bereits 104 Fälle, bei vier Stromabnehmern sind es 

544 Fälle. Alle diese Möglichkeiten messtechnisch zu untersuchen, 

wäre mit einem enormen Aufwand verbunden 

und schon bei fünf Stromabnehmern mit 2 881 Varianten 

nicht mehr durchführbar. 

2.4 Beispiel Deutschland 

Bei der Zulassung der Desiro ML-Fahrzeugplattform bestand 

die Anforderung, das Zusammenwirken zwischen 

Fahrleitung und Stromabnehmer mittels eines Prüfberichts 

mit zusammenfassender Bewertung durch den Prüfverantwortlichen 

der Prüfstelle bezüglich des maximalen Anhubs 

am Fahrdrahtseitenhalter nachzuweisen. Hier konnte der 

Umfang der durchzuführenden Messfahrten mithilfe der 

Simulation deutlich reduziert werden. 

Wir sind offen 

für Ihre Fragen. 

Unsere Kernkraftwerke in Baden-Württemberg 

pflegen seit ihrer Errichtung vertrauensvolle Beziehungen 

zu ihren Nachbar gemeinden. Wir sind stolz 

auf die breite, jahrzehntelange Akzeptanz von KWO, 

GKN und KKP. 

Wir wissen aber auch, dass der Betrieb der Kernkraftwerke 

immer wieder Fragen aufwirft und für 

Diskussionen sorgt. Dem stellen wir uns. Wenn Sie 

etwas wissen möchten über Strom erzeugung, über 

Sicherheit und Strahlenschutz oder über Entsorgung, 

dann sprechen Sie uns an. 

Wir informieren Sie gerne. 

Kernkraftwerk Neckarwestheim – GKN 

Im Steinbruch 

74382 Neckarwestheim 

Telefon 0 71 33 / 13-23297 

infocenter-neckarwestheim@enbw.com 

www.enbw.com/gkn 

Anzeige 


229 

Unbenannt-6 1 03.05.11 09:55


Tabelle 1: Anzahl der Kombinationsmöglichkeiten von Zugelementen 

in Abhängigkeit von der Zahl der Stromabnehmer 

und der Zahl verschiedenartiger Zugelemente. 

Anzahl Stromabnehmer 

Eine Zugart Zwei Zugarten 2-, 3- und 4-Teiler 

1 2 3 4 

2 4 11 20 

3 8 41 104 

4 16 153 544 

5 32 571 2881 

Auch in anderen Ländern konnten durch den Einsatz von 

Simulationsrechnungen die kritischen Varianten bezüglich 

Kontaktkraft und Anhub der Oberleitung identifiziert werden, 

die mittels Messungen überprüft werden müssen. 

3 Verkürztes Zulassungsverfahren 

3.1 Vergleich Messung – Simulation 

Im ersten Schritt werden für eine ausgewählte Strecke 

und mit einer oder mehreren Konfigurationen Simulationsrechnungen 

und Messfahrten durchgeführt. Sollten 

die Ergebnisse eine nach EN 50318 [4] genügende Übereinstimmung 

aufweisen, kann der nächste Schritt übersprungen 

werden. 

3.2 Verifikation und Parameteranpassung 

an Realität 

Eine ausreichende Übereinstimmung der Ergebnisse von 

Simulation und Messung kann erreicht werden, indem 

einige Parameter des Simulationsmodells angepasst werden. 

Beispiele hierfür sind: 

• Abnutzung des Fahrdrahts: Im Laufe der Jahre führt 

die akkumulierte Abnutzung zu einer veränderten 

Höhenlage, sofern dies nicht durch eine Verringerung 

der Nachspanngewichte für das Tragseil kompensiert 

wird. Die unterschiedliche Abnutzung in Feldmitte und 

an den Stützpunkten führt zu einem wellenförmigen 

Höhenverlauf, was sich erheblich auf die Befahreigenschaften 

auswirken kann. 

• Aerodynamische Kräfte: Die Messung der Kräfte am 

Stromabnehmer wird in den meisten Fällen mit nur 

einem aktiven Stromabnehmer vorgenommen. Durch 

Verwirbelung auf dem Dach des Zuges stellen sich für 

nachlaufende Stromabnehmer jedoch Abweichungen 

ein, die bei der Simulation durch entsprechende Korrekturen 

berücksichtigt werden können. 

3.3 Variantenrechnungen 

In diesem Schritt werden Simulationsrechnungen für alle 

Varianten durchgeführt und deren Ergebnisse bewertet. 

Auf diese Weise können die kritischen Kombinationen 

identifiziert werden. 

3.4 Messtechnische Untersuchung 

kritischer Varianten 

In Absprache mit der benannten Stelle oder der Zulassungsbehörde 

kann eine Kombination zwischen realen 

Messungen und Simulationen vereinbart werden. Dieser 

Vorgehensweise liegt die Überlegung zugrunde, dass 

bei Übereinstimmung der Simulationsergebnisse mit den 

Messungen für die kritischen Varianten die in der Simulation 

weniger kritischen Varianten auch in der Realität 

weniger kritisch sind. 

Literatur 

[1] TSI Energie: Technische Spezifikation für die Interoperabilität 

des Teilsystems „Energie“ des transeuropäischen Hochgeschwindigkeitsbahnsystems. 

In: Amtsblatt der Europäischen 

Union 14.4.2008, Seite L104/1 bis L104/79. 

[2] EN 50367:2006: Bahnanwendungen – Zusammenwirken der 

Systeme – Technische Kriterien für das Zusammenwirken 

zwischen Stromabnehmer und Oberleitung für einen freien 

Zugang. 

[3] UIC 794 V: Zusammenwirken Stromabnehmer/Oberleitung 

im europäischen Hochgeschwindigkeitsnetz, Internationaler 

Eisenbahnverband 01.01.96, Seite 8. 

[4] EN 50318:2003-04: Bahnanwendungen – Stromabnahmesysteme 

– Validierung von Simulationssystemen für das dynamische 

Zusammenwirken zwischen Stromabnehmer und Oberleitung. 

[5] Burkert, W.; Puschmann, R.: System zur interaktiven Projektierung 

von Oberleitungsanlagen. In: Elektrische Bahnen 93 

(1995), H. 3, S.103-109. 

[6] Reichmann, Th.: Simulation des Systems Oberleitungskettenwerk 

und Stromabnehmer mit der Finite-Elemente-Methode. 

In: Elektrische Bahnen 103 (2005), H. 1-2, S. 69–75. 

[7] EN 50119:2009: Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen – 

Oberleitungen für den elektrischen Zugbetrieb. 

[8] EN 50317:2002: Bahnanwendungen – Stromabnahmesysteme 

– Anforderungen und Validierung von Messungen des dynamischen 

Zusammenwirkens zwischen Stromabnehmer und 

Oberleitung. 

Dr.-Ing. Dipl.-Phys. Thomas Reichmann (52), 

Studium an der Friedrich-Alexander-Universität 

Erlangen-Nürnberg; seit 1999 Mitarbeiter der 

Siemens AG, Erlangen, Geschäftsgebiet 

Complete Transportation, Bereich Engineering, 

Development. 

Adresse: Siemens AG, Industry Sector, Mobility 

Division, Complete Transportation, Mozartstr. 

33b, 91052 Erlangen, Deutschland; 

Fon: +49 9131 7-26822, Fax: +49 9131 828-26822; 

E-Mail: thomas.reichmann@siemens.com 

Dipl.-Ing. Johannes Raubold (32), Studium an 

der Technischen Universität Berlin; seit 2007 

Mitarbeiter der Siemens AG, Erlangen, 

Geschäftsgebiet Rolling Stock, Bereich Zulassung. 

Adresse: Siemens AG, Industry Sector, Mobility 

Division, Rolling Stock, Werner-von-Siemens- 

Str. 69, 91052 Erlangen, Deutschland; 

Fon: +49 9131 7-21978, Fax: -27269; 

E-Mail: johannes.raubold@siemens.com 



Konformität der DB-Richtlinie 997.02 

mit 0122-1 

Christian Budde, Frankfurt am Main; Gerhard Hofmann, Jan Thiemig, 

Dresden; Lutz Westphal, Berlin 

Die Erdungs- und Rückstromanlagen bei der Deutschen Bahn werden nach deren Richtlinien 

errichtet und betrieben. Die Technische Spezifikation für die Interoperabilität des Teilsystems 

Energie machte es erforderlich, die Konformität dieser Richtlinien zu den europäischen Normen 

zu prüfen. Bei dieser Konformitätsprüfung sind die Besonderheiten der elektrischen Bahnanlagen 

in Deutschland zu betrachten und die Bedingungen zur Einhaltung des Schutzes gegen 

elektrischen Schlag abzuleiten. 

Conformity of DB Guideline 997.02 with 0122-1 

The earthing and bonding systems of Deutsche Bahn are installed and operated on the basis of 

their own guidelines. The technical specification concerning the interoperability of the Energy 

sub-system makes it necessary to check if these guidelines are in conformity with the European 

norms. In such conformity check, it is imperative to take into account the particularities of the 

traction systems in Germany, and to derive the conditions required to maintain protection 

against electric shocks. 

Conformité de la directive DB 997.02 avec la norme 0122-1 

Les installations de mise à la terre et de courant de retour de la Deutsche Bahn sont construites 

et exploitées conformément à ses directives. Les spécifications techniques pour l’interopérabilité 

du sous-système Energie requièrent une vérification de la conformité de ces directives avec les 

normes européennes. Lors de cet examen de conformité, on tiendra compte des particularités 

des installations électriques de chemin de fer en Allemagne pour déterminer les conditions nécessaires 

à la protection contre les chocs électriques. 

1 Einführung 

Das Energieversorgungssystem der Deutschen Bahn (DB) 

ist ähnlich der anderen europäischen Bahnen aufgebaut. 

Die Energie wird vom Unterwerk mittels Oberleitung zu 

den Lokomotiven übertragen. Die Rückstromführung wird 

durch die zwei parallel vorhandenen Rückstromwege sicher 

gestellt: Fahrschienen und/oder Rückleiterseil. Das geerdete 

System der Fahrschienen sichert die Einhaltung der Schienenpotenziale. 

Dieses Rückleitungssystem der Traktionsströme 

ist stark geprägt von den Stromverhältnissen zueinander. 

Früher waren die Gleise als Hauptableiter zum Erdreich 

zu betrachten. Heute hat sich diese Voraussetzung grundlegend 

geändert. Der moderne Gleisbau erfordert neue 

Erdungsmethoden, um dem elektrischen Betrieb mit seinen 

hohen energetischen Anforderungen gerecht zu werden. 

2 Rückleitungssystem der 

Deutschen Bahn 

Durch den hoch isolierten Oberbau des modernen Gleisbettes 

treten die Erdungsmaßnahmen über die Oberleitungsmasten 

immer mehr in den Vordergrund. Heute stellen 


die Masterden die eigentliche Verbindung vom Gleis zur 

Erde dar. Dabei stellt sich in etwa ein Verhältnis von 1:1 

der Rückströme in den Schienen im Verhältnis zu den Rückströmen 

im Erdreich ein. Dieses Verhältnis ist abhängig von 

der Kopplung der einzelnen Schleifen (Bild 1). Bei Hochleistungsstrecken 

wäre die alleinige Erdung der Rückleitung 

sehr aufwändig geworden, um die Schienenpotenziale 

auf ein zulässiges Maß zu begrenzen. Hier wurden separate 

Rückleiter notwendig. Die spezielle Anordnung der 

Rückleiter am Mast in der Nähe zur Fahrleitung bewirkt 

durch die induktive Kopplung einen zusätzlichen positiven 

Effekt, sodass sich das Verhältnis der Ströme in etwa zu je 

einem Drittel in den Fahrschienen, dem Erdreich und den 

Rückleitern einstellt. Durch den so reduzierten Gleis-Erde- 

Strom können die Anforderungen an die Erdungsanlage 

in akzeptablen Grenzen gehalten werden, ohne dass die 

zulässigen Gleis-Erde-Potenziale überschritten werden. 

Bild 1 zeigt den schematischen Aufbau einer Energieversorgung 

mit Rückleitern und deren prinzipiellen 

Stromflüssen. 

Auch wenn das Erdreich als idealer Leiter angenommen 

wird, entstehen im Bereich der Übergangslänge durch die 

Widerstandsverhältnisse auf Grundlage des ohmschen 

Gesetzes Potenzialunterschiede zwischen den einzelnen 

Rückleitern, den Fahrschienen und dem Erdreich. Durch 

231


3 Definition der Spannungen 

nach 0122-1 

Bild 1: Stromkreis bei einer Wechselstrombahn. 

die direkte galvanische Verbindung der Rückleiterseile 

mit den Fahrschienen kann dieser Potenzialunterschied 

vernachlässigt werden. Zwischen der geerdeten 

Fahrschiene und dem Erdreich ist der Potenzialunterschied 

jedoch nicht vernachlässigbar, da schon bei kleinen 

Erdübergangswiderständen, also guten Ableitungen, eine 

Spannung entsteht. Diese Spannung ist bekanntermaßen 

als Schienenpotenzial definiert. 

Bild 2: Schienenpotenzial quer zum Gleis nach [1]. 

Die europäische Norm 0122- 

1:1997 [1] geht vom maximal in 

die Fahrschiene eingespeisten Betriebs- 

oder Kurzschlussstrom an 

der zu untersuchenden Stelle aus, 

zum Beispiel am Fahrzeug, und 

definiert den Spannungsunterschied 

zwischen den Fahrschienen 

und dem leitfähigen Erdreich als 

Schienenpotenzial. Dieses Schienenpotenzial 

wird in Abhängigkeit 

von den örtlichen Erdwiderstandsverhältnissen 

längs der 

Strecke bis zum Bereich der ausgeglichenen 

Stromverteilung und 

quer zur Strecke über das Erdreich 

abgebaut. 

Es entsteht ein Spannungstrichter 

mit einem den exponentiellen Verlauf von der 

Fahrschiene (Punkt R) und den zum allgemeinen Erdpotenzial 

(Punkt E). Der Verlauf des Schienenpotenzials 

quer zur Strecke ist im Bild 2 dargestellt. Als Teil des 

Schienenpotenzials werden zwei weitere Spannungsarten 

definiert, die als abgreifbare Spannung und Berührungsspannung 

bezeichnet werden. Die abgreifbare 

Spannung ist der Teil des Schienenpotenzials, der im 

Abstand von 1 m zum berührbaren Teil während des 

normalen Betriebes vom Menschen überbrückt werden 

kann. Sie ist im Bild 2 als Spannung zwischen den Punkten 

R und P dargestellt und als dauernde Spannung auf 

60 V Wechselspannung begrenzt. 

Die Berührungsspannung ist als Spannung zwischen 

gleichzeitig berührbaren Teilen im Fehlerfall definiert. 

Sie ist direkt von den Abschaltzeiten der Schutzeinrichtungen 

abhängig. Die Abschaltzeit des fehlerbehafteten 

Oberleitungsabschnittes ist laut Richtlinie 810.0241 

„Technischer Netzzugang für Fahrzeuge; Kompatibilität 

mit den Anforderungen des Netzes“ [2] auf maximal 

100 ms begrenzt. Die Richtlinie 997.02 [3] schränkt diese 

Zeit grundsätzlich auf maximal 60 ms ein. Hieraus resultierend, 

ist eine kurzzeitige Berührungsspannung von 

916 V Wechselspannung gemäß Tabelle 2 des Absatzes 

7.2.1 der 0122-1 möglich. 

4 Gestaltung des geerdeten 

Rückleitungssystems 

Bild 3: Schienenpotenzial entlang einer zweiseitig gespeisten Strecke 

mit einem Zug. 

Das Rückleitungssystem ist ein komplexes Gebilde aller 

an der Rückleitung des Traktionsstroms beteiligten 

Stromwege. Dieses Gebilde ist von vielen Faktoren abhängig, 

die direkt oder indirekt auf den Stromfluss Einfluss 

nehmen. Ein Hauptparameter ist der Traktionsstrom 

selbst. Die Richtlinie 997.02 [3] der DB geht von einem 

Strom je Zug aus. 



Ein direkter Bezug zwischen dem Traktionsstrom der 

Lokomotive und dem Strom, der in die Erde fließt, ist 

wie oben beschrieben möglich. An diesem momentanen 

Ort der Lokomotive stellt sich auch der Spitzenwert des 

Potenzialverlaufes dar. Durch die steigenden Oberströme 

der Triebfahrzeuge ergeben sich auch höhere Anforderungen 

an das Erdungssystem. Die Einhaltung der Schienenpotenziale, 

die die Grundlage der Berührungs- und 

abgreifbaren Spannungen bildet, gewinnt immer mehr 

an Bedeutung. Es sind heute zum Teil aufwändigere Methoden 

und Maßnahmen zur Einhaltung der Spannungsdifferenzen 

notwendig als vor 50 Jahren. Stellvertretend 

sollen hier nur die Rückleiterseile an den Masten genannt 

werden, die sich als Standard für Hochleistungsstrecken 

durchgesetzt haben. 

Im Bild 3 ist der Verlauf des Schienenpotenzials auf 

einer zweiseitig eingespeisten Strecke dargestellt. Die am 

Belastungsort des Zuges vorhandene Potenzialspitze teilt 

sich in zwei Potenzialspitzen am Einspeiseort auf, die sich 

proportional zu den Einspeiseströmen der Unterwerke 

verhalten. Aus der Studie zur Konformität der 0122- 

1:1997 zur DB-Richtlinie 997.02 [4] ist ersichtlich, dass 

die Erhöhung der Anzahl der Züge nicht zur Erhöhung 

der Spitzenwerte des Schienenpotenzials bei Vorbeifahrt 

des Zuges führt, jedoch aber zur Erhöhung der Grundbelastung. 

Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der 

zweite Zug noch im Einflussbereich (Übergangslänge) des 

ersten Zuges befindet. Wenn dies der Fall ist, muss das 

Minimum des wirksamen Anteils des Schienenpotenzials 

zwischen den Zügen unterhalb des zulässigen Dauergrenzwertes 

von 60 V liegen. 

Das Bild 4 zeigt aus der Simulation einer zweiseitig eingespeisten 

Strecke mit drei Zügen den Potenzialverlauf 

entlang der Strecke, der sich bei der Annahme von homogenen 

Bodenverhältnissen einstellt. 

Um die Einhaltung dieser maximal zulässigen Spannung 

zu gewährleisten, ist eine ausreichende Ableitung in 

das Erdreich zwingend erforderlich. Dieses kann auf verschiedenen 

Wegen erreicht werden, einerseits kann die 

Stromverteilung durch zusätzliche Leiter, wie Rückleiter 

am Mast, günstig beeinflusst werden, andererseits kann 

auch die Ableitung in das Erdreich verbessert werden. 

Dazu ist der Erdableitwiderstand zwischen der Schiene 

und dem Erdreich auf einen ausreichenden Wert zu verringern. 

Dies kann durch das Einbringen von zusätzlichen 

Erdern, wie zum Beispiel bei der Errichtung von Bauwerken 

oder dem Einbringen von Bandeisen entlang der Strecke, 

erreicht werden. Als optimal ist die Kombination von 

beiden Wegen anzusehen. 

Eine weitere Möglichkeit der positiven Beeinflussung 

des wirksamen Anteils des Schienenpotenzials ist die 

Potenzialsteuerung. Alle leitfähigen Bauteile im Oberleitungsbereich 

werden zum Schutz gegen elektrischen 

Schlag bei Oberleitungsriss elektrisch mit der Rückleitung 

verbunden. Diese Bauteile sind erdfühlig aufzubauen. 

Werden Bauteile isoliert aufgebaut und mit der Rückleitung 

verbunden, ist von einem Anteil der Gleis-Erde- 

Spannung als abgreifbare Spannung von bis zu 70 % 

auszugehen. 

eb 109 (2011) Heft 4-5


Bild 4: Schienenpotenzial entlang einer zweiseitig gespeisten Strecke 

mit drei Zugpaaren. 

Bild 5: Maximaler Kurzschlussstrom (1) entlang einer zweiseitig gespeisten 

Strecke mit dem dazugehörigen Schienenpotenzial (2). 

5 Einhaltung des Schienenpotenzials 

und deren Einflussfaktoren 

Die maximal zulässige abgreifbare Spannung ist laut europäischer 

Norm 0122-1:1997 festgeschrieben. Die Grenzwerte 

sind als Funktion der Zeit benannt. Bei Änderungen oder 

Neubau von Strecken ist die Kenntnis von Parametern der 

Rückstromführung und deren Zusammenhänge unerlässlich. 

Das Schienenpotenzial ist neben dem Strom zwischen 

Schiene und Erde auch direkt vom elektrischen Leitwert 

der Streckenableitung gegen Erde abhängig. Ist die geforderte 

Ableitung pro Kilometer erreicht, ist das Schienenpotenzial 

relativ unabhängig vom Erdbodenleitwert. 

Heute reicht es nicht mehr aus, die Fahrschiene allein 

zu betrachten. Durch das komplexe System der geerdeten 

Anlagenteile ist es notwendig, auch die Parameter 

des Oberbaus, der Signaltechnik und der bautechnischen 

Anlagen zu kennen. Nur unter Einbeziehung aller elektrischen 

und gestalterischen Parameter ist es möglich die 

Strecke auf hohem Niveau leistungsfähig und wirtschaftlich 

zu betreiben. Die Norm 0122-1:1997 benennt nur 

die Grenzwerte und unterscheidet nicht zwischen den 

einzelnen Gewerken. Sie beschreibt alle leitfähigen Teile 

entlang der Strecke als ein gesamtes System. Alle einzeln 

mit der Rückleitung verbundenen Anlagenteile besitzen 

annähernd das gleiche Potenzial. Das Erdungssystem ist 

abhängig vom örtlich existierenden Potenzialverlauf so zu 

errichten, dass ein zeitlich unzulässiges Bestehenbleiben 

von zu hoher Spannung ausgeschlossen wird. 

Der Verlauf des Schienenpotenzials entlang der Strecke 

ist von allen an das Rückleitungssystem angeschlossenen 

Anlagenteilen abhängig. Die so erreichte Verkettung 

von Widerständen ergibt den Durchschnittswert eines 

Strecken abschnittes. Dieser ist als Richtwert zu betrachten, 

der durchaus örtlich abweichend sein kann. 

Dem Ort der Einspeisung ist dabei besondere Beachtung 

zu widmen, da dort die zeitlichen Verläufe entlang 

der Strecke zu einer Dauerbelastung führen können. 

Durch die Summierung der Ströme im Bereich des Unterwerkes 

ist mit einer Erhöhung des Schienenpotenzials 

in diesem Bereich zu rechnen. Das Spannungsverhältnis 

ist daraus resultierend direkt vom Erdungssystem des 

Unterwerkes abhängig. 

Ein sehr geringer Erdausbreitungswiderstand des Unterwerkes 

führt aufgrund der Stromverteilung zwangsläufig 

zur Verringerung des Schienenpotenzials an diesem 

Ort. Das Schienenpotenzial am Einspeiseort kann nicht 

wie entlang der Strecke bei der Vorbeifahrt eines Zuges 

als zeitlich begrenzter Spitzenwert angesehen werden, 

sondern stellt eine Summierung aller Momentanwerte 

entlang des Speiseabschnittes dar. Für diesen Bereich gilt 

der Grenzwert der Dauerbelastung. 

Hier können zusätzliche Erdungsmaßnahmen zur Einhaltung 

des maximal zulässigen Schienenpotenzials nach 

0122-1:1997 notwendig werden. 

Das Bild 5 stellt den Verlauf des Kurzschlussstromes 

mit den dazugehörigen Berührungsspannungen entlang 

einer zweiseitig eingespeisten Strecke dar. 

Ein anderes Verhalten ist beim Kurzschluss zu beobachten. 

Der Kurzschluss ist in jedem Fall ein kurzzeitiges örtlich unabhängiges 

Ereignis, da er unabhängig vom Kurzschlussort in 

einer definierten Zeit abzuschalten ist. Eine Summierung am 

Einspeiseort ist auch nicht zu erwarten. Es bildet sich nur eine 

kurzzeitige Potenzialspitze am Kurzschlussort und Einspeiseort 

aus, die kleiner als der Grenzwert sein muss. 

6 Einfluss der 0122-1:2010 

In der 0122-1:1997 wurde in Berührungsspannung und 

abgreifbare Spannung als Teil des Schienenpotenzials unterschieden. 

Diese Unterscheidung macht die 0122-1:2010 

[5] nicht mehr. Die Ermittlung der Berührungsspannung 

wird auf Grundlage des Körperstromes erklärt. 

Der in der Norm genannte Grenzwert der dauernd zulässigen 

Berührungsspannung, also ein Teil des Schienenpotenzials, 

wurde nicht geändert. Die kurzzeitig zulässigen 

Berührungsspannungen haben sich jedoch geändert. 

Daraus entstehen neue Grenzwerte, die unterhalb der 

Grenzwerte der 0122-1:1997 liegen. 

Für die Ermittlung der Berührungsspannung wird nicht 

mehr von 20 %, sondern von 30 % des Schienenpotenzials 



ausgegangen. Daraus ergeben sich etwas engere Grenzwerte 

für die Berührungsspannung. Dafür ist die Berücksichtigung 

des Standortwiderstandes jederzeit erlaubt. 

Für die Anlagen der DB und deren Richtlinie hat das 

zur Folge, dass die Bemessungen auf Grundlage der neuen 

Grenzwerte zu überprüfen ist. In einer gesonderten 

Studie [4] zum Nachweis der Konformität zwischen 0122-1 

und der in DB-Richtlinie 997.02 wurde nachgewiesen, dass 

bei Einhaltung der in der DB-Richtlinie 997.02 festgelegten 

Ableitungen der Strecke die zulässigen Berührungsspannungen 

nach 0122-1:1997 eingehalten werden. Dies 

gilt auch für die aktuell gültige DB-Richtlinie 997.02 in 

Verbindung mit der neuen 0122-1:2010 als auch für den 

Entwurf der überarbeiteten DB-Richtlinie 997.02. 

Literatur 

[1] 0122-1:1997: Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen – Teil 

1: Schutzmaßnahmen in Bezug auf elektrische Sicherheit 

und Erdung. 

[2] Richtlinie 810.0241:2004 „Technischer Netzzugang für Fahrzeuge; 

Kompatibilität mit den Anforderungen des Netzes“. 

[3] Richtlinie 997.02 „Oberleitungsanlagen, Rückstromführung, 

Erdung und Potenzialausgleich“, März 2003. 

[4] Hofmann, G.; Thiemig, J.; Arlt, R.: Studie: Überprüfung der 

Konformität zwischen 0122-1 und DB Richtlinie 997.02, 

KEMA-ELBAS, August 2010. 

[5] 0122-1:2010: Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen – Elektrische 

Sicherheit, Erdung und Rückleitung – Teil 1: Schutzmaßnahmen 

gegen elektrischen Schlag. 

Dipl.-Ing. Christian Budde (40), Studium der elektrischen 

Energieversorgung an der Universität Hannover, 

von 1999 – 2002 Trainee der ABB Haustechniksparte, 

seit 2002 Referent für Rückstromführung 

bei der DB Energie, seit 2003 Mitglied der die 0122 

erarbeitenden Arbeitsgruppe WG C1. 

Adresse: DB Energie GmbH, I.EBZ 3, Pfarrer- 

Perabo-Platz 2, 60236 Frankfurt am Main, 

Deutschland; 

Fon: +49 69 265-23933; 

E-Mail: christian.budde@deutschebahn.com 

Dipl.-Ing. (FH) Jan Thiemig (39), Ausbildung zum 

Elektromonteur danach Studium der Elektrotechnik 

an der Hochschule für Technik und Wirtschaft 

Dresden; seit 1998 Mitarbeiter der ELBAS GmbH. 

Adresse: wie links unten; 

Fon: +49 351 82992-53, Fax: -45; 

E-Mail: j.thiemig@elbas.de 

Prof. Dr.-Ing. habil. Gerhard Hofmann (59), Studium, 

Promotion und Habilitation der Elektrotechnik/Elektrische 

Bahnen an der Hochschule für 

Verkehrswesen „Friedrich List“ Dresden; seit 1993 

Professor für Elektroenergieerzeugung und –verteilung 

an der Hochschule für Technik und Wirtschaft 

Dresden; seit 1993 in der ELBAS GmbH, seit 

2009 Principal Consultant. 

Adresse: ELBAS Elektrische Bahnsysteme Ingenieur-Gesellschaft 

mbH, Königsbrücker Str. 34, 

01099 Dresden, Deutschland; 

Fon: +49 351 82992-12, Fax: -45; 

E-Mail: g.hofmann@elbas.de 

Dipl.-Ing. Lutz Westphal (51), Studium an der 

Elektrischen Fakultät der Universität in Žilina, 

Slowakei; ab 1984 in den Direktionen Magdeburg 

und Halle der DB AG (DR) Abt. Elektrotechnik 

tätig; ab 1997 Sachbearbeiter für elektrotechnische 

Anlagen im Eisenbahn-Bundesamt; seit 

2007 Sachbearbeiter im Systembereich Energieversorgung 

des Eisenbahn-Cert. 

Adresse: Eisenbahn-Cert, Systembereich Energieversorgung, 

Heinemannstr. 6, 53175 Bonn, 

Deutschland; 

Fon: +49 228 9826-723, Fax: -711; 

E-Mail: westphall@eba.bund.de 


235

Elektrotechnische Anlagen und Systeme – acrps 2011 

Messungen an Teilen geringer Abmes sung 

hinsichtlich Spannungsverschleppung 

Klaus Leithner, Linz 

Die Überarbeitung der EN 50122-1 regelt die Erdungsmaßnahmen leitfähiger und teilweise leitfähiger 

Bauteile mit geringen Abmessungen im Oberleitungs- und Stromabnehmerbereich neu. Nach 

dem derzeitigen Stand der Dinge kann dies zu einer Erhöhung des Erdungsaufwandes führen. Im 

Rahmen eines Feldversuches, an einem 1:1-Modell einer festen Fahrbahn, ging die ÖBB-Infrastruktur 

der Frage nach, ob bei diesem Anwendungsfall der Erdungsaufwand reduziert werden kann. 

Parasitic voltage formation measurements on components of small dimensions 

The revised EN 50122-1 describes earthing measures to be taken for conductive and semi-conductive, 

small-sized components used in overhead line and pantograph systems. According to 

current knowledge, such components may require extra earthing efforts. In a field test of a fullsize 

model of a ballastless track, ÖBB-Infrastruktur tried to answer the question if the earthing 

effort can be reduced in such an application. 

Mesures du reste de tension sur les pièces de petite dimension 

La version remaniée de la norme EN 50122-1 contient une nouvelle réglementation en matière 

de mise à la terre des éléments conducteurs et partiellement conducteurs de faibles dimensions 

dans le secteur de la caténaire et du pantographe. Dans l’état actuel des choses, cette nouveauté 

pourrait accroître les exigences en matière de mise à la terre. Dans le cadre d’un essai 

sur le terrain réalisé sur la maquette 1/1 d’une installation fixe, la société ÖBB-Infrastruktur s’est 

penchée sur la ques-tion de savoir si, dans ce cas d’application, il était possible de réduire les 

exigences relatives à la mise à la terre. 

1 Einleitung 

Im Sinne der österreichischen Gesetze müssen elektrische 

Bahnanlagen so gebaut, ergänzt, erhalten und betrieben 

werden, dass ein sicherer und ordentlicher Betrieb 

gewährleistet ist. Eine der möglichen Gefahrenquellen 

ist der elektrische Schla, bei direktem oder indirektem 

Berühren aktiver Teile. Welche Schutzmaßnahmen bei 

elektrischen Bahnanlagen angewendet werden können, 

regelt zurzeit die EN 50122-1:1997 [1]. Diese Norm 

wird in nächster Zukunft durch die EN 50122-1:2010 [2] 

ersetzt. 

2 Vorgaben der EN 50122-1 

2.1 Sicherheitsziel der EN 50122-1 

Beide EN 50122-1 verfolgen in diesem Zusammenhang das 

Ziel, die Gefahr des elektrischen Schlages auf ein akzeptables 

Risiko zu minimieren. Unzulässig hohe Berührungsspannungen 

können durch unverzügliches Abschalten der 

elektrischen Energieversorgung im Fehlerfall vermieden 

werden. Für den Fall, dass die Abschaltung im Fehlerfall 

unterbleibt, gilt es, Potenzialverschleppungen in Bereiche 

zu vermeiden, wo das Fehlerereignis, und damit die Gefahr 

eines elektrischen Schlages durch eine Person, nicht 

unmittelbar erkannt werden kann. 

2.2 Schutzmaßnahme 

Die von der EN 50122-1:2010 vorgeschlagene Schutzmaßnahme 

zur Vermeidung eines elektrischen Schlages bei indirektem 

Berühren aktiver Teile ist bei Wechselstrombahnen, 

mit einer Nennspannung über 1 000 V, grundsätzlich das 

direkte Verbinden der Körper elektrischer Betriebsmittel 

sowie leitfähiger und teilweise leitfähiger Bauwerke und 

Anlagenteile mit der Rückleitung. Maßgeblich für die Beurteilung, 

ob die Körper elektrische Betriebsmittel, Bauwerke 

und Anlagenteile mit der Rückleitung verbunden werden 

müssen, sind ihre Abmessungen, ihre Lage im Bezug zum 

Stromabnehmer- und Oberleitungsbereich und ob sie Spannung 

führende Teile der Oberleitungsanlage tragen. 

2.3 Bauteile und Bauwerke geringer 

Abmessung 

Im Zuge der Revision der EN 50122-1:1997 wurden auch 

die Vorgaben für Bauwerke und Bauteile geringer Ab- 


acrps 2011 – Elektrotechnische Anlagen und Systeme 

messung neu geregelt. Die EN 50122-1:1997 stellt in diesem 

Zusammenhang für Hochspannung im Punkt 5.3.2 

sinngemäß fest, dass bei Wechselstrombahnen leitfähige 

Bauteile, die in waagrechter Richtung nicht länger als 

2 m sind und keine elektrischen Betriebsmittel tragen 

oder enthalten, keine Verbindung mit der Rückleitung 

benötigen. Die EN 50122-1:2010 lässt nun größere Bauteilabmessungen 

zu, verknüpft aber die Möglichkeit auf 

den Verzicht der Verbindung leitfähiger und teilweise 

leitfähiger Bauteile mit der Rückleitung mit den folgenden 

Bedingungen: 

• Diese Bauteile dürfen keine elektrische Ausrüstung 

tragen oder beinhalten oder nur solche, die der Schutzklasse 

II entsprechen. 

• Sie müssen von einer Person aus beliebiger Richtung 

überblickt werden können, um die Berührung eines 

aktiven Leiters mit dem Bauteil zu erkennen. 

• Der Mindestabstand zwischen zwei oder mehreren 

leitenden Bauteilen geringer Abmessung muss größer 

sein, als der in der EN 50119 [3] angegebene elektrische 

Mindestabstand und die elektrische Isolierung dieser 

Bauteile gegeneinander muss gewährleistet sein. 

Gerade durch die letzte der oben genannten Forderungen 

wird eine in der Vergangenheit bei ÖBB-Infrastruktur 

und auch anderen europäischen Infrastrukturbetreibern 

übliche Praxis in Frage gestellt, bei der bewehrte Fertigbeton- 

und Ortbetonbauteile geringer Abmessung, die 

Seite an Seite im Stromabnehmer- und/oder Oberleitungsbereich 

liegen und deren Bewehrungen untereinander 

nicht verbunden sind, nicht mit der Rückleitung verbunden 

wurden. Dazu zählen zum Beispiel Fertigbetonteile 

wie Bahnsteigkanten, Entwässerungsgräben, Tübbinge, 

Schallabsorber und bewehrte Kabeltrogdeckel. Auch zwei 

erdfühlig errichtet Bänke aus Metall mit einer Länge von 

zum Beispiel 3 m, die sich in 5 m Abstand voneinander auf 

einem Bahnsteig befinden, erfüllen diese Forderung der 

EN 50122-1:2010 nicht, weil sie über das Erdreich miteinander 

elektrisch verbunden sind. 

Tabelle 1 zeigt eine Gegenüberstellung der Abmessungen 

für Bauteile geringer Abmessung nach EN 50122-1 in 

der Fassung aus dem Jahr 1997 und 2010. 

3 Aufgabenstellung 

Feste Fahrbahnen werden bei ÖBB-Infrastruktur vorwiegend 

in Tunneln eingesetzt. Mit der Inbetriebnahme der 

in Bau befindlichen Neubaustrecke Wien – St. Pölten, des 

geplanten Koralmtunnels und des Semmering Basistunnels 

gehen in den nächsten Jahren mehr als 100 km fester 

Fahrbahn in Betrieb. 

Das bei ÖBB-Infrastruktur gebräuchliche System der 

festen Fahrbahn besteht aus einer elastisch gelagerten, 

schlaff bewehrten Gleistragplatte, die auf einer setzungsarmen 

Unterkonstruktion ruht. Die Gleistragplatte ist in 

Gleisachsrichtung in der Regel etwas mehr als 5 m lang 

(Bild 1). Nach der EN 50122-1:1997 darf die Gleistragplatte 


Bild 1: Aufbau einer festen Fahrbahn mit Gleistragplatte (System Porr). 

Tabelle 1: Gegenüberstellung der Abmessung von Bauteilen 

geringer Abmessung gemäß EN 50122-1. 

Norm Bauteil Parallel zum 

Gleis 

also nicht als Bauteil geringer Abmessung eingestuft werden 

und ist mit der Rückleitung zu verbinden. 

Gemäß EN 50122-1:2010 würde die Gleistragplatte nun 

aber die Voraussetzung als teilweise leitfähiger Bauteil 

geringer Abmessung erfüllen. Die Gleistragplatte kann 

auch von einer Person aus beliebiger Richtung überblickt 

werden. Nur können der elektrische Mindestabstand und 

die elektrische Isolierung der Gleistragplatten gegeneinander 

nicht gewährleistet werden. Diese Forderung zielt 

vor allem auf die Vermeidung von Potenzialverschleppung 

hin. Kann nun trotzdem auf das Verbinden der Gleistragplatten 

mit der Rückleitung verzichtet werden, ohne die 

Schutzziele der EN 50122-1 zu verletzen? Wenn ja, unter 

welchen Voraussetzungen? Die Klärung dieser Frage ist 

nicht nur von wissenschaftlichem Interesse, sondern könnte 

zu beträchtlichen Kosteneinsparungen führen. 

4 Kosteneinsparungen 

Horizontal senkrecht 

zum Gleis 

EN 50122-1: 1997 leitfähig 2 m keine Angaben 

teilweise 

leitfähig 

2 m keine Angaben 

EN 50122-1: 2010 leitfähig 3 m 2 m 

teilweise 

leitfähig 

15 m 3 m 

Um die Gleistragplatte überhaupt wirksam mit der Rückleitung 

verbinden zu können, wird die Bewehrung der 

Gleistragplatte mit einem Erdungsring aus Baustahl verrödelt 

und über kurzschlussfeste Erdungsanschlüsse an die 

237


Oberfläche der Gleistragplatte geführt. Alle Gleistragplatten 

werden miteinander elektrisch verbunden und in regelmäßigen 

Abständen an die Rückleitung angeschlossen. 

Der Entfall dieser Erdungsverbindungen und des Erdungssystems 

der Gleistragplatte, die Möglichkeit, größere Elemente 

zu bauen, und die damit verbundenen Vorteile in 

der Baustellenlogistik eröffnen beim Neubau einer festen 

Fahrbahn pro Kilometer ein Einsparungspotenzial in der 

Größenordnung von 80 000 EUR. Das mögliche Einsparungspotenzial 

durch den Entfall der Instandhaltung ist 

darin noch nicht berücksichtigt. 

5 Versuch 

5.1 Versuchsteam 

Der Versuch wurde, unter anderen, in Zusammenarbeit 

mit Projektleitungen der Neubaustrecke Wien – St. Pölten 

und der Technischen Universität (TU) Graz, Institut für 

elektrische Anlagen, durchgeführt. Die Ergebnisse sind in 

einem Gutachten [4] der TU Graz vom 30. November 2010 

zusammengefasst. 

5.2 Vorbemerkung 

Die ursprüngliche Idee, die Messungen mit Hochspannung 

in einem Tunnel an einer fertig gestellten festen 

Fahrbahn durchzuführen, wurde aus mehreren Gründen 

verworfen. Neben der nicht auszuschließenden Gefährdung 

des Messteams und nicht vollständig definierbarer 

Umgebungsbedingungen wäre auch die Reproduzierbarkeit 

der Messungen nicht möglich gewesen. Deswegen 

entschied man sich, eine feste Fahrbahn mit Originalteilen 

aus fünf Gleistragplatten und befahrbaren Schallabsorbern 

auf einem freien Feld teilweise nachzubauen 

(Bild 2). Versuchsaufbau und Messprogramm wurden so 

gewählt, dass möglichst viele plausible Rückschlüsse auf 

die tatsächlichen Verhältnisse bei einer festen Fahrbahn 

in einem Tunnel erzielbar waren. 

5.3 Versuchsaufbau 

Der Versuchsort befand sich westlich von Wien entlang 

der Neubaustrecke Wien – St. Pölten. Im Bereich des Versuchsaufbaus 

wurde die oberste Humusschicht abgetragen 

und planiert, um einen großflächigen Kontakt zwischen 

Erde und Gleistragplatten sicher zu stellen. Aus den 

erwähnten Sicherheitsgründen wurden die Messungen 

mit Niederspannung (230 V) durchgeführt, wobei Ströme 

bis zu 10 A flossen. Um die Messung mit Niederspannung 

zu ermöglichen, wurde auf die isolierende Gummigranulatbeschichtung 

der Gleistragplattenunterseite und 

Seitenflächen verzichtet. Als Spannungsquelle diente ein 

60-kVA-Dieselgenerator. Die Gegenerde war rund 90 m 

vom Einspeisepunkt in die Gleistragplatten entfernt. Zur 

Bild 2: Versuchsaufbau feste Fahrbahn. Im Vordergrund die mit 

Schallabsorbern bestückte Gleistragplatte 1. 

Erfassung des Spannungstrichters wurde eine Messtrasse 

parallel zum Versuchsaufbau und eine zweite Messtrasse 

im rechten Winkel dazu gewählt. Im weiteren Verlauf des 

Versuchs wurde die zuerst verlegte Gleistragplatte mit befahrbaren 

Schallabsorbern bestückt. Aus statischen Gründen 

sind die einzelnen Schallabsorberelemente ebenfalls 

schlaff bewehrt und daher als teilweise leitfähig einzustufen. 

Wie bei der Gleistragplatte, war die Bewehrung der 

Schallabsorber über kurzschlussfeste Erdungsanschlüsse 

an die Oberfläche geführt. 

5.4 Messprogramm 

In zwei Tagen wurde das folgende Messprogramm abgewickelt: 

• Messung des spezifischen Bodenwiderstandes 

• Messung des Ausbreitungswiderstandes bei Variation der 

Gleistragplattenanzahl (mit und ohne Schallabsorber) 

• Messung des Spannungstrichters bei Variation der 

Gleistragplattenanzahl 

• Messung der Oberflächenpotenziale auf und zwischen 

den Gleistragplatten 

• Vergleichsmessungen bei simulierter Verschmutzung 

6 Ergebnisse 

6.1 Spezifischer Bodenwiderstand 

Vor Errichtung des Versuchsaufbaus wurde am Versuchsort 

der spezifische Bodenwiderstand mittels Wenner-Methode 

(Bild 3) bestimmt. Die Messung ergab einen konstanten 

spezifischen Bodenwiderstand von etwa 60 Ωm 

bis zu einer Tiefe von 8 m. Außerdem konnte durch 

Erkundigungen das Vorhandensein leitfähiger Einbauten 

am Versuchsort, die die elektrische Potenzialverteilung 



im Erdreich störend beeinflussen hätten können, ausgeschlossen 

werden. 

6.2 Ausbreitungswiderstand 

Bild 3: Messgerät 

und Erder für die 

Bestimmung des 

spezifischen Bodenwiderstands. 

Im nächsten Schritt wurde der Ausbreitungswiderstand 

der Gleistragplatten (GTP) im trockenen Zustand ermittelt, 

um die wechselseitige ohmsche Beeinflussung zu überprüfen. 

In der zuerst verlegten GTP 1 wurde immer der Messstrom 

eingespeist. In weiterer Folge wurden die GTP 2–5 

aneinander gereiht, wobei zwischen den GTP ein Abstand 

von rund 4 cm eingehalten wurde. Nach jeder neu hinzugefügten 

GTP wurde der Ausbreitungswiderstand erneut 

ermittelt. Zwischen den GTP gab es zuerst keinen zusätzlichen 

elektrischen Potenzialausgleich (PA). Das Ergebnis ist 

der Tabelle 2 zu entnehmen. Es ist unschwer zu erkennen, 

dass die zweite GTP den Ausbreitungswiderstand der 

Anordnung noch signifikant beeinflusst. Der Einfluss der 

weiteren GTP auf den Ausbreitungswiderstand ist hingegen 

vernachlässigbar. Dies spiegelt sich in weiterer Folge 

bei den Potenzialdifferenzen zwischen den GTP wider. Ein 

zusätzlicher elektrischer PA zwischen den GTP mit einem 

50 mm ² Kupferseil führte erwartungsgemäß zu einer deutlichen 

Verringerung des Ausbreitungswiderstandes. 

Gravierende Erhöhungen bis zum 300-fachen der vorher 

gemessenen Ausbreitungswiderstände ergaben sich, 

als der Einspeisepunkt von der GTP 1 auf einen auf ihr befindlichen 

Schallabsorber verlegt wurde. Die Befeuchtung 

der Versuchsanordnung mit Wasser und danach mit einer 

Salzwasserlösung reduzierte den Ausbreitungswiderstand 

wieder unter 100 Ω. Das Befeuchten der Versuchsanordnung 

sollte eine Verschmutzung simulieren, mit der im 

Laufe des Betriebs gerechnet werden muss. 

Voraussichtlich wäre der Ausbreitungswiderstand im 

trockenen Zustand noch viel höher gewesen, hätte sich 

zwischen dem Randabsorber und der GTP, wie üblich, eine 

isolierende Gummiunterlage befunden. Das Isolationsvermögen 

der Gummiunterlage hätte ausgereicht, die Messspannung 

vollständig zu isolieren. Für die Nennspannungen 

von Wechselstrombahnen (15 kV/25 kV), reicht das 

Isolationsvermögen aufgrund der zu geringen Abstände 

in Luft jedoch nicht aus. Überschläge auf die darunter 

liegende GTP wären die Folge. 

6.3 Spannungstrichter 

Die Bestimmung des Ausbreitungswiderstandes erforderte 

die Messung des Spannungstrichters. Gemessen wurde 

im rechten Winkel zur Gleisachse der festen Fahrbahn, 

auf der Höhe des Einspeisepunktes des Fehlerstroms in 

die GTP 1. Zuerst wurde der Spannungstrichter der GTP 1 

gemessen. Diese Messung wurde nach jeder neu hinzugefügten 

GTP wiederholt, bis die fünf GTP nebeneinander 

lagen (5 GTP). Abschließend wurde zwischen allen GTP ein 

PA hergestellt und der Spannungstrichter erneut gemessen 

(5 GTP mit PA). 

Bild 4 zeigt das Ergebnis dieser Messungen. In 30 m 

Entfernung von der Versuchanordnung war der Span- 

Tabelle 2: Ausbreitungswiderstände von Gleistragplatten (GTP) mit 

und ohne Potenzialausgleich (PA). 

Anzahl 

Gleistragplatten 

RA 

Ω 

1 GTP ohne PA 17,2 





2 GTP mit PA 8,6 

5 GTP mit PA 4,0 

Bild 4: Verlauf der Trichterspannung (bezogen auf 100 A) im rechten 

Winkel zur Gleisachse. 

1 … 5 eine bis fünf Gleistragplatten 

6 fünf Gleistragplatten mit Potenzialausgeich 


239


nungstrichter so flach, dass keine Potenzialdifferenzen 

(Schrittspannungen) mehr gemessen wurden. Die Werte 

der Spannung sind auf 100 A Fehlerstrom bezogen. Die 

Spannungsdifferenz in 30 m Entfernung, bezogen auf den 

Einspeisepunkt in der GTP 1 und 100 A, ergibt den Ausbreitungswiderstand 

der jeweiligen Konfiguration. 

Gemäß EN 50122-1 ist die Spannungsdifferenz in 1 m 

Entfernung zum Einspeisepunkt ein Maß zur Bewertung 

der zulässigen Berührungsspannung. Ohne Potenzialausgleich 

zwischen den GTP beträgt die Potenzialdifferenz 

etwa 60 bis 70 % der Erderspannung. Mit Potenzialausgleich 

zwischen den GTP reduziert sich dieser Wert auf 

rund 50 % der Erderspannung. Die EN 50122-1 geht in 1 m 

Entfernung von 20 % der Erderspannung aus. Die Frage, 

ob die EN 50122-1 einen falschen Wert angibt, kann man 

mit nein beantworten. Mit zunehmender Ausdehnung 

des Erders nimmt die Potenzialdifferenz, bei gleichem 

Strom, in 1 m Entfernung vom Erder ab. Dies ist auch aus 

den vorliegenden Messergebnissen zu erkennen. Legt 

man die tatsächlichen Ausmaße der Erdungsanlage einer 

elektrifizierten Eisenbahn zu Grunde, sind die 20 % der 

EN 50122-1 eine realistische Annahme. 

6.4 Oberflächenpotenziale 

Die letzte Messreihe diente der Bestimmung von Potenzialdifferenzen 

auf der GTP 1, sowie der Potenzialdifferenzen 

zwischen den aufeinander folgenden GTP. Eine Kupfersulfatelektrode 

stellte den großflächigen Kontakt zur 

Betonoberfläche her. Ein 1 kΩ Widerstand berücksichtigte 

den Körperwiderstand eines Menschen. Der Messstrom 

wurde bei allen Messungen in die GTP 1 eingespeist. Es 

wurde zuerst mit einem hochohmigen Digitalvoltmeter 

gemessen (unbelastet). An der gleichen Stelle der Gleistragplatte 

wurde die Messung wiederholt, wobei der 1 kΩ 

Widerstand mit dem Digitalvoltmeter parallel geschaltet 

war (belastet). 

Nicht allzu überraschend, konnten auf der GTP 1 keine 

Potenzialdifferenzen festgestellt werden. Womit erneut 

bestätigt wurde, dass die Bewehrungen von Stahlbetonbauteilen 

für eine wirksame Potenzialsteuerung sorgen. 

Anders zeigte sich jedoch die Situation zwischen den 

aufeinander folgenden GTP. Die Messstellen sind Bild 5 zu 

entnehmen. Die relevanten Ergebnisse sind in Tabelle 3 

zusammengefasst. 

Zwischen der GTP 1 und 2 ergab sich im unbelasteten 

Zustand eine Potenzialdifferenz von beinahe 32 %. Diese 

Tabelle 3: Potenzialdifferenzen zwischen den Gleistragplatten in 

Bezug auf die Gleistragplatte (GTP) 1. 

Messpunkt GTP Potenzialdifferenz 

zum Einspeisepunkt 

(unbelastet) 

Differenz erhöht sich bei der GTP 5 im Bezug zur GTP 1 auf 

37 %. Diese Differenz kann ein Mensch ohne Hilfsmittel 

nicht überbrücken. Ein Mensch kann aber ohne Hilfsmittel 

jene Potenzialdifferenzen überbrücken, die zwischen 

den einzelnen GTP auftreten. Im unbelasteten Zustand 

beträgt die Potenzialdifferenz zwischen der GTP 2 und 

GTP 3 etwa 4 %. Sofern im Fehlerfall nicht unverzüglich 

abgeschaltet wird, kann diese Differenz, bei entsprechender 

Fehlerspannung, für einen Menschen eine tödliche 

Bedrohung darstellen. Zwischen der GTP 3 und GTP 4, 

sowie GTP 4 und GTP 5 reduziert sich die Spannungsdifferenz 

auf fast 1 % der Fehlerspannung der GTP 1. Bei 

einer dauerhaft zulässigen Berührungsspannung von 60 V 

dürfte die Fehlerspannung an der Gleistragplatte 1 daher 

maximal 6 000 V betragen. 

Erwartungsgemäß konnten nach der elektrischen Verbindung 

der GTP untereinander keine Potenzialdifferenzen 

zwischen den GTP gemessen werden. 

7 Schlussfolgerung 

Potenzialdifferenz 

zum Einspeisepunkt 

(belastet) 

3 1 Bezugsplatte Bezugsplatte 

4 2 31,5 % 14,3 % 

6 3 35,6 % 17,4 % 

8 4 36,8 % 17,0 % 

Die Ergebnisse der Untersuchung lassen keine eindeutige 

Antwort auf die Frage zu, ob auf die Verbindung der GTP 

mit der Rückleitung immer verzichtet werden kann. Erst 

die Kenntnis der tatsächlichen Fehlerspannung am Ereignisort, 

ermöglicht weiter reichende Schlüsse. 

Vom Standpunkt der Personensicherheit wies der Versuch 

das Folgende nach: 

• Die GTP ist eine Äquipotenzialfläche. Die Bewehrung 

sorgt für eine wirksame Potenzialsteuerung. 

• Die elektrische Verbindung der GTP vermeidet Berührungsspannungen 

zwischen den GTP. 

Bild 5: Versuchaufbau mit den Messstellen für die Potenzialmessung (blaue Ziffern). Die Nummerierung der Gleistragplatte beginnt links 

mit eins. 


6 0 0 , 0 0 0 

5 0 0 , 0 0 0 

4 0 0 , 0 0 0 

3 0 0 , 0 0 0 

2 0 0 , 0 0 0 

1 0 0 , 0 0 0 

0 , 0 0 0 

0 , 0 0 0 

1 0 :1 5 : 0 0 1 0 : 2 5 : 0 0 1 0 : 3 5 : 0 0 1 0 :4 5 : 0 0 1 0 : 5 5 : 0 0 1 1 : 0 5 :0 0 1 1 : 1 5 : 0 0 

Z e i t 

3 0 , 0 0 0 

2 5 , 0 0 0 

2 0 , 0 0 0 

1 5 , 0 0 0 

1 0 , 0 0 0 

5 , 0 0 0 


• Sind die GTP mit der Rückleitung verbunden, kann auf 

die elektrische Verbindung der Absorber mit der Rückleitung 

verzichtet werden. 

• Liegen die GTP auf einer durchgehend bewehrten Sohlplatte, 

könnte auf den Potenzialausgleich zwischen 

den GTP verzichtet werden. 

Neben der Personensicherheit und der Instandhaltbarkeit 

spielen Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit eine weitere 

Schlüsselrolle in einem sicheren und ordentlichen Eisenbahnbetrieb. 

Auch wenn im Sinne der Normanforderungen 

die Personensicherheit durch den Entfall der Erdungsmaßnahmen 

gewährleistet bliebe, darf der verantwortliche Betreiber 

bei diesen Überlegungen die Anforderungen an die 

Verfügbarkeit der Eisenbahnanlagen nicht unberücksichtigt 

lassen. Bleibt ein Fehlerstrom unter dem höchst zulässigen 

Betriebsstrom, wird der Fehler vom Schutz nicht erkannt. 

Dies kann insbesondere auch dann zutreffen, wenn Erdungen 

im betroffenen Anlagenabschnitt gestohlen wurden 

oder die gerissene Oberleitung auf Erdreich zu liegen 

kommt. In solchen Fällen zerstörten in der Vergangenheit 

vagabundierende Fehlerströme eisenbahntechnische 

Einrichtungen mit teils beträchtlichem Schadensausmaß. 

Strecken sperren, Verspätungen und monatelange Einschränkungen 

im Zugverkehr waren die Folge. 

8 Ausblick 

Am 15. Oktober 2010 wurde von CENELEC ein einstufiges 

Annahmeverfahren zur Änderung der EN 50122-1:2010 

gestartet. Der Vorschlag wurde in der Zwischenzeit angenommen. 

Hinsichtlich dieses Artikels sind zwei Änderungsvorschläge 

von besonderem Interesse. 

Ein Änderungsvorschlag zielt darauf hin, den letzten 

Absatz des Punktes 6.3.1.2 zu streichen und durch einen 

neuen Absatz zu ersetzen. Dieser Absatz fordert zurzeit, 

dass zwischen zwei oder mehreren leitenden Bauteilen 

geringer Abmessung der Mindestabstand größer sein 

muss, als der in der EN 50119 angegebene elektrische 

Mindestabstand und die elektrische Isolierung dieser 

Bauteile gegeneinander muss gewährleistet sein. Wie in 

diesem Artikel dargelegt, ist diese Forderung so restriktiv, 

dass es nur wenige Anwendungsfälle für Bauteile geringer 

Abmessung gäbe, auch wenn der Nachweis gelingt, 

dass es zu keinen Spannungsverschleppungen kommt. 

Mit der Änderung auf europäischer Ebene wird dies nun 

möglich. 

Manchmal ist es wirtschaftlicher oder technisch sinnvoller, 

teilweise leitfähige Bauteile und Bauwerke im 

Stromabnehmer- und/oder Oberleitungsbereich nicht direkt 

mit der Rückleitung zu verbinden. Eine entsprechend 

dimensionierte und mit der Rückleitung verbundene 

Metall konstruktion, die sich zwischen dem Stromabnehmer 

und/oder der Oberleitung und dem teilweise leitfähigen 

Bauteil oder Bauwerk befindet, erfüllt denselben 

Zweck. Berührt der unter Spannung stehende Stromabnehmer 

oder die unter Spannung stehende Oberleitung 

diese Konstruktion, kommt es unverzüglich zu einer 

Abschaltung der Versorgungsspannung. Der neuen Absatz 

6.3.1.5 behandelt diese Möglichkeit. Weiters wird 

in diesem Absatz, in einer Anmerkung, der Fahrschiene 

diese schützende Eigenschaft zugeschrieben. Der Schutzbereich 

wird links und rechts der Fahrschiene mit 0,8 m 

festgelegt. Wird diese Änderung auf europäischer Ebene 

angenommen, könnte auf die Verbindung der Gleistragplatten 

mit der Rückleitung verzichtet werden, weil 

davon auszugehen ist, dass die gerissene Oberleitung die 

Schiene berührt und der Fehler unverzüglich abgeschaltet 

wird. 

Literatur 

[1] EN 50122-1:1997: Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen – 

Teil 1: Schutzmaßnahmen in Bezug auf elektrische Sicherheit 

und Erdung. 

[2] EN 50122-1:2010: Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen – 

Elektrische Sicherheit, Erdung und Rückleitung – Teil 1 – 

Schutzmaßnahmen gegen elektrischen Schlag. 

[3] EN 50119:2009: Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen – 

Oberleitungen für den elektrischen Zugbetrieb. 

[4] Wissenschaftliches Gutachten über die Untersuchung an Gleistragplatten 

im Bezug auf elektrische Spannungsverschleppung 

und elektrische Spannungsdifferenzen in teilweise 

leitenden Bauteilen unter Berücksichtigung der Vornorm 

prEN 50122-1:2010. 

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Dipl.-Ing. Klaus Leithner (47), Studium der elektrischen 

Energietechnik an der TU Wien; Fachexperte 

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Rückstromführung, Erdung und Potenzialausgleich, 

Sprecher der Gemeinschaft der europäischen 

Bahnen bei der europäischen Eisenbahnagentur 

für das Teilsystem Energie. 

Adresse: ÖBB-Infrastruktur AG, Strecken- und 

Bahnhofsmanagement, Integration Technik 

Center, 4020 Linz, Wienerstr. 2a, , Österreich; 

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E-Mail: klaus.leithner@oebb.at 

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Gutachter (Abnahmeprüfer) für das Eisenbahn-Bundesamt 

U in V 


241 

Unbenannt-8 1 03.05.11 10:04


Verfahren zur Verbesserung der Spannungshaltung 

bei Wechselstrombahnen 

Andriy Zynovchenko, Offenbach 

Die Fahrleitungsspannung ist eines der wichtigsten Kriterien bei der Auslegung eines Bahnstromsystems. 

Die untersten Spannungsgrenzen nach Kundenanforderungen oder nach EN 50163 und 

EN 50388 sind einzuhalten. Das vorgestellte neuartige Verfahren zur Verbesserung der Fahrleitungsspannung 

ermöglicht eine Erweiterung des Unterwerksspeisebereichs. Dadurch kann die 

Anzahl der Unterwerke reduziert oder die Redundanz verbessert werden. 

Technology to improve catenary voltage stability for a.c. railways 

Catenary voltage is one of the most important criteria for the design of a railway electrification 

system. The lowest voltage limits defined by the customer or by EN 50163 and EN 50388 may 

not be violated. The presented novel technique for improvement of the catenary voltage allows 

the extension of feeding area of a substation. This makes possible a reduction of the number of 

substations and enhancement of redundancy grade. 

Technologie pour améliorer la stabilité de tension pour les chemins de fer électrifiés en c. a. 

La tension à la caténaire est un des critères les plus importants pour concevoir une électrification 

ferroviaire. Les limites les plus basses définies par le client ou par les normes EN 50163 ou 

50388 doivent être respectées. La nouveauté technique présentée pour améliorer la tension à la 

caténaire permet d’étendre la zone alimentée par une sous station. Cela rend ainsi possible une 

réduction du nombre de sous stations ou l’amélioration du niveau de redondance. 

1 Einführung 

Bei der Auslegung eines Bahnstromsystems sollen umfangreiche 

Studien durchgeführt werden. Damit soll festgestellt 

werden, ob dieses in der beabsichtigten Auslegung 

den Kundenanforderungen gerecht wird und ob ein 

technisches und wirtschaftliches Optimierungspotenzial 

vorliegt. Eines der wichtigsten Bewertungskriterien ist dabei 

die Fahrleitungsspannung, sowohl im Normalbetrieb 

als auch in verschiedenen Ausfallszenarien. Die Spannung 

am Stromabnehmer darf die Werte U min1 

und U min2 

nach 

[1] nicht unterschreiten. Bei TSI-Strecken sind weiter die 

zulässigen Mindestwerte der mittleren nutzbaren Spannung 

nach [2] einzuhalten. Abweichend davon kann der 

Kunde eigene Anforderungen an die Mindestspannung 

am Stromabnehmer stellen [3]. 

Zeigen Systemstudien, dass die Spannung am Stromabnehmer 

die zulässigen Mindestwerte unterschreitet, muss 

die Auslegung des Bahnstromsystems angepasst werden. 

Damit hat das Spannungskriterium in vielen Fällen einen 

entscheidenden Einfluss auf 

• Speiselängen, Anzahl und Standorte der Unterwerke 

(Uw), 

• Leistungen und Kurzschlussspannungen einzelner 

Transformatoren, 

• Wahl zwischen dem Ein- und dem Zweispannungssystem, 

• Auslegung der Fahrleitung mit Rücksicht auf ihre Impedanz, 

• Verfügbarkeit der Redundanzen in Ausfallszenarien. 

Die Reihe der Maßnahmen zur Verbesserung der Fahrleitungsspannung, 

die einem Systemingenieur zur Verfügung 

stehen, ist begrenzt. Als konventionelle Lösungen 

lassen sich nennen: 

• Verkürzung der Speiselängen durch Errichtung zusätzlicher 

Uw 

• Wahl von Traktionstransformatoren mit einer niedrigeren 

Impedanz 

• Verstärkung der Fahrleitung, zum Beispiel mit Verstärkungsleitern 

• Implementierung eines Zweispannungssystems mit Hilfe 

von Autotransformatoren (AT) 

Nachstehend werden Vorteile und Grenzen dieser Lösungen 

erläutert. Anschließend wird eine alternative neuartige 

Lösung vorgeschlagen. 

2 Konventionelle Lösungen zur Verbesserung 

der F ahrleitungsspannung 

2.1 Verkürzung der Speiselängen 

Durch die Errichtung zusätzlicher Uw lassen sich die Längen 

einzelner Speiseabschnitte verkürzen. Dabei können die 

installierten Leistungen einzelner Uw reduziert werden. 

Diese Lösung ist jedoch mit einem erheblichen Mehrauf- 



wand verbunden. Hierzu zählen nicht nur die Mehrkosten 

für die zusätzlichen Uw selbst, sondern auch die Kosten für 

die Beschaffung der Grundstücke und die Errichtung der 

Anschlussleitungen ans Hochspannungsnetz. In manchen 

Fällen ist diese Lösung in der Praxis nicht realisierbar, zum 

Beispiel wenn das Uw und die Hochspannungszuleitung 

im Naturschutzgebiet oder im Tunnel liegen würden. 

Weiterhin, mit steigender Anzahl der Uw sinkt auch ihr 

Ausnutzungsgrad. Das beeinflusst die Wirtschaftlichkeit 

des gesamten Bahnsystems negativ. 

2.2 Verstärkung der Fahrleitung 

Die Fahrleitungsimpedanz und folgl ich der Spannungsfall 

längs der Strecke lassen sich durch eine Fahrleitungsverstärkung 

reduzieren, zum Beispiel durch Einsatz von 

Verstärkungsleitern. Der Mehraufwand dieser Lösung ist 

im Allgemeinen geringer als für die Errichtung zusätzlicher 

Uw und entsteht bei Neubaustrecken durch die 

Errichtung der Masten und Fundamente, die für Mehrlast 

geeignet sein müssen, sowie durch die Kosten der Verstärkungsseile 

selbst und ihrer Verlegung. 

Wird eine bestehende Strecke nachgerüstet, muss sicher 

gestellt werden, dass die bestehenden Masten die 

Mehrlast durch die Verstärkungsleiter tragen können. 

Da die Fahrleitung des nachgerüsteten Abschnitts für 

die Montagearbeiten abgeschaltet werden muss, ist mit 

entsprechenden Sperrzeiten im Bahnbetrieb zu rechnen. 

Die technische Grenze dieser Lösung besteht darin, 

dass die Fahrleitungsverstärkung nicht immer zur ausreichenden 

Verbesserung der Spannung führt. Da die 

Impedanz einer Fahrleitung bei den Wechselstrombahnen 

hauptsächlich durch die magnetische Kopplung der Leiterschleifen 

bestimmt wird, stößt die Erhöhung des Seilquerschnitts 

oder der Anzahl der parallel geführten Seile 

schnell auf ihre Grenze hinsichtlich Impedanzminderung. 

Die beschriebene Lösung kommt nicht in Frage, wenn 

die bestehende Fahrleitung bereits mit Verstärkungsleitern 

ausgestattet, die Fahrleitungsspannung jedoch immer 

noch unzulässig niedrig ist. Die Situation ist durchaus 

vorstellbar, wenn eine bestehende Bahnstrecke und der 

entsprechende Speisebereich des Uw verlängert werden, 

oder wenn die Auslastung der Strecke mit der Zeit höher 

wird als ursprünglich geplant. 

2.3 Aufbau eines Zweispannungssystems 


Eine weitere bekannte und bewährte Lösung ist die Errichtung 

eines Zweispannungssystems, auch Autotransformatorensystem 

oder AT-System genannt. Am weitesten sind 

solche Systeme in 50/25-kV-50-Hz-Ausführung verbreitet 

[4; 5]. Bei dieser Lösung wird ein Negativfeeder ähnlich 

wie ein Verstärkungsleiter an den Masten verlegt. Im 

Unterschied zu den Verstärkungsleitern, die das gleiche 

Potenzial wie die Fahrleitung aufweisen, ist die Spannung 

eines Negativfeeders gegenüber Erde um 180 ° bezüglich 

der Fahrleitungsspannung versetzt. Bei der Nennspannung 

der Fahrleitung gegen Erde von 25 kV beträgt die 

Nennspannung zwischen Fahrleitung und Negativfeeder 

50 kV. Entlang der Strecke sind die AT mit einem Transformationsverhältnis 

2 : 1 in regelmäßigen Abständen aufgestellt 

und an die Fahrleitung, an den Negativfeeder 

sowie an die Rückleitung angeschlossen. Mit den AT wird 

erreicht, dass ein Großteil der Leistung vom Uw zum Triebfahrzeug 

auf der 50-kV-Spannungsebene übertragen wird. 

Dadurch werden die Spannungsverluste reduziert und der 

Speisebereich im Vergleich zu einem konventionellen Einspannungssystem 

erweitert. 

Ein Zweispannungssystem kann entweder als „echtes“ 

oder als „unechtes“ AT-System aufgebaut werden [6]. Für 

Neubaustrecken wird ein echtes AT-System bevorzugt, 

dabei wird das Uw auf der Fahrleitungsseite zweipolig 

ausgeführt. Dieser Unterwerksaufbau erfordert offensichtlich 

mehr Investitionen und mehr Platz als bei einem 

einpoligen Uw. 

Wird eine bestehende von einem einpoligen Uw gespeiste 

Strecke nachgerüstet und soll das bestehende Uw 

weiter in Betrieb bleiben, bietet sich ein unechtes AT- 

System an [7; 8]. In einem unechten AT-System wird die 

Spannung des Negativfeeders nicht im Uw, sondern am 

ersten AT aufgebaut. Voraussetzung für eine solche Nachrüstung 

ist die Fähigkeit der Masten, den Negativfeeder 

als Zusatzlast tragen zu können. 

Sowohl bei einem echten, als auch bei einem unechten 

AT-System sind dieselben Mehrinvestitionen erforderlich 

wie für die Ausrüstung der Strecke mit Verstärkungsleitern, 

siehe Abschnitt 2.2. Zusätzlich muss in AT-Stationen 

investiert werden, die ungefähr alle 4 bis 7 km zu errichten 

sind. Dafür müssen entsprechende Grundstücke vorhanden 

sein, und das ist nicht immer der Fall, zum Beispiel 

bei Tunnelstrecken. 

2.4 Reduzierung der Impedanz der 

Traktionstransformatoren 

Noch eine, allerdings sehr begrenzte Möglichkeit der 

Spannungserhöhung bei neugeplanten Uw besteht darin, 

die Traktionstransformatoren in den Uw mit einer 

möglichst kleinen Kurzschlussimpedanz zu wählen, um 

den Spannungsfall am Transformator zu minimieren. Das 

kann durch die Wahl der Transformatoren mit kleinerer 

Kurzschlussspannung, die aus konstruktiven Gründen nur 

in einem engen Bereich variiert werden kann, oder mit 

höherer Leistung erreicht werden – selbstverständlich mit 

Mehrkosten als Folge. 

Je höher die Nennleistung oder/und je kleiner die 

Kurzschlussspannung des Traktionstransformators und je 

länger die Speiseabschnitte sind, umso kleiner wird der 

Spannungsfall am Transformator und umso größer längs 

der Fahrleitung. Damit werden die Grenzen dieser Lösung 

schnell sichtbar. Hinzu kommt, dass die unterste Grenze 

der Transformatorimpedanz durch den höchstzulässigen 

Kurzschlussstrom auf der Fahrleitungsseite vorgegeben 

ist. Dieser wird entweder nach [2] oder nach davon abweichenden 

Kundenanforderungen festgelegt. 

243


2.5 Zusammenfassung der 

konventionellen Lösungen 

Wie dargestellt, stehen zur Auswahl nur wenige Maßnahmen 

zur Verbesserung der Fahrleitungsspannung zur 

Verfügung. In vielen Fällen sind einige oder alle diese 

Lösungen entweder technisch nicht realisierbar, oder sie 

führen zu keiner ausreichenden Verbesserung der Spannung, 

oder sie bringen eine erhebliche Steigerung der 

Bahnelektrifizierungskosten mit sich. 

Daher wurde nach einem alternativen Verfahren gesucht, 

welches unter gewissen Randbedingungen eine 

technisch und wirtschaftlich bessere Alternative zu den 

aufgezählten Lösungen bieten soll. Ein solches Verfahren 

ist nachstehend vorgestellt. 

Bild 1: Einsatz eines regelbaren Autotransformators zur Erweiterung 

der Speiselänge. 

1 Traktionstransformator 

2 Fahrleitung 

3 Spannungswandler 

4 Regelbarer Autotransformator 

5 Stufenschalter 

3 Neuartiges Verfahren zur 

Verbesserung der Spannungshaltung 

3.1 Grundprinzip 

Zur Erhöhung der Fahrleitungsspannung auf der Strecke 

wird vorgeschlagen, einen unkonventionellen Autotransformator 

mit einem automatisch gesteuerten Stufenschalter 

einzusetzen [9]. Als prinzipielle Unterschiede zum 

Zweispannungssystem lassen sich nennen: 

• auf der Fahrleitungsseite sind weder Negativfeeder 

noch eine zweite Spannungsebene vorhanden 

• das Übersetzungsverhältnis des Autotransformators ist 

regelbar 

Das Verfahren kann zum Beispiel zur Erweiterung der 

Speiselänge im Normalbetrieb oder zur Verbesserung der 

Redundanz beim Ausfall eines Traktionstransformators 

oder eines kompletten Uw eingesetzt werden. Nachstehend 

sind zwei Einsatzbeispiele angegeben und das Arbeitsprinzip 

näher erläutert. 

3.2 Einsatzbeispiel: Erweiterung 

der Speiselänge im Normalbetrieb 

Bild 2: Konventionelle Fahrleitungsspeisung in einem Einspannungssystem; 

Normalbetrieb. 

6 Erdungsschalter 

Der betrachtete Fall kommt vor, wenn eine bestehende 

Strecke erweitert oder eine Neubaustrecke er richtet wird 

und die gesamte Strecke nur von einem Einspeisepunkt 

mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Dies zum 

Beispiel dann, wenn die Anschlussmöglichkeit an die Hochspannungsleitung 

für ein zusätzliches Uw an einer weiteren 

Stelle fehlt. Die Anwendung des neuartigen Verfahrens 

zur Spannungsstützung in einem solchen Fall zeigt Bild 1. 

Der regelbare Autotransformator ist vom Uw entfernt. 

Einerseits, je größer diese Entfernung, umso größer ist die 

Gesamtlänge des Fahrleitungsabschnitts der vom Uw gespeist 

werden kann. Andererseits muss die Fahrleitungsspannung 

vor dem Autotransformator, das heißt auf seiner 

Unterspannungsseite, noch hoch genug sein, um die 

untersten Spannungsgrenzwerte nicht zu unterschreiten. 

Der Autotransformator wird mit dem Stufenschalter 

gemäß dem aktuellen Spannungsverhältnis, erfasst durch 

den Spannungswandler, angesteuert. Das Grundprinzip 

der Regelung besteht darin, die Spannung auf der Oberspannungsseite 

möglichst nah am Soll-Wert zu halten, 

zum Beispiel an U max1 

gemäß [1], jedoch die Überschreitung 

von U max1 

und U max2 

zu vermeiden. Die Anzahl der 

Stufen des Stufenschalters und die Spannungsdifferenz 

zwischen den Stufen kann unterschiedlich groß gewählt 

werden. Grundsätzlich muss die Stufe mit dem Übersetzungsverhältnis 

1 : 1 vorhanden sein, damit die Spannung 

auf der Oberspannungsseite die Werte U max1 

und U max2 

nicht überschreitet. 

Im folgenden Beispiel wird angenommen, dass der 

Stufenschalter drei Stufen mit den Transformationsfaktoren 

1 : 1, 1 : 1,125 und 1 : 1,25 hat. Das System sei 25 kV 

und es gelte [1] mit den Grenzwerten U max1 

= 27,5 kV und 

U max2 

= 29 kV als Anforderung an die Fahrleitungsspannung. 

Die Spannungsverhältnisse am Autotransformator 

bei verschiedenen Stellungen des Stufenschalters sind in 

Tabelle 1 zusammengefasst, sie soll auch als Grundlage für 

den Steuerungsalgorithmus dienen. 

Der für die Ansteuerung des Stufenschalters notwendige 

Spannungswandler kann entweder auf der Unter- oder 

Tabelle 1: Spannungsverhältnisse am regelbaren Autotransformator; 

Beispiel für ein 25-kV-Bahnstromsystem. 

Stufe 

Übersetzungsverhältnis 

Spannung auf der 

Unterspannungsseite, 

kV 

Spannung auf der 

Oberspannungsseite, 

kV 

1 1 : 1 24,4 …29,0 24,4 …29,0 

2 1: 1,125 22,0 …24,4 24,75 …27,5 

3 1 : 1,25 17,5 …22,0 21,9 …27,5 



auf der Oberspannungsseite des Autotransformators angeschlossen 

werden. Dies erfordert lediglich eine geringfügige 

Anpassung des Steuerungsalgorithmus. 

3.3 Einsatzbeispiel: Verbesserung 

der Redundanz beim Ausfall eines 

Unterwerkes 

In den 25-kV-50-Hz-Bahnstromsystemen sind die Speisebereiche 

benachbarter Uw üblicherweise durch eine Phasentrennstelle 

mit einem neutralen Abschnitt getrennt, welcher 

in den meisten Fällen geerdet ist (Bild 2). Beim Ausfall 

eines Uw muss das benachbarte Uw die Fahrleitung bis 

zum gestörten Uw speisen. Dazu wird der Erdungsschalter 

der neutralen Zone geöffnet und diese unter Spannung 

gesetzt. Dadurch verlängert sich der Speisebereich des in 

Betrieb bleibenden Uw. Wird der Speisebereich zu lang, 

können Probleme mit der Spannungshaltung entstehen. 

In diesem Fall müssen entweder der Bahnbetrieb reduziert 

oder die im Abschnitt 2 aufgezählten Maßnahmen 

ergriffen werden. Alternativ lässt sich das neuartige Verfahren 

anwenden. Die Speiseanordnung mit einem regelbaren 

Autotransformator im Normalbetrieb ist in Bild 3 

gezeigt. Dabei ist der Autotransformator kurzgeschlossen 

und geerdet, sodass sich der Bahnbetrieb von jenem bei 

der konventionellen Speiseanordnung nach Bild 2 nicht 

unterscheidet. 

Beim Ausfall eines Uw wird der Autotransformator, wie 

in Bild 4 gezeigt, unter Spannung gesetzt und hilft, die 

Fahrleitungsspannung auf dem Streckenabschnitt bis zum 

ausgefallenen Uw zu stützen. 

Falls das andere Uw ausfällt, ist die Speisung in die 

andere Richtung durch die Umschaltung der Mastschalter 

möglich. 

3.4 Hauptmerkmale des neuartigen 

Verfahrens 

Das neuartige Verfahren stellt eine Alternative zu anderen 

Lösungen zur Stützung der Fahrleitungsspannung 

dar. Seine Implementierung ist offenbar deutlich kostengünstiger 

als die Errichtung eines zusätzlichen vollwertigen 

Uw oder eines Zweispannungssystems und bietet 

insbesondere dann eine zweckmäßigere Lösung, wenn 

die Möglichkeiten der Fahrleitungsverstärkung bereits 

ausgeschöpft sind. Weiterhin kennzeichnet sich die vorgeschlagene 

Lösung durch einen vergleichsweise kleinen 

Platzbedarf für nur einen Autotransformator. 

Das vorgestellte Verfahren lässt sich sowohl für Neubaustrecken 

als auch für die Nachrüstung bestehender 

Strecken anwenden. Im letzten Fall werden die Betriebssperrzeiten 

viel kürzer sein als beispielsweise bei der Fahrleitungsverstärkung. 

Weitere Speisekonzepte mit Anwendung der regelbaren 

Autotransformatoren sind möglich, zum Beispiel 

der Einsatz mehrerer nacheinander geschalteten Autotransformatoren 

oder Spannungsstützung bei zweiseitig 

gespeisten 15-kV-16,7-Hz-Fahrleitungsnetzen. Die Steuerungsalgorithmen 

für den Stufenschalter müssen dementsprechend 


3.5 Weitere technische Aspekte 

und Herausforderungen 

3.5.1 Autotransformator 

Im Unterschied zu den AT in Zweispannungssystemen, die 

üblicherweise das Übersetzungsverhältnis von 2 : 1 haben, 

ist das Übersetzungsverhältnis des regelbaren Autotransformators 

in dem vorgeschlagenen Verfahren nahezu 1. 

Daher sollte seine Bauweise deutlich kompakter sein als 

bei den herkömmlichen AT für Zweispannungssysteme. 

Es muss vermieden werden, dass keine Anzapfung 

des Autotransformators zugeschaltet ist, da in diesem 

Fall die volle Fahrleitungsspannung am Stufenschalter 

ansteht und ihn zerstören kann. Daher darf eine Stufe 

bei der Umschaltung nur dann getrennt werden, wenn 

schon eine andere zugeschaltet ist. Aus diesem Grund 

werden zwei Stufen für eine kurze Zeit bei der Stufenumschaltung 

kurzgeschlossen, sodass für diese Zeit ein 

windungsschluss ähnlicher Zustand für den Autotransformator 

entsteht. Er muss solchen kurzen, jedoch häufig 

auftretenden Zuständen thermisch und dynamisch ohne 

Schaden widerstehen können. 

3.5.2 Stufenschalter 

Die wichtigste Anforderung an den Stufenschalter ist die 

Tauglichkeit für häufiges Schalten unter Last. Er muss für 

die maximale Spannung ausgelegt werden, die zwischen 

Bild 3: Einsatz eines regelbaren Autotransformators zur Verbesserung 

der Redundanz; Normalbetrieb. 

Bild 4: Einsatz eines regelbaren Autotransformators zur Verbesserung 

der Redundanz; Unterwerksausfall. 


245


der obersten und der untersten Anzapfung des Autotransformators 

entstehen kann. Im Zahlenbeispiel aus 

Abschnitt 3.2 beträgt diese Spannung 

. 

Der Stufenschalter kann entweder mechanisch oder 

basierend auf leistungselektronischen Elementen aufgebaut 

werden. Bei der Auslegung des Stufenschalters sind 

folgende Kriterien heranzuziehen: 

• umzuschaltende Leistung 

• zulässige Dauer des Windungsschlusses bei der Umschaltung 

• Häufigkeit der Schaltungen, sie hängt unter anderem 

davon ab, ob der Autotransformator beim Normalbetrieb 

oder nur beim Unterwerkausfall betrieben wird 

• Anzahl der Stufen 

• Spannungsdifferenz zwischen den Stufen 

Mit Hinblick auf die Wahl der Stufenanzahl ist darauf 

hinzuweisen, dass mehr Stufen 

• kleinere Spannungsdifferenzen zwischen ihnen, 

• genauere Ansteuerung an die Soll-Spannung und 

• dafür aber einen aufwändigeren Stufenschalter und 

häufigeres Schalten 

bedeuten. Weiterhin muss die Stufung nicht gleichmäßig 

sein. Eine feinere Stufung im Bereich 1 : 1 wäre für eine 

genauere Annäherung an die Soll-Spannung sinnvoll. 

3.5.3 Schutz 

Autotransformator 

Als eines der möglichen Schutzkonzepte wird der Einsatz 

des Differentialschutzes gesehen. Der Autotransformator 

kann entweder mit eigenen Leistungsschaltern ausgestattet 

werden oder mit dem Uw über einen ausreichend 

schnellen Kommunikationskanal verbunden werden, um 

im Fehlerfall den Ausschaltbefehl an die Leistungsschalter 

des Uw übertragen zu können. 

Fahrleitung 

Da die Speiselänge deutlich größer wird, ist insbesondere 

darauf zu achten, dass der entfernte Kurzschluss auf der 

Fahrleitung immer noch vom Uw aus zuverlässig erkannt 

wird. Die Auswertung des Phasenwinkels des Stroms 

durch das Schutzrelais nimmt an Bedeutung zu. Alternativ 

kann die Fahrleitung hinter dem Autotransformator mit 

dem Leistungsschalter des Autotransformators und dem 

dazugehörenden Schutzrelais geschützt werden. 

4 Schlussfolgerung und Ausblick 

Bei der Auslegung eines Bahnstromsystems wird auf 

Grund der Leistungsflusssimulation die Notwendigkeit zur 

Stützung der Fahrleitungsspannung beurteilt. Falls erforderlich, 

sollen mögliche Maßnahmen aus technischer und 

wirtschaftlicher Sicht bewertet und verglichen werden. 

Das vorgeschlagene neuartige Verfahren zur Spannungsstützung 

kann sich in manchen Fällen als technisch und 

wirtschaftlich optimale Alternative zu den konventionellen 

Ansätzen erweisen. 

Das Verfahren befindet sich derzeit in der Phase eines 

Entwicklungsvorhabens. Für seine praktische Realisierung 

sind noch folgende Aktivitäten notwendig: 

• detaillierte theoretische Ausarbeitung der Steuerungskonzepte 

und der Auslegungsgrundlagen für verschiedene 

Einsatzfälle 

• Kooperation mit den Fachfirmen für Leistungselektronik 

und Transformatorenbau 

• Bau eines Prototyps als Pilotanlage 

Literatur 

[1] DIN EN 50163:2004. Bahnanwendungen – Speisespannungen 

von Bahnnetzen. 

[2] DIN EN 50388:2009. Bahnanwendungen – Bahnenergieversorgung 

und Fahrzeuge – Technische Kriterien für die Koordination 

zwischen Anlagen der Bahnenergieversorgung und 

Fahrzeugen zum Erreichen der Interoperabilität. 

[3] American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association 

(AREMA): AREMA Manual for Railway Engineering. 

Volume 3: Infrastructure and Passengers. Chapter 33: Electrical 

Energy Utilization. Part 3: Recommended Voltages. 

[4] Lönard, D.; Northe, J.: Metal-closed, air-insulated traction 

switchgear – developments and applications. In: Elektrische 

Bahnen 104 (2006), H. 8-9, S. 421–427. 

[5] Ortiz, J.M.G., et al.: Elektrifizierung der Hochgeschwindigkeitsstrecke 

Madrid-Lerida. In: Elektrische Bahnen 100 (2002), 

H. 12, S. 466–472. 

[6] Zynovchenko, A.; George, G.; Olsen, H.: Elektrifizierung von 

Eisenbahnstrecken mit Autotransformatorsystemen. In: Elektrische 


[7] Levermann-Vollmer, D.; Klinge, R.: Pilotprojekt Mehrspannungssystem 

Prenzlau-Stralsund. In: Elektrische Bahnen 101 

(2003), H. 4-5, S. 172–176. 

[8] Levermann-Vollmer, D.; Eberling, W.: Autotransformer bei der 

Deutschen Bahn. In: Elektrische Bahnen 100 (2002), H. 1-2, 

S. 38–43. 

[9] Deutsche Patentanmeldung Akz. 10 2011 013 330.5: Einphasige 

Speiseanordnung und Verfahren zur Versorgung von 

Wechselstrombahnen mit Einphasenwechselstrom. Eingereicht 

am 08.03.2011. 

Dr.-Ing. Andriy Zynovchenko (32). Studium industrielle 

Energieversorgungssysteme an der Priasower 

staatlichen technischen Universität in Mariupol, 

Ukraine. 2003 bis 2006 wissenschaftlicher 

Mitarbeiter, anschließend Promotion an der Universität 

Ulm. Seit 2006 Systemingenieur in der 

Abteilung Systemtechnik bei Balfour Beatty Rail 

GmbH. 

Adresse: Balfour Beatty Rail GmbH, Abteilung 

Systemtechnik, Frankfurter Str. 111, 

63067 Offenbach am Main, Deutschland; 

Fon: +49 69 30859-384, Fax: -486; 

E-Mail: andriy.zynovchenko@bbrail.com 


acrps 2011 – Historie 

100 Jahre Fernbahnelektrifizierung 

in Deutschland 

Peter Glanert, Dessau; Siegfried Graßmann, München; 

Thomas Scherrans, Dresden 

Der Beginn des elektrischen Versuchsbetriebes auf der Eisenbahnstrecke Dessau – Bitterfeld am 

18. Januar 1911 war die Geburtsstunde der elektrischen Fernbahntraktion in Deutschland mit 

Einphasen-Wechselstrom niedriger Frequenz. Die Errichtung der Bahnenergieanlagen dafür 

sowie die Inbetriebnahmen der elektrischen Lokomotiven waren Pioniertaten der Technikgeschichte. 

Noch während der ersten Versuchsphase wurde die Erweiterung beschlossen und begonnen, 

aber der Ausbruch des 1. Weltkriegs beendete das Projekt abrupt. 

Centenary of long distance railway electrification in Germany 

Starting of electric test operation on the railway line Dessau – Bitterfeld on January 18 th 1911 

was the hour of birth of electric long distance railway traction in Germany with low frequency 

single phase a. c. Construction of traction power supply installations and putting into service of 

the electric locomotives are pioneering works of technical history. Extension was initiated just 

during first test period, but eruption of World War I stopped the project abruptly. 

Un siècle d’électrification de lignes à grand parcours en Allemagne 

Le début de l’exploitation, à titre d’essai, de la ligne électrifiée Dessau – Bitterfeld le 18 Janvier 

1911 a constitué la naissance de la traction électrique pour trains à grande distance en Allemagne 

en courant alternatif monophasé à fréquence réduite. La construction des installations 

de traction élec-trique et la mise en service des locomotives électriques ont été des actes pionniers 

dans l’histoire de la technologie. Encore pendant la première phase d’essais l’extension 

était décidée et commencée, mais le déclenchement de la première guerre mondiale a stoppé 

brutalement le projet. 

1 Einführung 

Ende des 19. Jahrhunderts unternahmen die großen deutschen 

Elektrofirmen erste Schritte, die Elektroenergie für 

die Eisenbahn nutzbar zu machen. Bei DC hatte sich als 

Nachteil gezeigt, dass er nicht transformierbar ist und die 

dadurch begrenzte Fahrleitungsspannung bei Fernbahnen 

hohe Stromstärken erfordert. Deshalb wurden auf 

verschiedenen Versuchsstrecken 3 AC oder 1 AC verschiedener 

Spannungen und Frequenzen erprobt, um für den 

Bahnbetrieb geeignete Lösungen zu finden. 

Bahnmotoren, ausgeführt als 1AC-Reihenschlussmotoren, 

konnten damals aus physikalischen Gründen nicht betriebstauglich 

und leistungsfähig mit der Frequenz 50 Hz 

betrieben werden. Zu große transformatorische Spannungen 

zwischen ihren Kommutatorlamellen bewirkten 

ein nicht beherrschbares, zerstörerisches Bürstenfeuer. 

Als Alternative bot sich 1 AC niedrigerer Frequenzen von 

15 bis 25 Hz an. Dieser ermöglichte das Transformieren 

der Fahrleitungsspannung auf den Lokomotiven und das 

direkte Betreiben von Reihenschlussmotoren, erforderte 

allerdings speziell für die Bahnenergieversorgung errichtete 

Kraftwerke mit Fernleitungen und Unterwerken oder 

Umformerwerke. 


2 Erster Versuchsbetrieb Dessau – 

Bitterfeld 

Beachtliche Erfolge von Vorversuchen veranlassten die 

Königlich Preußische Staatsbahn (Kgl.Pr.St.B.), erstmalig 

eine Hauptstrecke auf elektrischen Betrieb umzustellen. 

Die 26 km lange zweigleisige Strecke Dessau – Bitterfeld in 

Mitteldeutschland wurde zur Erprobung des elektrischen 

Zugbetriebes mit 1 AC ausgewählt. Als Flachlandstrecke 

bot sie keine Schwierigkeiten in der Zugförderung und 

durch ihre relativ geringe Streckenbelastung sollten sich 

Störungen im Versuchsbetrieb nicht auf den Regelbetrieb 

der von Berlin ausgehenden Hauptstrecken auswirken. Mit 

Gesetz vom 29. Juli 1909 bewilligte der Preußische Landtag 

2 Mio. Mark für den Versuchsbetrieb. Man fasste aber 

schon damals auch die durchgehende Elektrifizierung der 

zweigleisigen Strecken Magdeburg – Dessau – Bitterfeld – 

Leipzig und Leipzig – Halle (Saale) mit zusammen 154 km 

Länge ins Auge und traf Vorbereitungen dafür (Bild 1). 

Alle Planungen und die Leitung der Arbeiten lagen bei der 

Königlichen Eisenbahndirektion (K.ED) Halle (Saale). Viele 

Einzelheiten der Baustufe I und besonders der Elektrolokomotiven 

sind schon in [1] beschrieben und deshalb hier 

nur kurz rekapituliert, die Originalquellen sind [2] bis [7]. 

247

Historie – acrps 2011 

Für die Bahnenergieversorgung begann Anfang 1910 

der Bau eines Kraftwerks (Kw) in Muldenstein, 5 km 

nordöstlich von Bitterfeld in günstiger Lage zu Braunkohleförderstätten 

und zum Fluss Mulde als Kühlwasserspender 

(Tabelle 1, Bilder 2 bis 4), und eines vorläufigen 

Unterwerkes (Uw) am Nordkopf des Bahnhofs Bitterfeld. 

Zwischen Kw und Uw wurde eine provisorische zweipolige 

Freileitung auf Holzmasten errichtet, parallel dazu 

erprobte man zwei Paar 60-kV-Kabel die sich nicht bewährten 

(Bild 5). Bemerkenswert sind im Uw die beidseitigen 

Leistungsschalter der Hauptumspanner (Bild 6). Die 

Wasserwiderstände an den beiden 10-kV-Abgängen dienten 

vermutlich zum Erproben der elektrischen Rückspeisebremse 

der bei der AEG bestellten Lokomotive E 3101 für 

die Chemin de Fer du Midi [8]. 

Vom Uw führten zwei einpolige Speisefreileitungen zu 

den Fahrleitungen des Bahnhofs, denen die Richtungsgleise 

nach und von Dessau angeschaltet waren. Es wurden 

zwei Bauarten von Hochkettenfahrleitungen errichtet 

(Tabelle 2, Bild 7), und zwar mit Doppel isolatoren wegen 

deren begrenzter Bruchfestigkeit und weniger wegen der 

Industrieverschmutzung. Der Mastabstand in der Geraden 

betrug einheitlich 75 m. Den südlichen Streckenabschnitt 

rüstete die Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft (AEG) 

aus, bei deren System der Fahrdraht, das Tragseil und 

ein so genannter Spanndraht gemeinsam nachgespannt 

waren (Bild 8). Bermerkenswert ist hier eine Brückenunterquerung 

mit zwei weit außermittigen Fahrdrähten 

über jedem Gleis zum Stabilisieren der Stromabnehmer 

(Bild 9). Auf dem nördlichen Abschnitt bauten die 

Siemens-Schuckert werke (SSW) eine Fahrleitung mit allein 

nachgespanntem Fahrdraht, Hilfstragdraht und Tragseil 

(Bilder 10 und 11). Sie hielten auch beim späteren Weiterbau 

an diesem System fest, während die AEG noch 

verschiedene Veränderungen durchführte. 

Nach Abnahme der Anlagen am 4. Januar 1911 wurde 

am nächsten Tag das Kw erstmalig angefahren und 

anschließend die Fernleitung zum Uw unter Spannung 

gesetzt, vorsorglich zunächst nur mit 30 kV und die 

Fahrleitungen somit unter 5 kV 15 Hz. Am Mittwoch, 

18. Januar 1911 eröffnete die Kgl.Pr.St.B. zwischen Dessau 

und Bitterfeld den ers ten elektrischen Fernbahnbetrieb in 

Deutschland mit einer Leerfahrt der badischen Lokomotive 

A 1 -1, die am folgenden Tag den Eröffnungszug beför- 

Bild 1: Bahnstrecken und Bahnenergieversorgungsanlagen in Mitteldeutschland 

Stand Sommer 1914 (Zeichnung: S. Graßmann). 

Hbf, Gbf, Pbf, Rbf, Vbf: Haupt-, Güter-, Personen-, Rangier-, 

Verschiebebahnhof 

Bild 2: Schaltplan Kraftwerk Muldenstein Baustufe I (1911). 

A Anlasser Reg Registrierapparat 

Ab Abschalter Si Sicherung 

B Blitzableiter Sp Spannungsanzeiger 

Dr Drosselspule Sp.Tr Spannungstransformator 

E Mittelpunkterder St.Sp Statischer Spannungsanzeiger 

Fr Frequenzanzeiger Str Stromanzeiger 

HR Höchststromrelais Str.Tr Stromtransformator 

L Leistungsanzeiger W Widerstand 

MA Minimal-Ausschalter WW Wasserwiderstand 

OS Ölschalter Z Zähler 

OW Ölwiderstand 



Bild 3: Schaltanlage 2 AC 60 kV 15 Hz Bahnkraftwerk Muldenstein 

Baustufe I (Quelle: Siemens Corporate Archives). 

Bild 4: Schalttafel Bahnkraftwerk Muldenstein Baustufe I (Quelle: 

Siemens Corporate Archives). 

derte (Bild 1 in [9]). Offiziell begann der Versuchsbetrieb 

am 26. Januar 1911 mit der ersten preußischen Lokomotive 

(Bild 1 in [10]) und regulär ab 10. Februar. Nachdem 

am 28. März die Fahrleitungsspannung auf 10 kV erhöht 

worden war, wurde am 1. April die Strecke für den 

öffentlichen Verkehr elektrisch beförderter Reise- und 

Güterzüge freigegeben, wobei nach und nach die weiteren 

bestellten Lokomotiven zum Einsatz kamen (Bild 12). 

3 Ausweitung des Versuchsbetriebs 

3.1 Allgemeines 

Landtag schon am 30. Juni 1911 weitere 17 Mio. Mark zur 

Erweiterung des elektrischen Zugbetriebes bewilligte. 

Danach leitete die K.ED Halle (Saale) die Arbeiten 

sofort ein. Die Versuchsstrecke sollte als Erstes in beiden 

Richtungen verlängert werden, und zwar von Dessau 

nach Magdeburg und von Bitterfeld nach Leipzig. Im 

Anschluss daran waren Teile des Leipziger Güterringes 

zwischen Wahren und Schönefeld und die Strecke Leipzig 

– Halle (Saale) zu elektrifizieren. 

In diese Zeit fällt auch die Einführung der einheitlichen 

Fahrleitungsspannung und -frequenz 15 kV 16 2 / 3 

Hz in 

Deutschland auf Initiative von Bernhard Gleichmann im 

Anzeige 

Noch bevor alle Versuchslokomotiven geliefert waren 

zeigte sich bereits, dass man mit der Wahl 1 AC offensichtlich 

die richtige Entscheidung getroffen hatte. Die 

ersten Ergebnisse waren trotz verschiedener Pannen an 

den Lokomotiven derart ermutigend, dass der Preußische 

Tabelle 1: Ausrüstung Bahnkraftwerk Muldenstein. 

Baustufe I 1 Baustufe II 

Steilrohrkessel 

Zahl 2 

Dampfmenge je Kessel 

Turbosätze 

Zahl 3 

Dampftemperatur 

Dampfdruck 

Drehzahl 

Generatorspannung 

Frequenz 

Generatorleistung 

kurzzeitig 

Leistungsfaktor 

Maschinenumspanner 

Zahl 

Spannung 

Leistung je Umspanner 

t/h 

t/h 

°C 

MPa 

min –1 

kV 

Hz 

MW 

MW 

kV/kV 

MVA 

4 

12 

1 

375 

1,5 

900 

3,0 

15 

3,0 

– 

0,8 

2 

3/60 

1,8 

4 + 2 x 8 

9 ... 12 

4 

375 

1,5 

1 000 

3,3 

16 2 / 3 

3,3 

4,6 

0,8 

4 

4 x 2 

3,3/60 

1,8 

1 

Drehzahl und elektrische Ausgangsdaten ab 1913 wie Baustufe II 

2 

Baustufe I je zwei Kessel Bauart Garbe und Bauart Stirling, Baustufe 

II insgesamt 20 Kessel Bauarten Borsig oder Hanomag 

3 

Baustufe I Turbine AEG, Generator SSW, Baustufe II je zwei Turbinen 

AEG und Maffei-Schwartz kopfwerke (MSW), alle Generatoren 

SSW 

4 

dazu ein Reserveumspanner 

GEBÄUDE 

Optimales Bausystem Individuell oder standardisiert 

Optimaler Komplettpreis Freie Fassaden- 

Elementbauweise oder und Dachgestaltung 

Raumzellenbauweise Feste Endpreise und Endtermine 

TRANSFORMATORENSTÄNDE 

Konstruktive Trennung Kompakte Dimension der Bauteile 

von Tragen und Auffangen Monolithische Wannen, 

Variable Grössen FD-Beton, keine Beschichtung 

Variable Trafo-Spurweiten An einem Tag montiert 

marbeton GmbH Telefon: 07565/9801-0 

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249 

Unbenannt-7 1 03.05.11 09:59


Bild 5: Kabelendverschlüsse 

60 kV 

Muldenstein 

Baustufe I (Quelle: 

Siemens Corporate 

Archives). 

bayerischen Staatsministerium für Verkehrsangelegenheiten 

und von Gustav Wittfeld im preußischen Ministerium 

der öffentlichen Arbeiten [11]. Diese Entscheidung übernahmen 

nach und nach auch die Eisenbahnen Österreichs, 

der Schweiz sowie Schwedens und Norwegens. 

3.2 Bahnenergieanlagen 

3.2.1 Kraftwerk Muldenstein 

Ab 1. August 1911 wurden die Bauarbeiten in Muldenstein 

fortgeführt. Das Kw erhielt dabei im Wesentlichen seine 

endgültige Gestalt mit Kesselhaus, Maschinenhaus und 

Schalthaus; besonders die beiden weiteren 103,6 m hohen 

Schornsteine erforderten wie der erste umfangreiche Gründungsarbeiten 

(Bild 13). Um den ersten Schornstein wurden 

vier weitere und an jeden neuen Schornstein acht Kessel aufgestellt 

(Tabelle 1). Die Heizerstände befanden sich an den 

Längsmauern des Kesselhauses unter den Kohlenbunkern. 

Diese wurden aus Selbstentladewagen gefüllt, die auf darüber 

liegenden Gleisen mit Seilzuganlagen befördert wurden, 

und beschickten die Kesselroste mittels Schwerkraft. 

Im Maschinenhaus wurden vier weitere Turbosätze ähnlich 

dem ersten und im Schalthaus für jeden Satz wieder 

zwei Umspanner aufgestellt (Bild 14 und Tabelle 1). Im 

Sommer 1913 wurden die neuen Anlagen mit denen des 

bisherigen Versuchsbetriebs zusammengeschlossen. Letztere 

wurden dabei auf die höhere Drehzahl und Spannung 

umgestellt, sodass nun insgesamt 16,5 MW Dauerleistung 

im Kw installiert waren. Dafür musste das Kraftwerk sehr 

häufig abgeschaltet und deshalb der elektrische Regelzugbetrieb 

am 1. Juli 1913 eingestellt werden. Lediglich ein 

gelegentlicher vereinfachter Probebetrieb für die Lokomotiven 

war noch möglich. Nach Abschluss dieser Arbeiten 

konnte die Strecke Dessau – Bitterfeld im Herbst 1913 mit 

15 kV 16 2 / 3 

Hz wieder in Betrieb genommen werden. 

Der Dampfverbrauch der direkt gekuppelten und deshalb 

niedertourig drehenden Turbinen war mit 8 bis 

9,5 kg/kWh relativ hoch, wobei bis zu 4,3 kg/kWh der geringwertigen 

Rohbraunkohle verbraucht wurden. Infolge 

der schwankenden Belastung im Bahnbetrieb und der 

insgesamt geringen Auslastung sank der Leistungsfaktor 

trotz der niedrigen Netzfrequenz häufig bis 0,65. 

Bild 6: Schaltplan Unterwerk Bitterfeld Baustufe I (1911). 

Abkürzungen wie Bild 2 

Bild 7: Fahrdrahtquerschnitte 

100 mm 2 (aus 

Literatur 1920er Jahre). 

links Runddraht ≈12 mm 

Durchmesser wie 1910 

von AEG verlegt 

rechts Achter-Profil 

10 mm breit 13 mm hoch 

wie 1910 von SSW verlegt 

Tabelle 2: Fahrleitungsbauarten Dessau – Bitterfeld 1910/1911. 

AEG 

SSW 

Fahrdraht 

Material 

Profil 

Querschnitte 

Nachspannkraft 

Hilfstragdraht 

Material 

Querschnitt 


Tragseil 1 

Material 

Querschnitt 


Spannseil 1 

Material 

Querschnitt 


mm 2 

kN 

mm 2 

kN 

mm 2 

kN 

mm 2 

kN 

Cu 

Rund 

100; 70 

5 

– 

Stahl 

43 

3,5 

Stahl 

20 

3,5 

Cu 

Achter 

100; 70 

unbekannt 

Stahl 

33 

– 

Stahl 

50 

– 

Längsspannweite 2 m 75 75 

Nachspannlänge 2 m 1 100 1 500 

1 

sieben verzinkte Drähte 

2 

maximal in der Geraden 

– 



Bild 8: Fahrleitung AEG aus Fahrdraht (unten), 

Tragseil (Mitte) und Spanndraht (oben). 

Bild 9: Fahrleitung AEG Zörbiger Brücke Bahnhof 

Bitterfeld mit zwei Fahrdrähten je Gleis. 

Bild 10: Fahrleitungsanlage SSW mit Fahrdraht 

(unten), Hilfstragdraht (Mitte) und Tragseil 

(oben), Masten für Fernleitungen, bei Haideburg 

(Quelle: Siemens Corporate Archives). 

3.2.2 Bahnstromleitung und Unterwerke 

Die Erhöhung der Fahrleitungsspannung von 10 kV auf 

15 kV ermöglichte es, die Zahl der ursprünglich in Königsborn, 

Güterglück, Dessau und Kleinwiederitzsch vorgesehenen 

Uw auf drei zu verringern; die neuen Standorte 

Wahren, Marke und Gommern legte man nach dem 

berechneten Spannungsfall entlang der Strecke in etwa 

50 km Abstand voneinander fest (Bild 1). 

Von Muldenstein führten zwei zweischleifige 60-kV-Fernleitungen 

nach Bitterfeld und lösten das Provisorium ab. 

Entlang der Strecken von dort in Richtung Magdeburg und 

Richtung Leipzig verlegte man die 60-kV-Fernleitung zu den 

Uw auf den Fahrleitungsmasten. Bereits beim Ausrüsten des 

Teilstückes Dessau – Bitterfeld war die dafür erforderliche 

Mastlänge berücksichtigt worden (Bilder 10 und 12). Die 

Fernleitungen wurden über Drosselspulen und zweipolige 

Ölschalter mit Überspannungsschutz an die 60-kV-Sammelschiene 

der Uw angeschlossen. In der Fernleitung auftretende 

Kurzschlüsse schalteten sich mit 2 s Verzögerung ab. 

Das Umspannen auf 15 kV besorgten Öltransformatoren 

mit Luftkühlung (Tabelle 3). Ab der 15-kV-Sammelschiene 

speisten einpolige Ölschalter die Fahrleitungsabschnitte 

einseitig in die Richtungen „von“ und „nach“ bis 

zu Fahrleitungs-Schutzstrecken zwischen den Uw. Kurzschlüsse 

in den Fahrleitungen und Speiseleitungen bewirkten 

unverzögertes Ausschalten. 

Das Uw Wahren (Bild 15) versorgte zusätzlich über 

zwei an den Fahrleitungsmasten verlegte 15-kV-Speiseleitungen 

ein Umformerwerk in Halle (Saale), das mittels 

rotierender Maschinensätze 1 AC in DC für die Verbraucher 

in den Bahnhofs- und den Werkstattanlagen umwandelte. 

Das Uw Bitterfeld wurde ein 15-kV-Schaltposten, 

der mit zwei Speiseleitungen vom Kw Muldenstein aus 

versorgt wurde (Bild 1 und Tabelle 2). 

deburg Hbf und Rothensee die AEG und ab Bitterfeld bis 

vor Leipzig die Bergmann-Elektricitätswerke (BEW) (Bild 1). 

Mit einer Vergrößerung der Längsspannweite von 75 m 

auf 100 m wollte man bessere Sichtbarkeit der Signale 

erreichen, vor allem aber die Zahl der empfindlichen Porzellanisolatoren 

vermindern. Wie sich im späteren Betrieb 

herausstellen sollte, war das eine folgenschwere Fehlentscheidung, 

weil man den Windabtrieb unterschätzt hatte. 

Für eine zukünftige kostengünstige Instandhaltung wurden 

erste Ansätze zur Vereinheitlichung der Fahrleitungsbauteile 

wirksam. Für die nunmehr drei firmenspezifischen 

Anzeige 

3.2.3 Fahrleitungsanlagen 

Im Sommer 1912 begann das Aufstellen der Fahrleitungsmasten. 

Diese Arbeiten wurden wie alle ande ren in einer 

öffentlichen Ausschreibung vergeben. Den Zuschlag erhielten 

für die Strecken Dessau – Roßlau und Leipzig – Halle 

sowie für den Raum Leipzig die SSW, ab Roßlau bis Mag- 


251 

Schig-Anz_86x125_4c.indd 1 03.05.11 10:21


Bild 11: Fahrleitungsanlagen SSW Bahnhof Dessau (Quelle: Siemens Corporate Archives). 

Bauweisen wurden Isolatoren, Abmessungen 

und Anschlussmaße für 

Bolzen und Schrauben sowie Laschenund 

Gabelmaße der Armaturen einheitlich 

festgelegt. Für Fahrdrähte 

war das so genannte Achter-Profil 

aus Kupfer mit 100 mm² oder 80 mm² 

zu verwenden (Bild 7). Als Tragseilmaterial 

wurde auf der freien Strecke 

und auf kleineren Bahnhöfen größtenteils 

verzinkt-verbleiter Stahl und 

in geringem Umfang Siliziumbronze 

(SiBz) vorgeschrieben. Große Bahnhöfe, 

auf denen auch nach Einführung 

des elektrischen Betriebes noch 

Dampflokomotiven fahren oder stehen 

würden, sollten Tragseile aus SiBz 

oder verkupfertem Stahl erhalten. 

4 Weitere Entwicklung 

Bild 12: Güterzuglokomotive EGL 10204 (Bild 10 in [1]) vor Personenzug Richtung Dessau nach 

Ausfahrt Bahnhof Raguhn 1911, Fahrleitung SSW, hinten Querjochmasten für Fernleitungen 

(Sammlung: Th. Scherrans). 

Nachdem im Dezember 1913 auf 

dem kurzen Streckenabschnitt Bitterfeld 

– Delitzsch der elektrische Betrieb 

aufgenommen war, schaltete 

man im Mai und Juni 1914 den Abschnitt 

Delitzsch – Neuwiederitzsch 

(heute Leipzig Messe) und die Güterbahn 

von Wahren bis zum Bahnhof 

Schönefeld erstmalig zu. Kurz darauf 

waren auch alle weiteren Fahrleitungen 

bis in die Hauptbahnhöfe Leipzig 

und Halle fertig. Die zum 8. August 

geplante Betriebsverlängerung von 

Wahren bis Schkeuditz fand aber 

ebensowenig mehr statt wie die etwas 

später vorgesehene nach Leipzig 

und nach Halle, weil unmittelbar 

nach Kriegsausbruch der elektrische 

Betrieb am 4. August 1914 eingestellt 

wurde. Im Jahr 1915 wurden dann 

große Teile der Fahrleitungen ihres 

Kupfers wegen demontiert und der 

Rüs tungsindustrie zugeführt. 

Ab 1915 wurde das Kw Muldenstein 

dazu genutzt, mit einem äu- 

Bild 13: Querschnitt Bahnkraftwerk Muldenstein Baustufe II (Sammlung: S. Graßmann). 

rechts Kesselhaus mit Schornsteinfundamenten und Kohlebeschickungsgleisen 

Mitte Maschinenhaus mit Turbinen, Kondensation und Generatoren 

links Schalthaus mit Hauptumspannern und Schaltanlagen 

Tabelle 3: Installierte 15-kV-Umspannerleistungen 

in Unterwerken und im Kraftwerk 

Muldenstein 1913 in MVA. 

Wahren 4 x 1,5 

Marke 3 x 1,5 

Gommern 1 2 x 1,8 

Muldenstein 2 

1 

vorher in Bitterfeld, umgewickelt von 10 

auf 15 kV sekundär 

2 

bisher keine Daten zu finden 



Bild 14: Maschinensaal Muldenstein Blickrichtung Bitterfeld 

(Sammlung: P. Glanert). 

vorn erster Turbosatz von 1910/11 

Mitte und hinten Turbosätze von 1912/13, je zwei mit unterschiedlichen 

Turbinen aber einheitlichem Generator 

Bild 15: Gebäude Unterwerk Wahren (Sammlung: S. Graßmann). 

rechts ankommende 60-kV-Doppelleitung 

vorne abgehende 15-kV-Speiseleitungen 

ßerst energieintensiven Verfahren in elektrischen Öfen 

hoch verdichtete Salpetersäure zu produzieren, einen der 

wichtigsten Ausgangsstoffe für Sprengmittel. 

Erst Ende September 1921 nahm das Kw den Betrieb 

wieder auf. Danach dauerte es bis zum 16. Mai 1923, bis 

alle Strecken von Halle über Leipzig bis Magdeburg wieder 

oder erstmals auf elektrischen Betrieb umgestellt waren. 

Literatur 

[1] Glanert, P.; Scherrans, Th.; Borbe, Th.; Lüderitz, R.: Versuchsbetrieb 

Dessau – Bitterfeld. In: Elektrische Bahnen 108 (2010), 

H. 7, S. 313–321; Vorabdruck aus: Wechselstrom-Zugbetrieb in 

Deutschland; Band 1: Durch das mitteldeutsche Braunkohlerevier. 

München: Oldenbourg Industrieverlag, 2010. 

[2] Heyden, W.: Die Lokomotiven der elektrischen Zugförderungsanlage 

Dessau – Bitterfeld. In: Elektrische Kraftbetriebe 

und Bahnen 8 (1910), H. 15, S. 281–286. 

[3] Heyden, W.: Die elektrische Zugförderung auf der Strecke 

Dessau – Bitterfeld. In: Elektrische Kraftbetriebe und Bahnen 

9 (1911), H. 16, S. 301–307; H. 17, S. 334–336; H. 19, S. 365– 

370; H. 20, S. 390–393; H. 21, S. 408–412; H. 23, S. 448–453; 

H. 24, S. 468–474; H. 25, S. 481–483. 

[4] N. N.: Bericht der Kgl. Eisenbahndirektion in Halle (Saale) 

über das erste Jahr des Betriebes der elektr. Zugförderung 

Dessau – Bitterfeld. In: Elektrische Kraftbetriebe und Bahnen 

10 (1912), H. 10, S. 191–193. 

[5] Heyden, W.: Die Einführung der elektrischen Zugförderung 

auf der Strecke Magdeburg – Leipzig – Halle. In: Elektrische 

Kraftbetriebe und Bahnen 9 (1912), H. 32, S. 682–683. 

[6] Mentzel, K.: Bauanlagen für die Herstellung der elektrischen 

Zugförderung auf den Eisenbahnlinien Magdeburg – Bitterfeld 

– Leipzig – Halle. In: Zeitschrift für Bauwesen 1914, S. 544–784. 

[7] Tetzlaff, H.: Elektrisierung der Strecke Halle – Magdeburg. 

In: Elektrische Bahnen 11 (1935), H. 1, S. 3–11. 

[8] N.N.: Elektrische Vollbahnlokomotiven (Frankreich). In: 

Elektrische Kraftbetriebe und Bahnen 7 (1909), H. 14, S. 279. 

[9] Rossberg, R. R.: eb – Elektrische Bahnen im Jahre 1911 – Teil 

1. In: Elektrische Bahnen 109 (2011), H. 1-2, S. 101–104. 

[10] Tietze, Ch.: eb – Elektrische Bahnen im Jahre 1936 – Teil 1. In: 

Elektrische Bahnen 109 (2011), H. 3, S. 165–167. 

[11] Heyden, W.: Die Periodenzahl bei der elektrischen Zugförderung 

der Preußischen Staatsbahnen. In: Elektrische Kraftbetriebe 

und Bahnen 9 (1911), H. 28, S. 569–570. 

Dipl.-Ing. (FH) Peter Glanert (64); ab 1964 beschäftigt 

bei Deutsche Reichsbahn (DR), Studium Automatisierungsanlagen 

an der Ingenieurschule für 

Elektrotechnik in Velten-Hohenschöpping, ab 

1975 Entwicklungsingenieur auf dem Fachgebiet 

Bahnenergieanlagen in VES/M Halle (Saale), ab 

1980 zuständig für Entwicklung, Erprobung und 

technische Freigabe von Oberleitungsbauteilen 

bei der DR und dann bei Deutsche Bahn bis 2006. 

Adresse: Damaschkestr. 39; 

06849 Dessau- Roßlau, Deutschland; 

Fon: +49 340 8581340; 

E-Mail: mp.glanert@t-online.de 

Dipl.-Ing. Siegfried Graßmann (59), Studium Elektrische 

Bahnen an der Hochschule für Verkehrswesen 

„Friedrich List“, Dresden. Mitarbeiter im Flottenmanagement 

Baureihen 403, 411 und 120 im Regionalbereich 

Süd der DB Bahn Fernverkehr. 

Adresse: DB Bahn Fernverkehr AG, Regionalbereich 

Süd, Landsberger Str. 158, 80687 München, 

Deutschland; 

Fon: +49 89 1308-3036; 

E-Mail: siegfried.grassmann@deutschebahn.com 

Dipl.-Ing. Thomas Scherrans (43), Studium Elektrotechnik/Elektrische 

Bahnen an der Hochschule 

für Verkehrswesen „Friedrich List“, Dresden und 

an der Technischen Universität Dresden, seit 1995 

wissenschaftlicher Mitarbeiter und Projektleiter 

der IFB Institut für Bahntechnik GmbH, Geschäftsbereich 

Bahnenergieversorgung und Bahnsimulation; 

Sachverständiger des Eisenbahn-Bundesamtes 

für Elektrotechnische Anlagen, Fahrleitung 

(Oberleitungs- und Stromschienenanlagen), Rückstromführung, 

Erdung und Potenzialausgleich. 

Adresse: IFB Institut für Bahntechnik GmbH, 

Wiener Str. 114/116, 01219 Dresden, Deutschland; 

Fon: +49 351 8775941; 

E-Mail: ts@bahntechnik.de 


253

Journal Extra 

Umrichter in der Bahnenergieversorgung 

– Chancen weltweit 

1 Allgemeines 

Bei Bahnen, die dezentral aus dem 3AC-Landesnetz versorgt 

und mit dessen Frequenz betrieben werden, verspricht 

der Einsatz statischer Umrichter große technische, 

betriebliche und energetische Vorteile gegenüber der 

klassischen einseitigen Speisung über Direktumspanner 

mit Phasentrennstellen in der Oberleitung. Ein aktueller 

Bericht hierzu knüpft an die Struktur der Chinese Railways 

(CR) an [1], jedoch gelten seine Aussagen grundsätzlich 

für alle 50- und 60-Hz-Bahnen weltweit. In der Tat zeigen 

sich beachtliche weitere Anwendungs fälle und -felder. 

2 USA 

Tabelle 1: Längen in der USA geplanter Schnellfahrstrecken, nach 

Grafik in [2] aus US-Straßenatlas ermittelt, auf km umgerechnet 

und gerundet. 

Zentrum Stufe 1 Stufe 2 

Washington D.C. 760 1 330 

Chicago 1 740 190 

Seattle 0 510 

Los Angeles 1 060 1 230 

Dallas 0 710 

Orlando 140 330 

Summe 3 700 4 300 

Tabelle 2: Pauschal dimensionierte Bahnenergieversorgung mit 

25 kV Fahrleitungsnennspannung für (3 700 + 4 300) km Schnellfahrstrecken 

nach Tabelle 1. 

UW Umspannwerk für Phasentrennung 

AT Autotransformatorstation 

URW Umrichterwerk 

Konfiguration 

1 klassisch mit Sondertransformatoren, 

mit Phasentrennstellen, 

Landesnetzfrequenz 

2 wie 1 mit Zweispannungssystem 

und Autotransformatoren, 


3 einfach mit statischen Umrichtern, 

ohne Phasentrennstellen, 


Abstand 

in km 

Zahl 

Schalt-- 

anlagen 

25 320 UW 

50 

10 

160 UW 

640 AT 

40 200 URW 

Ref. 

4 wie 3 mit Bahnsonderfrequenz 65 125 URW [4] 1 

1 

45 km bei 15 kV 

[3] 

Die derzeit von den Demokraten gestellte Regierung der 

Vereinigten Staaten von Amerika (USA) plant im Rahmen 

ihrer Infrastrukturpolitik eine gründliche Erneuerung, Erweiterung 

und Modernisierung des Eisenbahnwesens. Die Pläne 

sind im Internet ausführlich beschrieben; nach diesen Berichten 

sind auch schon Mittel geflossen. Anfang Februar 2011 

wurde der aktuelle Stand vorgestellt [2], wonach 53 Mrd. USD 

(rund 40 Mrd. EUR) veranschlagt sind. Davon ist der allergrößte 

Teil für Hochgeschwindigkeitsstrecken und -züge in 

sechs Wirtschaftsregionen der USA gedacht. Tabelle 1 enthält 

einige Details. Dass die Schnellfahrstrecken (SFS) vermutlich 

kürzer sein werden als die bestehenden Highways und anderen 

Fernstraßen, die möglichst viele Orte erschließen sollen, 

ist hier zweitrangig. 

Ungeachtet innenpolitischer Unwägbarkeiten in den 

USA ist für die umgerechnet rund 8 000 km Strecken in 

Tabelle 2 die erforderliche Infrastruktur für elektrische 

Bahnenergieversorgung in vier Konzepten abgeschätzt. 

Die dabei angesetzten Anlagenabstände sind aus zwei bestehenden 

Referenzstrecken hergeleitet [3; 4]. Real hängen 

diese natürlich von den Betriebsprogrammen, Streckentopographien, 

gewählten Leiterquerschnitten und 

bei Direkttransformatorspeisungen von der Stabilität der 

jeweiligen Regionalnetze ab. Sie können also für die sechs 

Inselnetze und sogar für deren einzelne Zweige ganz verschieden 

sein. Die sehr vorsichtig gewählten Pauschalwerte 

in Spalte 3 ergeben aber eine deutliche Tendenz bei der 

Zahl der erforderlichen Schaltanlagen schon bei den drei 

Varianten des Betriebs mit Landesfrequenz. Dass bei 60 Hz 

einige Parameter gegenüber 50 Hz verschärfend wirken, 

wird hier vernachlässigt. 

Bei den Referenzabständen aus [3; 4] ist bemerkenswert 

und festzuhalten, dass für die beiden Versorgungskonzepte 

• 2 AC 50/25 kV 50 Hz mit Autotransformatoren einseitig 

gespeist und 

• 1 AC 15 kV 17 Hz zweiseitig gespeist 

fast genau derselbe Wert realisiert wurde. 

Der Kommentar [5] zur Referenzarbeit zeigt nun auf, 

dass man mit Umrichtern vollkommen frei von der Landesfrequenz 

wird und mit niedrigerer Frequenz als weitere 

Vorteile gewinnen kann: 

• noch größere Unterwerkabstände 

• geringere elektromagnetische Beeinflussung 

In den USA bietet sich dafür 25 Hz an, wie an der Ostküste 

historisch etabliert und somit standardisiert [6]. 

Bild 1: Oberleitungskettenwerk 

für DC 

3 kV aus Doppelfahrdraht 

und Tragseil 

je 150 mm 2 Cu (Foto: 

Balfour Beatty Rail, 

auch Bild 2). 


Journal Extra 

Physikalisch ist klar, dass der mittel- und nordeuropäische 

Standardwert 17 Hz noch günstiger ist. Die vierte Variante 

in Tabelle 2 wird aber auch hierfür nicht weiter differenziert. 

Eine fünfte mit Zweispannungssystem und niedriger 

Bahnfrequenz ermöglicht theoretisch noch weitere Unterwerkabstände, 

was aber Redundanzfragen aufwerfen 

würde und deshalb hier nicht betrachtet wird. 

3 Europa 

Im Rahmen des EU-Schwerpunktprogramms Transeuropäische 

Netze Verkehr (TEN-V) gibt es rund 20 Prioritäre Projekte 

für Eisenbahnverbindungen, von denen einige wie die 

Öresundverbindung und die Betuweroute schon ganz fertig 

und fast alle anderen angefangen, teils schon weit fortgeschritten 

oder wenigstens geplant sind. Sie führen zwar zum 

großen Teil durch Länder mit weitgehend elektrifiziertem 

Hauptstreckennetz, in Ost- und in Südosteuropa können dabei 

aber noch Lücken oder Schwachstellen bestehen. Das gilt 

ebenso für das kürzlich verordnete Europäische Gütervorrangnetz 

[7], soweit einige der neun dafür definierten Korridore 

in Regionen ohne oder mit schwa chem elektrischen 

Betrieb vorstoßen. Abgesehen von solchen übergeordneten 

Plänen mögen mit AC 50 Hz betriebene Bahnen in diesem 

Raum auch eigenen Modernisierungsbedarf haben, sei es 

aus den Jahrzehnten bis um 1990 oder aus nachfolgenden 

Krisen. Bei all dem kann es vorkommen, dass eine stabile 

Bahnenergieversorgung mittels Umrichterwerken schon aus 

vorhandenen 3AC-Regional netzen zu erreichen und deren 

Ertüchtigung nur dafür vermeidbar ist [5]. 

Grundsätzlich folgen die in [1] beschriebenen Vorteile 

bei der Energie-Effizienz, der Emissionen-Minderung und 

der Betriebsführung in höchstem Maße den klimaund 

verkehrspolitischen Zielen der Europäischen 

Kommission. EU-geförderte Vorhaben fordern es 

also geradezu heraus, zur dezentralen 1AC-Bahnenergieversorgung 

aus 3AC-Landesnetzen statische 

Umrichter einzusetzen. Damit kann dieses 

Konzept auch von Europa aus über Pionierstatus 

zum Weltstandard werden. 

Weil die DC-Nennspannung 

bisher nicht über 3 kV 

zu steigern war, bedeutet 

das hohe Stromstärken, 

gegenüber 15 kV zum Beispiel 

für dieselbe Leistung 

das Fünffache. Das erfordert 

horrenden Aufwand 

an der elektrotechnischen 

Infrastruktur. So werden in 

dichtem Abstand Gleichrichterwerke 

mit ihren Hochoder 

Mittelspannungs-Netzanschlüssen 

benötigt. Noch 

schwerer wiegen, in doppeltem 

Wortsinn, die an der 

Strecke zu verlegenden und 

neuerdings zu verteidigenden 

Kupfermassen (Bild 1). 

Hierzu gilt das Gleiche wie 

zum Erdöl für die Dieseltraktion: 

Die Warnmeldungen 

über schrumpfende 

Weltvorräte verdichten sich, 

die Verteilungskämpfe werden 

härter werden und die 

Preise werden steigen mit 

schwersten Auswirkungen 

auf die Volkswirtschaften. 

Die aufzuhängenden und 

nachzuspannenden Massen 

bedingen natürlich dafür 

dimensionierte Armaturen, 

Stützpunkte und Fundamen- 

Bild 2: Doppelspeiseleitungen aus 

E-Al 240 zur Oberleitung in Bild 1. 

Tabelle 3: Europäische Bahnen 

mit DC-Betrieb. 

nur DC 3 kV 

Polen 

Estland 

Lettland 

DC 3 kV und AC 25 kV 50 Hz 

klassisch 

Luxemburg 

Tschechien 

Slowakei 

Slowenien 

Kroatien 

Russland 

Ukraine 

DC 3 kV und AC 25 kV 50 Hz 

modern 1 

Spanien 

Italien 

Belgien 

Russland 

1 

neue Hochgeschwindigkeitsstrecken 

Qualität die bewegt 

Anzeige 

4 DC-Bahnen 

Der Kommentar [5] weist auch darauf hin, dass 

das Umrichterkonzept eine 1AC-Elektrifizierung 

erleichtern oder überhaupt erst ermöglichen kann, 

wo sonst mit Rücksicht auf das 3AC-Landesnetz 

allenfalls Betrieb mit DC 3 kV möglich wäre. Dieser 

Gedanke lässt sich weiterspinnen. 

In Europa gibt es außerhalb des nur durch 

Dänemark unterbrochenen Korridors Norwegen – 

Schweden – Deutschland – Schweiz – Österreich 

etwas über 40 000 km Eisenbahnstrecken mit DC- 

Betrieb (Tabelle 3) und in allen Kontinenten zusammen 

etwas über 100 000 km. 

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255 

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Journal Extra 

te (Bild 2). Und es bleibt nicht bei den Anfangsinvestitionen: 

Das Erneuern zweier abgenutzter 150-mm 2 -Fahrdrähte 

schmerzt heftiger als das eines mit 100 mm 2 . 

Bild 3: Modellrechnung für Beharrungsfahrt, Parameter Tabelle 4. 

grün Arbeit am Stromabnehmer 

blau Verluste bei 15 kV 17 Hz 

rot Verluste bei DC 3 kV 

Tabelle 4: Modellrechnung für Traktionsleistung 9 MW konstant 

am Stromabnehmer (Bild 3), eingleisige Strecke zweiseitig gespeist, 

leicht gerundete Werte. 

DC 3 kV AC 15 kV 

17 Hz 

Kettenwerk 

Fahrdraht 

Tragseil 

Bild 4: Fahrleitung DC 3 kV, Strecke 

Casablanca – Marrakesch (Foto: Be, 

Februar 2011, auch Bild 5). 

mm 2 

mm 2 

2 x 150 Cu 

1 x 150 Cu 

120 CuAg 1 

70 Bz 

Resistanzbelag 2 Ω/km 0,06 0,15 

Abstand Unterwerke km 15 45 

Leerlaufspannung 3 kV 3,5 17,0 

Betriebspunkt Mitte 

Betriebsspannung 

Verlustleistung 

Verlust- zu Nutzleistung 

kV 

MW 

% 

2,8 

2,4 

+27 

16,1 

0,5 

+6 

Verlust- zu Nutzarbeit 4 % +18 +4 

1 

auch 100 Cu + Bz 50 ausreichend bei etwas höheren Verlus ten 

2 

mit Rückleitung über Fahrschienen, Blindspannungsfall im 

Stromkreis bei niedriger Frequenz vernachlässigbar weil 

Triebfahrzeuge Leistungsfaktor 1 

3 

konstant angenommen, Impedanz Unterwerk vernachlässigt 

4 

über Fahrspiele 

Bild 5: Fahrleitung AC 25 kV, 

Bahnhof Marrakesch, erneuert 

2009. 

Trotz dieses Anlagenaufwands sind die Übertragungsverluste 

bei DC-Bahnen immens. Dazu zeigen Bild 3 und 

Tabelle 4 das Ergebnis einer vereinfachten Modellrechnung. 

Zugrunde liegt eine Zugfahrt mit konstant 9 MW 

Leistung am Stromabnehmer – also zum Beispiel ein 

Hochgeschwindigkeitszug mit zwei Triebköpfen oder ein 

Schwergutzug mit Doppeltraktion – über rund 50 km 

eingleisige Strecke. Für DC 3 kV sieht man dabei Wirkungs- 

und Energieverlustwerte wie in den Anfängen der 

elektrischen Energieübertragung, bei DC 1,5 kV kann das 

je nach Infrastruktur noch schlimmer sein. 

Energieeinsparung durch elektrisches Rückspeisebremsen 

war der Ausgangspunkt für [1]. Normale Gleichrichterwerke 

erlauben mit ihren Dioden keinen Leistungsrückfluss; 

Wechselrichter sind dabei Ausnahmen [8]. Die 

Bremsenergie muss also im DC-Fahrleitungsnetz bleiben. 

Selbst wenn dieses durchgeschaltet betrieben wird, entstehen 

aber Verluste wie bei der Traktionsleistung. 

Viele alte Anlagen von DC-Bahnen werden in der kommenden 

Zeit erneuert werden müssen. Manche dieser Bahnen 

planen oder betreiben offen oder im Stillen, ihre 

Strecken später einmal auf 1 AC umzustellen. Für die Niederlande 

ist darüber schon berichtet [9], weshalb sie in 

Tabelle 3 gar nicht mehr aufgenommen sind. Im nördlichen 

Tschechien kann man sehen, dass die DC-Anlagen dort schon 

lange oder seit jeher für AC 25 kV vorbereitet sind, und in 

Marokko geschieht das auf den derzeit rund 1 000 km Strecken 

mit DC 3 kV offenkundig planmäßig bei Erneuerungen 

(Bilder 4 und 5). Vermutlich beschäftigen sich viele andere 

DC-Bahnen ebenfalls mit dieser Frage und sollten dabei die 

in [1] aufgezeigten Zusammenhänge mit berücksichtigen. 

Zum investiven und betrieblichen Ablauf solcher Umstellungen 

könnte auch geprüft werden, ob als Ersatz für einzelne 

Gleichrichterwerke schon Umrichterwerke errichtet werden, 

die übergangsweise geregelte Gleichspannung abgeben. 

5 Investitionen 

Die Relationen in Spalte 4 der Tabelle 2 erlauben erste 

Grobvergleiche der Direktinvestitionen für Schaltanlagen 

und Umwandlungskomponenten bei Neubau- wie 

bei Umstellungsvorhaben. Dazu können negative Sprunginvestitionen 

durch Übergang von 230 auf 115 kV Anschlussspannung 

oder fallweise eine noch niedrigere Ebene 

kommen [1; 5]. Eventuell immer noch verbleibende 

Mehrinvestitionen der Varianten 3 und 4 können unter 

bestimmten Umständen durch Verkauf von CO 2 

-Zertifikaten 

im Rahmen des Clean Development Mechanism (CDM) 

kompensiert werden, wenn bei ihnen die höhere Bremsenergienutzung 

nachgewiesen ist. 

Anmerkung: Zur Schreibweise „17 Hz“ siehe Kommentar 

auf Seite 267 im selben Heft. 

Uwe Behmann 

Ergänzung 

Wenn man auf Grund der in [1] klargestellten Vorteile 

bei den in Abschnitt 2 und 3 genannten Neuelektrifizierungen 

und den in Abschnitt 4 an gesprochenen Umstel- 


Journal Extra 

lungen von DC auf AC die Bereitstellung der Bahnenergie 

durch Umrichter wählt, ist man in der Frequenzwahl frei. 

Daher sollte man die in [5] genannten und oben am Beispiel 

USA gezeigten weiteren Vorteile einer niedrigeren 

Sonderfrequenz gleich noch mitnehmen, um sich das volle 

Potenzial einer AC-Bahnenergieversorgung zu Nutze zu 

machen, bei der man Herr im eigenen Haus ist. Moderne 

AC-Triebfahrzeuge können ohne größeren Aufwand für 

den Betrieb mit verschiedenen Frequenzen tauglich gemacht 

werden, sodass ein Übergang auf schon mit 50 Hz 

elektrifizierte Strecken unproblematisch ist. 

Die Nennspannung bei Bahnsonderfrequenz in Europa 

ist 15 kV. Ob es bei Neu- oder Umelektrifizierungen 

damit zweckmäßiger ist, die für 50 Hz geltende 

Spannung 25 kV zu wählen, muss besonders untersucht 

werden. Zwar gibt es dafür alle Standardbauteile wie 

Schalter und Isolatoren, und es können die Vorteile der 

Kombination niedriger Frequenz und hoher Spannung 

genutzt werden (Variante 4 in Tabelle 2). Allerdings 

würde es die Profil freimachung erschweren und verteuern, 

die bisherigen Spannungstrennstellen zwischen 

den Fahrleitungsnetzen zementieren und alle Triebfahrzeuge, 

die auf alten 15-kV- und neuen 25-kV-Strecken 

verkehren, müssten einen umschaltbaren Haupttransformator 

für beide Spannungen haben. 

Bei Umstellung von mit DC betriebenen Bahnen in 

Europa auf AC kann als langfristige Vision, wenn man 

auch eine Umstellung auf Sonderfrequenz in Dänemark 

annimmt, ein zusammenhängendes mit der gleichen AC- 

Frequenz betriebenes Netz konventioneller Strecken gesehen 

werden, das von Narvik im Norden bis Reggio di 

Calabria oder nach dem Bau der Brücke bei Messina sogar 

bis Sizilien im Süden und von Oostende im Westen bis zum 

Spurwechselbahnhof Brest im Osten reicht. 

Zuletzt soll noch einmal darauf hingewiesen werden, 

dass niedrige Sonderfrequenzen auch für andere Anwendungen 

vorteilhaft sind, besonders für Offshore-Windkraftparks 

[10]. 

Thorsten Schütte, Västerås 

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

– Vorteile am Beispiel der Chinese Railways. Converter 

Stations in 50 HzTraction – Advantages in Case of Chinese 

Railways. In: Elektrische Bahnen 109 (2011), H. 1-2, S. 63–74. 

[2] Bethge, Ph.: Highspeed nach Los Angeles. In: DER SPIEGEL 64 

(2011), Nr. 10, S. 116–117. 

[3] Zimmert, G.; Solka, M.: Elektrifizierung der Hochgeschwindigkeitsstrecke 

Wuhan – Guangzhou. In: Elektrische Bahnen 

107 (2009), H. 8, S. 338–343. 

[4] Krems, St.; Matthes, U.: Neubaustrecke (NBS) Nürnberg – 

Ingolstadt – Technische Ausrüstung. In: Elektrische Bahnen 

105 (2007), H. 4-5, S. 290–294. 

[5] Schütte, Th.: Kommentar zu [1]. In: Elektrische Bahnen 109 

(2011), H. 1-2, S. 99–100. 

[6] Be: Lokomotivplattform ALP für Nordamerika. In: Elektrische 


[7] N. N.: EG-Verordnung zum Gütervorrangnetz. In: Elektrische 

Bahnen 108 (2010), H. 8-9, S. 409. 

[8] Schlunegger, H.: Wechselrichterwerke bei Gleichstrombahnen. 


[9] Minkman, H.; Smulders, E.: Übergang der Energieversorgung 

von DC 1,5 kV auf AC 25 kV 50 Hz, rasch und kostengünstig. 


[10] Schütte, Th.: Leistungsübertragung bei Windenergieanlagen 

und -parks. In: Elektrische Bahnen 108 (2010), H. 5, S. 230. 

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257

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Mit der Sprengung der drei Schornsteine des Bahnkraftwerks 

(BKW) Muldenstein am 10. April 2011 geht ein interessantes 

Kapitel der Technikgeschichte zu Ende. Die Anfänge 

des Bahnkraftwerkes als Teil des Versuchsbetriebes 

der ersten elektrischen Fernbahn in Deutschland zwischen 

Dessau und Bitterfeld werden in [1] beschrieben. Nach 

wechselvoller Geschichte wurde am 5. November 1994 

die Bahnmaschine 603 als letzter der noch vorhandenen 

16-MVA-Turbogeneratoren des BKW stillgelegt. Der 

Dampferzeuger 1 wurde noch bis zum 12. November 1994 

zur Restölverbrennung gefahren. In den Jahren danach 

spielten sich um die Immobilie des Kraftwerkes nicht ganz 

durchschaubare Dinge ab. 2006 verkaufte das Bundeseisenbahnvermögen 

(BEV), Außenstelle Halle, die Immobilie 

und die Flurstücke 322, 323 und 324 der Flur 1 der 

Gemarkung Friedersdorf an die KIB Kanzlei für Immobilienbesitz 

und Vermögens GmbH in Dresden. Die Flächen, 

die für die Maststandorte der drei Bahnstromleitungen 

Muldenstein – Wahren, Riesa – Muldenstein und Muldenstein 

– Kirchmöser benötigt werden, waren hiervon ausgenommen. 

Der Eintrag in das Grundbuch Friedersdorf 

erfolgte 2007. Warum dann 2007/2008 die Abrissarbeiten 

am Bahnkraftwerk begannen, ist unklar. Eine Genehmigung 

dafür lag nicht vor. Nachdem das Landesverwaltungsamt 

Halle von den Abrissarbeiten Kenntnis erhielt, 

wurden diese im Sommer 2009 gestoppt. Inzwischen 

wurden Grundstück und Immobilie von der FBS Projekt 

Kraftwerk GmbH aus Rackwitz erworben. Der Abriss der 

Gebäude und die Beräumung des Geländes wurden fortgeführt 

und am 10. April 2011 um 9:30 h mit der Sprengung 

der drei 103,6 m hohen Mauerwerkschornsteine 

beendet. Die Thüringer Sprenggesellschaft aus Kaulsdorf 

setzte 22 kg Sprengstoff (Eurodyn) pro Schornstein ein. 

Die Zündung der Sprengladungen begann am Schorn- 

Bahnkraftwerk Muldenstein mit den Schornsteinen 1, 2 und 3; Blick 

vom Kühlwassereinlaufkanal mit Einlaufbauwerk, im Hintergrund die 

südwestliche Giebelwand des Maschinenhauses (Foto: S. Graßmann). 

Die Schornsteine 1, 2 und 3 am 9. April 2011 vor der Sprengung 

(Foto: Stephan). 


Journal Extra 

Die Schornsteine 1, 2 und 3 während der Sprengung am 10. April 2011 

(Foto: Stephan). 

stein 1, die Sprengladungen der Schornsteine 2 und 3 

folgten mit einer Zeitverzögerung von jeweils 1,5 s. 

Als Landmarken und Zeugen der Industrialisierung des 

Bitterfelder Raumes waren die drei Schornsteine des BKW 

Muldenstein bei den Feierlichkeiten zum 100-jährigen Jubiläum 

der Inbetriebnahme des öffentlichen Verkehrs mit 

elektrischen Zügen am 1. und 2. April 2011 noch vorhanden. 

Dabei hat nur der nordöstliche Schornstein 3, dessen 

Krone schon vor mehreren Jahren abgerissen werden 

musste, selbst ein Alter von 100 Jahren erreicht. Auf dem 

beräumten Kraftwerksgelände ist geplant, eine Photovoltaikanlage 

als eines von drei Solarfeldern in Muldenstein 

durch die FBS Solar-Projekt zu errichten. 

In Vorbereitung der Schornsteinsprengung mussten 

umfangreiche Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. 

Dazu gehörte auch die Sperrung des zweigleisigen 

Streckenabschnitts Bitterfeld – Muldenstein für den Zugbetrieb, 

die für die Zeit von 7:55 h bis 11:25 h gemäß einer 

Betriebs- und Bauanweisung (Betra) vorbereitet war. 

Die Oberleitung dieses Streckenabschnitts wurde für die 

Zeit der Sperrpause geerdet und kurzgeschlossen. In die 

110-kV-Schaltanlage des benachbarten Unterwerkes sind 

sechs 110-kV-Bahnenergieleitungen eingeführt, die während 

der Sprengungen in Betrieb geblieben waren. Das 

Unterwerk verfügt über zwei 110 kV/15-kV-Bahntransformatoren. 

Diese Transformatoren und alle vom Unterwerk 

abgehenden 15-kV-Speiseleitungen sind ebenfalls 

im Zusammenhang mit den Schalthandlungen im Oberleitungsnetz 

außer Betrieb genommen worden. Nach 

der Sprengung wurden alle im Sprengbereich gelegenen 

Anlagenteile der Bahnenergieversorgung auf Folgen wie 

beispielsweise unzulässige Verschmutzungen oder Isolatorschäden 

überprüft. 

Siegfried Graßmann, Oberau 

[1] Graßmann, S., Scherrans, T., Glanert, P.: 100 Jahre Fernbahnelektrifizierung 

in Deutschland. In: Elektrische Bahnen 109 

(2011), H. 4-5, S. 247-253. 

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259

Journal Bahnen 

Betriebslage bei der S-Bahn Berlin 

Fortsetzung zu [1] 

Betrieb 

Der Gesamteinsatzbestand 

aller drei Triebzug-Baureihen 

(BR) ist seit Anfang Februar 

2011 nicht dauerhaft über 

etwa 415 Viertelzüge (Vz) 

hinaus gekommen. Ab 28. Februar 

wurde die netzweite 

Geschwindigkeitsbeschränkung 

auf 60 km/h aufgehoben. 

Baureihe 485+885 

Anfang März ist der erste von 

20 zu reaktivierenden VZ dieser 

BR wieder im Fahrgastbetrieb. 

Offenbar waren diese nicht nur 

abgestellt, sondern auch schon 

ausgebucht gewesen, denn 

Tabelle 5 in [2] nannte als 

Bestand am 1. Januar 2011 

noch 60 VZ. Für die Wiederherstellung 

hatte sich auf externe 

Ausschreibung nur ein Fahrzeughersteller 

gemeldet und 

einen Preis fast wie für Neubauzüge 

verlangt; dazu wäre 

noch umfangreiche DB-seitige 

Unterstützung gekommen. 

Deshalb ging der Auftrag an 

die DB-Werke Wittenberge für 

Karosseriesanierung und Redesign 

und Dessau für die 

Hauptuntersuchung (HU). 

Planung und Vorbereitung 

dauerten eineinhalb Jahre, 

Ersatzteile werden aus nicht 

mehr reaktivierbaren Fahrzeugen 

gewonnen oder sogar 

einzeln neu gefertigt. Die 

Wagenkästen sind jetzt flotteneinheitlich 

rot-gelb beschichtet 

(Bild 5 in [1]) und auch die 

neuen Inneneinrichtungen wie 

Sitzpolster entsprechen denen 

der beiden anderen BR. Das 

Programm erfordert jetzt 

16 Mio. EUR. Die beiden Werke 

sollen es bis Jahresmitte 2011 

abwickeln, sodass nach dem 

Radsatztausch an den nicht 

abgestellt gewesenen 60 VZ am 

Jahresende alle 80 VZ verfügbar 

wären. Das Werk Schöneweide 

konzentriert sich derweil auf 

HU an der BR 481+482 und soll 

diese 2011 an 90 VZ ausführen. 

Sandstreueinrichtungen 

Die DB hat im Amtsblatt der 

Europäischen Union vom 14. April 

2011 die Beschaffung von 

Komponenten für die Sandstreueinrichtungen 

von Berliner 

S-Bahn-Zügen ausgeschrieben 

(2011/S 72-118051), mit denen 

deren Bremsvermögen bei 

schlechten Kraftschlussverhältnissen 

verbessert werden soll. 

Der Auftrag umfasst je zwei 

beheizte Sandrohre und Sandbehälterheizungen 

für die 

vorlaufenden Radsätze der 

500 VZ 481+482 und der 69 VZ 

480.0+480.5, also 2 276 Anlagen; 

die Anbieter können aber auch 

anderen Schutz gegen Festfrieren 

des Sandbehälterinhalts 

vorschlagen. Ferner gehören 

dazu eben so viele Wirküberwachungen/Funktionskontrollen. 

Die 69 VZ sind neun mehr als 

noch in der Tabelle 5 in [1] 

genannt. Die BR 485+885 hat 

keine Sandstreuvorrichtungen; 

offenbar hat sie mit ihrer lastabhängigen 

Bremse und elektronischem 

Antigleitschutz bisher 

keine unangenehmen Bremsprobleme 

bereitet [3]. Der Auftrag 

soll ab Vergabe in zwei 

Jahren abgewickelt werden und 

0,4 bis 0,85 Mio. EUR erfordern. 

Weil die Sache sicherheitsrelevant 

und deshalb eilig ist, soll im 

Beschleunigten Verhandlungsverfahren 

eine Rahmenvereinbarung 

mit nur einem Wirtschaftsteilnehmer 

geschlossen 

werden. 

Be 

[1] Be: Betriebslage bei der S-Bahn 

Berlin. In: Elektrische Bahnen 

109 (2011), H. 1-2/2011, S. 88–91. 

[2] N. N.: Elektrischer Betrieb bei 

der Deutschen Bahn im Jahre 

2010. In: Elektrische Bahnen 

109 (2011), H. 1-2, S. 3–49. 

[3] Herdeggen, H.; Fechner, W.; Nikolof, 

I.: Die neuen Triebzüge 

Baureihe 270 für die Berliner 

S-Bahn. In: Elektrische Bahnen 

79 (1981), H. 5, S. 194–201. 

Bombardier Transportation 

(BT) hergestellten Fahrzeugfamilie 

für den Betriebseinsatz 

bei der DB zugelassen. Unmittelbar 

zuvor hatte BT letzte 

sicherheitsrelevante Unterlagen 

eingereicht. Zur Gewährleistung 

der Sicherheit ist die 

Genehmigung mit mehreren 

technischen und betrieblichen 

Nebenbestimmungen verbunden. 

Nach Herstellerangaben 

gilt die Zulassung für die Einfachtraktion 

der Talent 2-Züge, 

die für die DB Regio Franken 

bestimmt sind [1]. Die 

ersten Triebzüge sind für 

Test- und Schulungsfahrten an 

die DB übergeben worden. 

Die Höchstgeschwindigkeit 

der Züge beträgt nach Herstellerangaben 

160 km/h. Nach 

einer Nebenbestimmung darf 

diese Geschwindigkeit zurzeit 

noch nicht gefahren werden. 

In enger Zusammenarbeit mit 

dem EBA erarbeitet BT zügig 

die Unterlagen, die für die 

Fortsetzung des Zulassungsverfahrens 

erforderlich sind. 

Ziel des Herstellers ist, dass die 

DB die Züge im zweiten Halbjahr 

2011 uneingeschränkt im 

Betriebseinsatz auch in Mehrfachtraktion 

nutzen kann. 

[1] N. N.: Regional- und Nahverkehrszug 

TALENT 2 für DB Bahn 

Regio. In: Elektrische Bahnen 

106 (2008), H. 10, S. 474. 

Elektrische Triebzüge für den Vorortverkehr 

Adelaide 


(BT) hat im März 2011 von der 

Regierung Südaustraliens 

einen Auftrag über die Lieferung 

und Instandhaltung von 

22 elektrischen Triebzügen 

A-City im Wert von etwa 

269 Mio. AUD (197 Mio. EUR) 

erhalten. Die Triebzüge wurden 

speziell für das erneuerte 

Vorstadtnetz von Adelaide 

entwickelt und bestehen aus 

jeweils drei Wagen und bieten 

240 Sitzplätze. Die Energieversorgung 

der Triebzüge erfolgt 

über Oberleitungen, die Nennspannung 

beträgt 1 AC 25 kV 

50 Hz. Die in Aus-tralien als 

A-City bekannten Fahrzeuge 

besitzen FLEXX-Drehgestelle 

und sind mit dem MITRAC 

Antriebs- und Steuerungssystem 

ausgerüstet, ihre Höchstgeschwindigkeit 

beträgt 

110 km/h. Die A-City werden in 

den Werken in Dandenong 

(Victoria) und Maryborough 

(Queensland) gefertigt und 

sollen 2013 in Betrieb genommen 

werden. 

Triebzüge A-City für Adelaide. (Designstudie: Bombardier). 

EBA erteilt Zulassung für Talent 2 

Im März 2011 hat das Eisenbahnbundesamt 

(EBA) nach 

intensiven Abstimmungen mit 

dem Hersteller die ersten 

vierteiligen elektrischen Triebzüge 

Talent 2 (BR 442) der von 

BiLevel-Nahverkehrsfahrzeuge für Toronto 

Die kanadische Metrolinx, 

Verkehrsgesellschaft für die 

Region Greater Toronto and 

Hamilton Area (GTHA), hat 


(BT) mit der Lieferung weiterer 


Bahnen Journal 

50 BiLevel-Nahverkehrswagen 

an die Tochtergesellschaft 

GO Transit in Toronto beauftragt. 

Das Vertragsvolumen 

beträgt etwa 125 Mio. CAD 

(93 Mio. EUR). Die Wagen 

werden in Thunder Bay, Provinz 

Ontario in Kanada gefertigt, 

die ersten Auslieferungen 

sind für November 2011 vorgesehen. 

BiLevel-Wagen, von BT 

in Kooperation mit GO Transit 

entwickelt, werden seit 1978 

im Nahverkehr eingesetzt und 

bieten 162 Sitzplätze. Das 

Basisdesign der komfortabel 

ausgestatteten Fahrzeuge 

kann nach Herstellerangaben 

auch an zukünftige Entwicklungen 


BiLevel-Wagen sind in Nordamerika 

populäre Nahverkehrsfahrzeuge, 

die in 

13 Großstädten der USA und 

Kanadas eingesetzt werden 

[1]. Im Rahmen des Auftrags 

von Metrolinx wird der 

1000. BiLevel-Wagen in Thunder 

Bay hergestellt. 

[1] N. N.: Doppelstockwagen für 

den Nahverkehr Vancouver. In: 

Elektrische Bahnen 107 (2009), 

H. 8, S. 362. 

Eurosprinter-Lokomotive ES64F4 in der MRCE-Lackierung (Foto: Siemens). 

Übergabe der ersten ES64U4 an InRail 

Drei Monate nach der Bestellung 

von zwei Lokomotiven 

ES64U4 übergab Siemens 

Mobility im März 2011 die 

erste Lokomotive an das italienische 

EVU InRail [1]. Die 

zweite Lokomotive soll Ende 

Juni geliefert werden. 

[1] N. N.: InRail Italien kauft zwei Lokomotiven 

Eurosprinter ES64U4. 

In: Elektrische Bahnen 109 (2011), 

H. 3, S. 154. 

BiLevel-Nahverkehrswagen für Go Transit Toronto (Foto: Bombardier). 

RTS Graz beschafft weitere Lokomotiven 

Das Eisenbahnverkehrsunternehmen 

Rail Transport Service 

(RTS) Graz führt Transporte 

von Gleisbaumaschinen und 

Arbeitszugleistungen in Österreich, 

Deutschland, Ungarn 

und den Niederlanden durch. 

RTS besitzt unter anderem 

drei Mehrsystemlokomotiven 

ES64U4 und vier Diesellokomotiven 

ER20. RTS hat im 

April 2011 bei Siemens 

Mobility eine elektrische 

Mehrsystemlokomotive 

ES64U4 und eine Diesellokomotive 

ER20 bestellt. Beide 

Lokomotiven werden 2011 

geliefert. 

Info: www.br146.de/SiemensPdf 

/Datenblatt%20ES64U4.pdf 

www.mobility.siemens.com/shared/ 

data/pdf/www/rolling_ 

stock/a19100-v600-b332_ 

produktschrift_er20.pdf 

Fünf Eurosprinter-Lokomotiven für MRCE 

Mitsui Rail Capital Europe B.V. 

(MRCE), eine Vermietgesellschaft 

für Lokomotiven in 

Europa, bestellte im April 2011 

bei Siemens Mobility fünf 

Eurosprinter-Lokomotiven 

ES64F4. Die Viersystem-Lokomotiven 

werden für den Einsatz 

in Mittel- und Osteuropa 

ausgerüstet und sollen Zulassungen 

für Langstreckenverbindungen 

vom Schwarzen 

Meer bis zu den Ostseehäfen 

in Polen und an die Holländische 

Grenze besitzen. 

Info: www.mobility.siemens. 

com/shared/data/pdf/www/rolling_stock/a19100-v600-329_ 

produktschrift_es64f41.pdf 

Übergabe der ersten Lokomotive ES64U4 an InRail (Foto: Siemens). 

Innovationszentrum für Bahntechnik in 

Großbritannien 

Die Siemens-Division Mobility 

(SIM) hat im März 2011 ein 

Rail Innovation Centre of 

Competence in Großbritannien 

gegründet. In diesem Zentrum 

sollen Konzepte und 

Technologien für die Instandhaltung 

von Schienenfahrzeugen 

entwickelt werden. Die 

Nachfrage nach diesen Leistungen 

steigt: SIM schätzt, 

dass der Markt in diesem Bereich 

bis 2016 um mehr als 

drei Prozent jährlich wächst. In 

Großbritannien hält SIM etwa 

370 Desiro-UK-Züge instand 

[1]. Von den Erfahrungen aus 

dem Servicegeschäft in den 

britischen Depots soll auch das 

Innovationszentrum profitieren. 

In ihm werden Konzepte 

und Technologien für die 

Ferndiagnose und die vorausschauende 

Instandhaltung von 

Schienenfahrzeugen entwickelt. 

Damit sollen Instandhaltungstechniker 

in die Lage 

versetzt werden, das Verhalten 


261


von Schienenfahrzeugen auch 

während des Betriebseinsatzes 

kontinuierlich zu überwachen. 

Durch die Ferndiagnose und 

die vorausschauende Instandhaltung 

soll die Sicherheit und 

die Zuverlässigkeit von Schienenfahrzeugen 

weiter erhöht 

werden. Gleichzeitig senken 

diese beiden Instandhaltungsmethoden 

die Servicekosten 

für den Betreiber, da der erforderliche 

Serviceumfang präziser 

bestimmt werden kann. 

Falls die Messdaten aus der 

Ferndiagnose auffällig sind, 

können die Instandhaltungstechniker 

eingreifen, bevor es 

zu einer Störung kommt. 

[1] N. N.: Bewertung der Zuverlässigkeit 

von Desiro-Triebzügen 

in Großbritannien. In: Elektrische 

Bahnen 109 (2011), H. 1-2, 

S. 92-93. 

SIM-Techniker bei der Wartung eines Desiro-Triebzuges im Depot in Ardwick, 

Manchester. (Foto: Siemens). 

Erweiterung der Metro Kalkutta 

In Kalkutta wurde 1984 die 

erste Metrolinie mit gegenwärtig 

23 Stationen bei 22,3 km 

Streckenlänge eröffnet. Sie ist 

mit der indischen Breitspur 

1 676 mm ausgeführt, die Energiezuführung 

erfolgt über eine 

seitliche Stromschiene mit 

DC 750 V Nennspannung und 

ihre Höchstgeschwindigkeit 

beträgt 55 km/h. Nun soll in 

zwei Bauabschnitten eine 

weitere Ost-West-Metrostrecke 

mit 14,7 km Länge und 

zwölf Stationen mit Normalspurweite 

1 435 mm gebaut 

werden. Der 5,8 km lange erste 

Bauabschnitt, eine Hochbahn 

mit sechs Stationen, soll Ende 

2013 in Betrieb genommen 

werden. Der zweite, vollständig 

unterirdisch verlaufende 

Bauabschnitt mit ebenfalls 

sechs Stationen ist 8,9 km lang. 

Die Inbetriebnahme ist für 

2014 vorgesehen. Die neue 

Metrolinie unterquert als erste 

Linie Indiens einen Fluss, den 

Hooghly River. Das indische 

Unternehmen Kolkata Metro 

Rail Corporation (KMRC) hat 

im März 2011 Siemens Mobility 

(SIM) beauftragt, das komplette 

System der Bahnenergieversorgung 

zu liefern. Die neue 

Metrolinie wird ebenfalls mit 

der Nennspannung DC 750 V 

betrieben. Die elektrische 

Energie 3 AC 33 kV 50 Hz wird 

von Calcutta Electric Supply 

Corporation Ltd. für neun 

Gleichrichterunterwerke und 

das Depot über ein eigenes 

Kabelnetz für die Metro geliefert. 

SIM errichtet die Stromschienenfahrleitung 

als dritte 

Schiene. Mit einem 

Scada-System werden die 

Anlagen der Bahnenergieversorgung 

gesteuert und überwacht. 

In die Anlage wird ein 

Monitoring-System Sitras SMS 

zur Überwachung der Schienenpotentiale 

integriert. Damit 

kann das unzulässige Auftreten 

von hohen 

Streuströmen rechtzeitig erkannt 

und die Ursachen dafür 

beseitigt werden. Der SIM-Auftrag 

umfasst neben Montage 

Erweiterung des Metrosystems 

Val 208 in Turin 

Kurz vor Beginn der Olympischen 

Winterspiele wurde im 

Februar 2006 in der piemontesischen 

Hauptstadt Turin der 

erste, 7,6 km lange Abschnitt 

eines vollautomatischen Metrosystems 

Val mit elf Stationen 

in Betrieb genommen. 

Der Begriff VaL steht für Véhicule 

Automatique Léger und 

bezeichnet fahrerlose Fahrzeuge 

mit Gummibereifung. 

Bis März 2011 wurde das 

System in zwei weiteren Bauabschnitten 

auf nunmehr 

13,2 km und 21 Stationen 

erweitert. Die Linie 1 verbindet 

nun Collegno, westlich 

von Turin, über den Bahnhof 

Porta Nuova mit dem südlichen 

Turiner Stadtteil Longotto. 

Weitere Streckenverlängerungen 

von den derzeit vorhandenen 

Endstationen sind 

vorgesehen. Für das von von 

Gruppo Torinese Trasporti 

(GTT) betriebene Metrosystem 

lieferte Siemens Mobility (SIM) 

die Leit- und Sicherungstechnik 

und die im Depot Collegno 

installierte Leitstelle. In Zusammenarbeit 

mit dem italienischen 

Konsortialpartner 

Tecnimont hält SIM technische 

Ausrüstungen des Systems 

während eines Zeitraums von 

sieben Jahren instand. Die 

Vierwagenzug Val 208 für GTT-Turin (Foto: Siemens). 

und Inbetriebnahme der Anlagen 

auch das Projektmanagement. 

Das Personal wird für 

die neuen Anlagen eingewiesen 

und geschult. SIM hält 

während der Gewährleistungszeit, 

die drei Jahre beträgt, die 

Bahnenergieversorgungsanlagen 

instand. 

Info: www.mobility.siemens.com/ 

shared/data/pdf/www/turnkey_ 

systems/scd-c_pi_101_00.pdf 

Arbeiten werden anschließend 

von GTT selbst ausgeführt. Die 

Vierwagen-Züge sind 52 m 

lang und besitzen eine Kapazität 

für 440 Fahrgäste. Die 

Taktzeit der Züge kann entsprechend 

des Beförderungsbedarfs 

minimal zwei Minuten 

betragen. In Turin werden 

Fahrzeuge vom Typ VAL 208 

(Bild 1) eingesetzt. 

Tabelle: Ausgewählte technische 

Daten zum System Val. 

Wagenlänge 

13 m 

Breite des Wagenkastens 

2,08 m 

Fahrzeughöhe 

Anzahl der Wagen 

pro Zug 

3,27 m 

2 oder 4 

Anzahl der Sitze 11 bis 27 

Höchstgeschwindigkeit 80 km/h 

Minimaler Kurvenradius 

30 m 

Beschleunigung 

Maximale Verzögerung 

Nennspannung 

Minimale vertikale 

Radien der Betonfahrbahn 

1,3 m/s² 

1,3 m/s² 

DC 750 V 

200 m 

Maximale Steigung 10 % 

Maximale Überhöhung 10 % 

[1] N. N.: Weitere vollautomatische 

Metro-Linie mittels Cityval- 

Zügen für Rennes. In: Elektrische 

Bahnen 108 (2010), H. 12, 

S. 577-578. 



Zentrum für Drehgestelle in Siegen 


(BT) ergänzt sein Kompetenzzentrum 

für Drehgestelle in 

Siegen um einen Bereich für 

Radsätze. Im ersten Betriebsjahr 

sollen rund 1 700 Radsätze 

produziert werden, bis 

2013 will man die Fertigung 

dann auf bis zu 10 000 Radsätzen 

pro Jahr ausbauen. Das 

Projekt in Siegen, Stadtteil 

Dreis-Tiefenbach, wurde innerhalb 

von zehn Monaten umgesetzt. 

Der Bau einer neuen 

Werkhalle hat im Juni 2010 

begonnen, am 1. April 2011 

wurde die Produktion aufgenommen. 

Es werden Radsätze 

einschließlich der Bremsscheiben 

und der Achslager montiert. 

Die Einzelteile eines Radsatzes 

können im erforderlichen 

Umfang sowohl 

aufgepresst als auch aufgeschrumpft 

werden. Die Instandhaltung 

von Radsätzen 

ist möglich. Die Produktion 

von Radsätzen vor Ort führt 

zu einer vereinfachten Logistikkette, 

weiteren Qualitätsoptimierungen 

sowie einer 

größeren Unabhängigkeit von 

externen Lieferanten und 

Veränderungen am Markt. 

RNV bestellt weitere Straßenbahnzüge mit 

Energiespeicher 

Rhein-Neckar-Verkehr (RNV) 

bestellte im April 2011 elf 

Niederflur-Straßenbahnzüge 

bei Bombardier Transportation 

(BT). Der Auftrag mit einem 

Gesamtwert von 33 Mio. EUR 

stellt eine weitere Option des 

Vertrages aus dem im Jahr 

1998 dar [1]. Die Straßenbahnzüge 

werden mit dem MITRAC 

Energy Saver ausgerüstet, 

einer Technologie zur vorübergehenden 

Speicherung der 

Bremsenergie auf dem Fahrzeug. 

RNV wird mit der Auslieferung 

der Straßenbahnzüge 

bis 2013 dann über 30 Bahnen 

mit einem Energiespeicher 

verfügen. Gefertigt werden 

die Straßenbahnfahrzeuge in 

Bautzen, die elektrische Ausrüstung 

wird aus Mannheim 

und die Drehgestelle aus Siegen 

angeliefert. 

[1] N. N.: Straßenbahnen mit Energiespeicher 

verkehren im Netz 

des rnv. In: Elektrische Bahnen 

109 (2011), H. 1, S. 94-95. 

knapp 18 000 km auf über 

40 000 km wachsen und die 

Zahl der Hochgeschwindigkeitszüge 

wird in diesem Zeitraum 

von rund 2 500 auf fast 

5 000 Einheiten steigen. Dies 

prognostiziert die von SCI 

Verkehr im März 2011 veröffentlichte 

Studie Hochgeschwindigkeitsverkehr 

– weltweite 

Marktentwicklungen. 

Basierend auf den aktuellen 

Entwicklungen im Hochgeschwindigkeitssegment 

der 

Eisenbahn bietet die Studie 

Bestandsaufnahmen und Analysen 

des Marktes für Hochgeschwindigkeitszüge 

und -infrastruktur. 

SCI analysierte dazu 

Unternehmen, Wettbewerbslandschaften 

sowie aktuelle 

und zukünftige Marktvolumina 

im weltweiten Neufahrzeugund 

After-Sales-Geschäft. Im 

Jahr 2010 wurden 5,6 Mrd. EUR 

in die Neubeschaffung und 

2,8 Mrd. EUR pro Jahr in die 

Wartung und Instandhaltung 

der HGV-Züge investiert. Damit 

hat der Markt für Hochgeschwindigkeitszüge 

und After- 

Sales-Leistungen bereits ein 

Volumen von 8 Mrd. EUR überstiegen. 

Sowohl das Neufahrzeug- 

(etwa 5 %) als auch das 

After-Sales-Geschäft (rund 

10 %) werden in den kommenden 

Jahren, so die Studie, ihr 

schnelles Wachstum fortsetzen. 

Die Studie analysierte auch die 

einzelnen Ländermärkte. Weltweit 

die meisten, schnell wachsenden 

Metropolregionen, ein 

starker politischer Wille, ausreichende 

Investitionsmittel und 

die hohe Verfügbarkeit von 

Arbeitskräften hätten dazu 

geführt, dass China innerhalb 

weniger Jahre das längste 

Hochgeschwindigkeitsnetz der 

Welt entwickeln konnte und in 

Kürze über die größte Hochgeschwindigkeits-Flotte 

verfügen 

wird. Auch die etablierten 

Märkte Deutschland, Frankreich 

und Japan stünden für 

einen großen Teil des Marktvolumens. 

Aus der Projektdatenbank 

von SCI geht laut Studie 

aber hervor, dass der Hochgeschwindigkeitsverkehr 

auch in 

neuen Marktregionen wie 

Arabien, Osteuropa und Südamerika 

Fuß fasst. Und die 

verglichen mit chinesischen 

Plänen eher kleinen Projekte 

vieler anderer Länder könnten 

für spezialisierte Marktteilnehmer, 

die besondere Zugänge zu 

diesen Märkten haben, attraktive 

Einstiegsfelder bieten. 

SCI-Prognose zur Entwicklung des Hochgeschwindigkeitsverkehrs. (Grafik: SCI). 

Index: 2001 = 100; 

schwarz Strecken-km (100 = 5 500 km) 

rot Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge (100 = 14 300 Wagen) 

Niederflur-Straßenbahnzug im RNV-Netz. (Foto: Bombardier). 

Studie Hochgeschwindigkeitsverkehr – 

weltweite Marktentwicklungen 

Das weltweite Netz für Hochgeschwindigkeitsverkehr 

wird 

bis 2015 von gegenwärtig 

DB bestellt 300 elektrische Triebzüge für 

den Personenfernverkehr ICx bei Siemens 

Nach monatelangen Verhandlungen 

hat die Deutsche Bahn 

(DB) am 11. April 2011 unter 

dem DB-Projekttitel ICx (6.7.3 

in [1]) einen Auftrag zur Lieferung 

von 300 elektrischen 

Triebzügen für den Personenfernverkehr 

an Siemens (SIM) 

vergeben. Bereits seit 2003 

plante die DB die Beschaffung 

neuer Fahrzeuge für den Personenfernverkehr 

und schrieb 

dann nach gründlicher Vorbereitung 

im Jahr 2008 neue 

elektrische Triebzüge für den 

Fernverkehr aus. In dem technisch-funktionalen 

Lastenheft 

wurden fast 9 000 Einzelanforderungen 

aufgeführt, dabei 

sind Aspekte wie Einsatzbedin- 


263


gungen, Außen- und Innendesign 

und die Instandhaltung 

der Züge berücksichtigt. Mit 

den Vorgaben soll eine hohe 

Zuverlässigkeit der Züge im 

Betrieb und ein angemessener 

Komfort für die Fahrgäste über 

die gesamte Einsatzzeit gesichert 

werden. Die Entwicklungskosten 

müssen vollständig 

von der Bahnindustrie 

getragen werden. Eine Vorfinanzierung 

der Züge ist nicht 

vorgesehen, sie sollen erst bei 

Abnahme bezahlt werden. Die 

DB strebte ein Preisniveau an, 

das auf einen festgelegten 

Zeitpunkt bezogen unter dem 

der vorhandenen ICE-Züge 

liegt. Der Auftrag sollte nicht 

an ein Konsortium, sondern 

nur an einen einzelnen Auftragnehmer 

vergeben werden, 

um Mehrkosten und unklare 

Zuständigkeiten bei der Beseitigung 

eventueller Mängel zu 

vermeiden. Sieben Unternehmen 

der Bahnindustrie forderten 

die Ausschreibungsunterlagen 

an, zwei Firmen reichten 

Angebote ein und 2010 nannte 

die DB dann SIM als bevorzugten 

Anbieter. Bombardier (BT) 

soll als Zulieferer von SIM 

Teilleistungen für den Gesamtauftrag 

erbringen. Der Auftrag 

zur Lieferung von 300 ICx hat 

ein Volumen von mehr als 

5 Mrd. EUR. Die DB ordert mit 

einer ersten Bestellung 130 

Züge, die ab Ende 2016 ausgeliefert 

werden sollen. Danach 

werden im Rahmen eines 

Abrufvertrages, in dem der DB 

Optionen zu festgelegten 

Konditionen über den Kauf 

weiterer Züge eingeräumt 

sind, Folgelieferungen von 

ICx-Triebzügen vereinbart. Mit 

dem Auftrag der DB können 

Werke von SIM und BT über 

einen längeren Zeitraum kontinuierlich 

ausgelastet werden. 

Die DB erhält während der 

Planung und der Fertigung der 

Züge Kontrollmöglichkeiten, 

um die Qualität und die Funktionalität 

der Züge zu beurteilen. 

Aus den Kontrollergebnissen 

können rechtzeitig 

erforderliche Änderungen der 

Planungen und der Anpassung 

der Fertigung abgeleitet und 

veranlasst werden. Die DB 

verfügt für die Kontrolltätigkeiten 

über eigene Ressourcen, 

mit denen sie diese Aufgaben 

umfassend wahrnehmen kann. 

[1] N.N.: Elektrischer Betrieb bei 

der Deutschen Bahn im Jahre 

2010. In: Elektrische Bahnen 

(109) 2011, H. 1-2, S. 3-49. 

Info: www.deutschebahn.com/site/ 

bahn/de/geschaefte/fahrzeuge/ 

fahrzeugtechnik/beschaffung/vorbereitung/vorbereitung.html 

Unternehmen 

Neues e-Mobilität-Kompetenzzentrum 

entsteht in Mannheim 

Straßenbahn und Bus als Primove-Fahrzeuge. (Designstudie: Bombardier). 


(BT) will im Rahmen des neu 

gebildeten PrimoveCity-Projektes 

e-Mobility-Lösungen für 

die nächste Generation elektrischer 

Mobilität entwickeln 

und richtet im Rahmen dieses 

Projektes in Mannheim ein 

neues Kompetenzzentrum ein. 

Das fahrleitungslose und kontaktfreie 

PRIMOVE-System als 

stationäres Energieübertragungssystem 

für elektrische 

Fahrzeuge wurde im Januar 

2009 mit einer Straßenbahn, 

die mit dem System 

ausrüstet war, auf einer Versuchsanlage 

im BT-Werk Bautzen 

vorgestellt [1]. 2010 baute 

BT in einen 0,8 km langen Streckenabschnitt 

der Straßenbahnen 

der Stadtwerke Augsburg 

die stationären Anlagen des 

PRIMOVE-System im Rahmen 

eines Pilotprojekts ein [2]. In 

dem Projekt wurde ein Straßenbahnfahrzeug 

Typ Variobahn 

aus der Rhein-Neckar- 

Region eingesetzt. Die 

Straßenbahn ist mit einem 

Energiespeicher Typ Energy 

Saver ausgestattet [3]. Die 

technische Ausrüstung des 

Fahrzeugs wurde zusätzlich 

um die Einrichtungen des 

PRIMOVE-Systems ergänzt. 

Zurzeit werden im belgischen 

Lommel auf einer 125 m langen 

PRIMOVE-Strecke Tests 

mit einem spurgeführten Bus, 

der die PRIMOVE-Technik 

besitzt, durchgeführt. Das 

aktuelle PrimoveCity-Programm 

baut auf den Ergebnissen 

dieser Projekte auf. Dabei 

sollen komfortable städtische 

Mobilitätslösungen entwickelt 

werden. Gemeinsam mit Partnern 

will BT die Entwicklung 

der PRIMOVE-Technologie 

fortsetzen. Mitte 2011 sollen 

Tests mit einem Pkw beginnen. 

Mit PrimoveCity sind 

Elektrofahrzeuge keinen Einschränkungen 

hinsichtlich der 

Kapazität und des Ladezustandes 

fahrzeuginterner Energiespeicher 

unterworfen. Ihre 

Reichweite wird um die Streckenabschnitte 

ergänzt, die 

mit der PrimoveCity-Infrastruktur 

ausgerüstet sind. Es 

handelt sich um eine verkehrsträgerübergreifende 

Technologie 

für Elektrofahrzeuge. Sie 

ist einsetzbar für Straßenbahnen, 

Busse, Lkw und Pkw. 

Derzeit wird nach Angaben BT 

das Kompetenzzentrum um 

eine moderne Prüf- und Entwicklungsanlage 

ergänzt, die 

im September 2011 in Betrieb 

genommen werden soll. Das 

Zentrum dient auch zur Steuerung 

von künftigen Projekten 

in der e-Mobility-Branche. 

[1] N.N.: Kontaktloser, oberleitungsfreier 

Fahrbetrieb für 

Straßenbahnen. In: Elektrische 

Bahnen 107 (2009), H. 3, S. 159. 

[2] N.N.: Projektvertrag zum PRI- 

MOVE-System. In: Elektrische 

Bahnen 108 (2010), H. 6, S. 277. 

[3] N.N.: Straßenbahnen mit Energiespeicher 

für Heidelberg. In: 


H. 8, S. 363. 

Rad-Ultraschallprüfungen an Hochgeschwindigkeitszügen 

in Russland 

Der Betriebssicherheit von 

Hochgeschwindigkeitszügen 

wird wie beim CRH in China 

[1] auch beim russischen „Sapsan“, 

einem Velaro von Siemens, 

höchste Aufmerksamkeit 

gewidmet. Daraus ergeben 

sich anspruchsvolle 

Aufgaben hinsichtlich der 

Weiterentwicklung der zerstörungsfreien 

Werkstoffprüfung 

zum Beispiel für die Räder und 

Radsatzwellen. Die Art der 

Prüfsysteme hat Einfluss unter 

anderem auf Wirtschaftlichkeit, 

Verfügbarkeit und Sicherheit 

der Hochgeschwindigkeitszüge. 

So werden im 



neuen Instandhaltungswerk 

für die Velaro-Züge in St. Petersburg 

nunmehr moderne 

Ultraschallprüfsysteme für die 

periodische Prüfung der Hochgeschwindigkeitsräder 

eingesetzt. 

Die verwendete Unterflurprüfeinheit 

(UFPE) für die 

Ultraschallprüfung der Räder 

wurde von IntelligeNDT Systems 

& Services aus Erlangen 

geliefert. Mit dem UFPE-System 

werden auch die Räder 

der Allegro-Züge geprüft, die 

ins finnische Helsinki verkehren 

und ebenfalls in St. Petersburg 

stationiert sind. Diese 

automatisierten Ultraschallprüfungen 

zu festgelegten 

Intervallen liefern einen wesentlichen 

Beitrag zur Sicherheit 

der Fahrzeuge. Die Technik 

ist auf dem neuesten Stand 

und nutzt ein Phased-Array- 

Prüfsystem, das ein elektronisches 

Schwenken der Schallstrahlen 

erlaubt. Die Räder 

werden im eingebauten Zustand 

am Zug auf Volumenfehler 

und Risse im Radkranz 

und in der Radscheibe untersucht. 

Die Prüfdaten werden 

in Datenbanken gespeichert, 

können also mit früheren 

Ergebnissen verglichen und 

auf Abweichungen untersucht 

werden. Zur vollständigen 

Ultraschallprüfung eines Radsatzes 

ist nur eine Umdrehung 

je Rad erforderlich. Kurz nach 

dem Ende der Prüfdatenaufnahme 

liegt das Prüfergebnis 

vor. Die Arbeiten werden von 

hochqualifizierten russischen 

Prüfingenieuren durchgeführt, 

die unter anderem in Deutsch- 

land für diese speziellen Prüfarbeiten 

ausgebildet wurden. 

Bernd Rockstroh 

[1] Rockstroh, B.: Fachausstellung 

zum 7. Weltkongress für Hochgeschwindigkeitszüge 

in Peking. In: 


H.1-2, S. 87. 

Allegro-Hochgeschwindigkeitszug mit Testradsatz auf der UFPE in 

St. Petersburg (Foto: B. Rockstroh). 

Personen 

Steffen Röhlig beendete Tätigkeit als verantwortlicher Redakteur 

Mit der Ausgabe 12/2010 

beendete Dr.-Ing. Steffen 

Röhlig seine Tätigkeit als 

verantwortlicher Redakteur 

unserer Zeitschrift eb – Elektrische 

Bahnen und wechselte in 

den Kreis der Herausgeber. 

Steffen Röhlig übernahm 

diese Position mit dem Heft 

4-5 des Jahrgangs 101 (2003) 

im Jahr des 100-jährigen Bestehens 

der Zeitschrift von 

seinem langjährigen Vorgänger 

Uwe Behmann [1]. Er arbeitete 

sich schnell und effizient 

ein und gestaltete bereits 

zum Jubiläum mit 

seinem zweiten Heft, der 

Ausgabe 6 des Jahrgangs 

101 (2003), ein Highlight seiner 

erfolgreichen Tätigkeit. 

Er füllte von Beginn an bei 

der Zeitschrift die verantwortungsvolle, 

vor allem mit viel 

Kleinarbeit und Mühen verbundene 

Funktion des verantwortlichen 

Redakteurs 

auch als Bindeglied zwischen 

Autoren und Verlag voll aus. 

Und es gelang ihm stets, 

gute Autoren für interessante 

Beiträge zu gewinnen. 

Während seiner Tätigkeit 

entwickelte Steffen Röhlig 

viele Ideen, um den Inhalt der 

eb breiter und auch aktueller 

zu gestalten. Dabei stand bei 

ihm immer im Vordergrund, 

die eb als wissenschaftlichtechnische 

Zeitschrift im Eisenbahnsektor 

zu positionieren 

und den Inhalt durch kürzere 

Journalbeiträge zu 

erweitern. Diese Ideen verbesserten 

die Darstellung der Beiträge 

optisch und qualitativ. 

Seine Redaktionsarbeit setzte 

den hohen Stand und Anspruch 

seines Vorgängers fort 

und führte zu sprachlich und 

inhaltlich vorbildlichen Beiträgen, 

die jedem Vergleich mit 

anderen Publikationen standhalten 

und für Autoren und 

deren Firmen Aushängeschilder 

darstellen. 

Die Leser der eb kennen 

Steffen Röhlig auch als Autor 

einer Reihe von Fachaufsätzen, 

die technische Lösungen 

im Einzelnen behandeln, 

Großprojekte beschreiben 

oder den Entwicklungsstand 

der Bahnen dokumentieren. 

Herausgeber, Beirat, Verlag 

und Redaktion danken Steffen 

Röhlig für seine herausragenden 

Leistungen zum Wohle 

der eb und wünschen ihm sehr 

herzlich weiterhin alles Gute 

und viel Erfolg – insbesondere 

für die zum 1. Januar 2011 neu 

übernommene Tätigkeit als Direktor 

Transportation Systems 

Europa und Asien bei KEMA 

und Elbas. Diese Tätigkeit wird 

ihn sicherlich auch zeitlich 

stark fordern; aber wir hoffen, 

dass Steffen Röhlig als neuer 

Mitherausgeber der eb – Elektrische 

Bahnen weiterhin die 

Interessen der Zeitschrift vertreten 

und deren Weiterentwicklung 

mitgestalten wird. 

[1] Wechsel des verantwortlichen 

Redakteurs. In: Elektrische Bahnen 

(101) 2003, H. 4-5, S.140 

Uwe Behmann 75 Jahre 

Dipl.-Ing. Uwe Behmann 

vollendete am 31. März 2011 

sein 75. Lebensjahr. Er war 

zwölf Jahre lang als Chefredakteur 

für unsere Zeitschrift 

verantwortlich, diente ihr 

viele Jahre als Mitglied der 

Redaktion und verfasst weiterhin 

Aufsätze und wertvolle 

Beiträge für den Journalteil 

sowie zur historischen 

Entwicklung. Herausgeber, 

Beirat, Verlag und Redaktion 

der eb danken Uwe Behmann 

für seine langjährige 

gestaltende Arbeit für die 

Zeitschrift, gratulieren ihm 

zum 75. Geburtstag und 

wünschen ihm sehr herzlich 

weiterhin alles Gute. 


265

Journal Produkte und Lösungen 

AC-Leistung überwachen, 

messen und analysieren 

Getaktete Ein- und Dreiphasen-AC-Leistungsquellen 

in 

kompakter Form mit umfassenden 

Test- und Messmöglichkeiten 

bietet US-Hersteller 

Pacific Power Source (PPS) mit 

seiner ASX-Reihe. Sie umfasst 

20 Modelle mit Ausgangsleistungen 

von 1,5 kVA bis maximal 

12 kVA. Mit den 3-Phasen- 

Modellen können 1-, 2- wie 

auch 3-phasige Signale erzeugt 

werden. Die ASX-Quellen 

liefern eine sehr stabile 

Ausgangsspannung von bis zu 

600 VAC mit einer quarzstabilen 

Frequenz zwischen 15 Hz 

und 1 200 Hz und sind für 

Wechselspannungstests, die 

Frequenzumwandlung und die 

Wechselstromversorgung in 

Labors und Testsituationen 

konzipiert. Der integrierte 

Arbiträr-Wellenform- und 

Transienten-Generator erzeugt 

eine Vielzahl von 

Betriebszuständen. Mit dem 

ebenfalls integrierten Leistungs-Analysator 

misst und 

analysiert man gleichzeitig die 

Ausgangsparameter. Im Lieferumfang 

enthalten ist der 

„UPC-Studio-Manager“, ein 

umfangreiches Softwarepaket 

mit einer Vielzahl von Werkzeugen 

zur schnellen und 

einfachen Bedienung der 

AC-Leistungsquellen. 

Info: www.schulz-electronic.de 

Der 3120ASX ist das Topmodell der 

AC-Leistungsquellen von Pacific 

Power Source. 

bei Vibrationen sowie gleichbleibende 

elektrische und 

mechanische Eigenschaften 

während der gesamten Einsatzdauer 

bei mehr als 25 000 

Steckzyklen auszeichnen. Die 

impedanzkontrollierten Kontakte 

sind als Koax-, Twinaxoder 

Quadrax-Ausführung 

erhältlich und können auf 

spezifische industrielle Standardkabelstrukturen 

und 

Kabelgeometrien angepasst 

werden. Sie sind vollständig 

kompatibel mit den Anforderungen 

der EN 50155, 

EN 50121, EN 61373 und 

DIN 5510/2. 

Info: www.hypertac.com 

Für einfaches Upgrade: Robuste 

High-Speed-Kontakte für Bahn- 

Kommunikationssysteme. 

Prüfstand für virtuellen Drehgestellverschleiß 

Wasserdichte Steckverbinder für Bordsysteme 

Mit dem Steckverbinder SMS IP 

will Souriau, weltweit vertretener 

Hersteller professioneller 

Steck- und Verbindungssysteme, 

der steigenden Nachfrage 

nach kleinen, wasserdichten 

Steckverbindern für Bordsysteme 

entgegen kommen. Der 

SMS IP erfüllt in der Bahnbranche 

vorherrschende Standards 

wie Schutzart IP 67, Betriebsspannungen 

bis 500 V und die 

Einhaltung anspruchvoller 

Vorgaben hinsichtlich Feuer 

und Rauch. Nach Herstellerauskunft 

hat Alstom den SMS IP- 

Steckverbinder für seine Züge 

Ethernet-fähige Kontakte für 

elektrische Kupplungen 

der nächsten Generation ausgewählt; 

andere Unternehmen 

setzen ihn für On-Board-Applikationen 

wie Beleuchtungen, 

Türsteuerungen, Anzeigegeräte, 

Klimaanlagen oder SMS- 

Führerstände ein. 

Info: www.railwayconnectors.com 

Der wasserdichte Steckverbinder 

Souriau SMS IP für Bordsysteme. 

Hypertac hat für die Bahntechnik 

anwendungsspezifische 

High-Speed-Kontakte zum 

Einbau in bestehende elektrische 

Kupplungen entwickelt, 

die für einfachen Austausch 

und Upgrade der Kommunikationssysteme 

konzipiert 

sind. „High Endurance High- 

Speed“-Kontakte sollen sich 

durch geringe und stabile 

Übergangswiderstände, geringe 

Steck- und Ziehkräfte, Immunität 

gegen Reibkorrosion 

Am Verschleißprüfstand der Hochschule Osnabrück werden reale Verschleißszenarien 

an Drehgestellen nachgebildet. 

Einen mobilen Prüfstand zur 

Verschleißermittlung bauten 

Studierende des Lehrgebiets 

Konstruktionstechnik an der 

Hochschule Osnabrück mit 

Antriebstechnik von SEW- 

Eurodrive auf. Mit ihm können 

reale Verschleißszenarien an 

Drehgestellen von Güterwagen 

nachgebildet werden, wobei 

sich Kontaktsituationen variabel 

vorgeben, Belastungen 

aufbringen und der Verschleiß 

der Teile in Abhängigkeit der 

Lastzyklen ermitteln lassen. 

Dazu wurde ein Konzept mit 

drei zentral angetriebenen 

Prüfmodulen entwickelt, das 

parallel drei verschiedene Verschleißszenarien 

erlaubt. Übergeordnetes 

Ziel war es, industrie 

typische Antriebstechnik zu 

nutzen. Der Prüfstand sollte 

außerdem mobil einsetzbar 

und auch am einphasigen 

230-V-Netz zu betreiben sein. 

Gleichzeitig sollten die Studierenden 

mit umrichtergesteuerten 

Antrieben vertraut gemacht 

werden. Schließlich sollten sich 

die Antriebe sowohl direkt am 

Umrichter als auch über eine 

D/A-Schnittstelle von Rechner 

aus steuern lassen. Für die 

Antriebstechnik standen den 

Studierenden schon in der 

Konstruktionsphase passende 

CAD-Daten aus dem Kundenportal 

„Drivegate“ von SEW-Eurodrive, 

auf dem sich 2D-Zeichnungen 

und 3D-Modelle online 

erstellen und herunterladen lassen, 

zur Verfügung. Der Prüfstand 

ist Teil eines Forschungsprojekts 

mit der Deutschen 

Bahn, gefördert durch die 

Klaproth-Stiftung, bei dem eine 

innovative Methode entwickelt 

wurde, den Drehgestellverschleiß 

schon in der Konstruktionsphase 

vorherzusagen. 

Info: www.sew-eurodrive.de 


Medien Journal 

Bücher 

Hörnemann, E.; Hübscher, H.; 

Klaue, J.; Schierack, K.; Stolzenburg, 

R.: Elektrotechnik 

Schaltungstechnik, Energieelektronik 

Braunschweig: Westermann- 

Verlag, 3. Aufl. 2011, 303 S., 

DIN A4, kartoniert, 30,50 EUR, 

Bestell-Nummer: 311187. 

Dieses bewährte Werk ist 

in 16 Kapitel untergliedert, in 

denen sowohl der technologischen 

Entwicklung als auch 

dem Stand der Normung 

Rechnung getragen wurde. 

Besonders zu erwähnen ist 

die Kennzeichnung elektrischer 

Betriebsmittel nach 

DIN EN 61346-2, das Thema 

EIB und Meldeanlagen im Kapitel 

Gebäudeinstallation sowie 

das Thema AS-i-Bus im 

Kapitel Steuerungstechnik, 

was die Lerninhalte auf der 

Grundlage des Automatisierungsgerätes 

S7-200 vermittelt. 

Um die Kompetenz im 

Gebrauch der englischen 

Sprache zu stärken, werden 

wie bereits in andern Produkten 

des Verlages die Überschriften 

und Stichwörter in 

Englisch aufgeführt. 

Kaufmann, J.F.: Elektrotechnik 

– Energiesysteme und Automation 

(ESA) 

Elektrotechnische Projektierung 

und Ausführungsplanung 

Saarbrücken: VDM-Verlag, 2010, 

79 S., DIN A5, kartoniert, 49,00 

EUR, Bestell-Nummer: 311189. 

Dieses praxisnahe Fachbuch 

richtet sich an Projektmanager, 

Projektingenieure, Fachplaner 

und Studenten, sowie Errichter 

und Betreiber von elektrotechnischen 

Anlagen. Es wird ein 

detaillierter Einblick in die Planung 

und Entwicklung der 

Energie- und Automatisierungstechnik 

gegeben. Das beschriebene 

Projekt durchläuft 

die gesamte Planungsphase 

vom Transformator bis hin zur 

Einbindung aller Sensoren, 

Aktoren und Antriebe in die 

Schaltanlagen und in das 

Automatisierungssystem. 

VDE VERLAG GmbH: Wo steht 

was im VDE-Vorschriftenwerk? 

2011 

Stichwortverzeichnis zu allen 

DIN-VDE-Normen und Büchern 

der VDE-Schriftenreihe Normen 

verständlich 

VDE-Schriftenreihe – Normen 

verständlich Band 1 

Berlin: VDE-Verlag, 2011, 314 S., 

DIN A5, kartoniert, 19,00 EUR, 

ISBN 978-3-8007-3308-8. 

Mit Hilfe dieses Stichwortverzeichnisses 

lassen sich elektrotechnische 

Geräte, Maschinen 

und Anlagen den entsprechenden 

VDE-Bestimmungen zuordnen. 

Das Verzeichnis nimmt Bezug 

auf die in den Gruppen 0 

bis 8 enthaltenen VDE-Bestimmungen 

einschließlich der in 

Kraft getretenen Änderungen 

und Neuregelungen. Der alphabetische 

Wegweiser zeigt 

schnell und unkompliziert die 

dem technischen Sachverhalt 

entsprech ende DIN-VDE-Norm 

an. Jeder Interessierte erhält mit 

diesem bekannten Standardwerk 

einen übersichtlichen und 

gleichzeitig praktischen Einblick 

in das VDE-Vorschriftenwerk. 

Kommentare 

zur Nennfrequenz in Bahnnetzen 

In dem Beitrag „Umrichter in 

der Bahnenergieversorgung 

...“ auf den Seiten 254–257 im 

vorliegenden Heft ist die Frequenz 

der nord- und mitteleuropäischen 

Bahnen versuchsweise 

mit „17 Hz“ benannt. 

Dieser Wert ist eine mathematisch 

korrekte Aufrundung 

folgender Werte: 

• „streng genommen 16 2 / 3 

Hz“ 

laut EN 50163:2004, 

eingeführt als DIN EN 50163 

(VDE 0115-102):2005-07 

• durch Synchronkupplung 

erzwungener Realwert 

16 2 / 3 Hz in der Bahnenergieversorgung 

Norwegens und 

Schwedens sowie einiger 

Netzbereiche in Ostdeutschland 

• Betriebssollwert 16,70 Hz im 

Bahnenergieverbundnetz 

Österreichs und der Schweiz 

sowie des zentral versorgten 

Netzbereiches in Deutschland 

und zugleich die laut EN zulässige 

obere Grenzabweichung 

an diesem Verbundnetz. 

Der Wert 17 Hz geht den in 

Anmerkung 1 zum Abschnitt 

4.2 der EN genannten Zweck 

zu Ende, „die Benennung zu 

vereinfachen“, und soll ein 

Diskussionsanreiz sein; Kommentare 

sind willkommen. 

Be 

[1] Behmann, U.: Nennfrequenz 

16 2 / 3 

Hz ade? In: Elektrische 

Bahnen 100 (2002), H. 12, 

S. 455–457. 

[2] Behmann, U.: Nennfrequenz 

16,7 Hz. In: Elektrische Bahnen 

105 (2007), H. 8, S. 454–455. 


267

Termine 

Messen, Tagungen, Fachausstellungen 

IZBE-Symposium – Nachhaltigkeit in der Verkehrsinfrastruktur 

und bei Schienenfahrzeugen – Mehr als 

„green building“ und LCC? 

19.–20.05.2011 Innovationszentrum Bahntechnik Europa e. V. 

Dresden (DE) Fon: +49 351 4769857, Fax: +49 351 4519675, 

E-Mail: meyer@izbe.eu, 

Internet: www.izbe.eu 

40. Tagung Moderne Schienenfahrzeuge 

11.-14.09.2011 Technische Universtität Graz 

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

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

Internet: www.schienenfahrzeugtagung.at 

WCRR 2011 – 9. Weltweiter Kongress 

zur Bahnforschung 

22.−26.05.2011 

Lille (FR) 

UIC, Paul Véron 

E-Mail: veron@uic.org, 

Internet: www.uic.org 

ÖVG-Fahrwegtagung 

27.–29.09.2011 Österreichische Verkehrswissenschaftliche 

Salzburg (AU) Gesellschaft (ÖVG) 

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

E-Mail: office@oevg.at, 

Internet: www.oevg.at 

VDV-Jahrestagung 

30.05.-01.06.201 Verband Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV) 

Darmstadt (DE) Fon: +49 221 57979-125, Fax: -8125, 

E-Mail: boehne@vdv.de, 

Internet: www.vdv.de/ 

Nordic Rail 

04.–06.10.2010 Elmia 

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

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

Internet: www.elmia.se/nordicrail 

3. Sicherheitstag Eisenbahnbetrieb 

25.–26.05.2011 VDEI Service GmbH 

Gotha (DE) Fon: +49 30 226057-90, Fax: -91, 

E-Mail: Service.GmbH@vdei.de, 

Internet: www.vdei.de 

6. Internationaler Eisenbahnkongress 

05.–06.10.2011 VDV Akademie 

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

E-Mail: akademie@vdv.de, 

Internet: www.akademie-vdv.de/ 

Zukunftsfrage Verkehr (ÖPNV-Forum) 

22.06.2011 PBV Planungsbüro für Verkehr 

Berlin (DE) Fon: +49 30 29668060, 

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

Internet: www1.messe-berlin.de 

DMG-Forum für Innovative Bahnsysteme 

13.-15.10.2011 Deutsche Maschinentechnische Gesellschaft E.V. 

Freiburg (DE) Bezirksgruppe Mitte 

Fon: + 49 6101-43956, 

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

Internet: www.dmg-berlin 

DMG-Fachsymposium − 

„Lokomotiven und grüne Technologien“ 

23.08.2011 Deutsche Maschinentechnische Gesellschaft e.V. 

Chemnitz (DE) Bezirksgruppe Ost 

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

E-Mail: sabine.felgnervoith.com, 

Internet: www.dmg-berlin.info 

11. Signal+Draht-Kongress 

03.–04.11.2011 DVV Media Group GmbH 

Fulda (DE) c/o punktgenau GmbH 

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

E-Mail: eurailpress-events@dvvmedia.com 

suissetraffic 2011 

06.–09.09.2011 BEA bern expo AG 

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

E-Mail: info@beaexpo.ch, 

Internet: www.suissetraffic.ch 

STUVA-Tagung‘11 

06.–08.12.2011 Studiengesellschaft für 

Berlin (DE) unterirdische Verkehrsanlagen e.V. 

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

E-Mail: info@stuva.de, 

Internet: www.stuva.de

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