eb - Elektrische Bahnen Forschung und Lehre - Lehrstuhl für Bahnsystemtechnik am Karlsruher Institut für Technologie (Vorschau)
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eb - Elektrische Bahnen Forschung und Lehre - Lehrstuhl für Bahnsystemtechnik am Karlsruher Institut für Technologie (Vorschau)

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

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

Elektrotechnik<br />

im Verkehrswesen<br />

B 2580<br />

3/2014<br />

März<br />

Standpunkt<br />

Peter Gratzfeld, <strong>Karlsruher</strong> <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Technologie</strong><br />

Fokus<br />

<strong>Forschung</strong> <strong>und</strong> <strong>Lehre</strong><br />

<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong> <strong>am</strong> <strong>Karlsruher</strong> <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Technologie</strong><br />

Thema<br />

Spannungsausfall – Chance <strong>für</strong> noch mehr Sicherheit?<br />

Report<br />

ETG-Fachtagung 100 Jahre Hochleistungstraktion – 100 Jahre Lötschbergbahn<br />

Bahnstromversorgung der Lötschbergbahn von 1913 bis 2013 – Teil 1<br />

Projekte<br />

Hochgeschwindigkeitsstrecke Zhengzhou − Xi’an in China<br />

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

Drehzahlvariable Antri<strong>eb</strong>e <strong>für</strong> Pumpspeicherkraftwerke <strong>und</strong> Windturbinen<br />

Trennschalter <strong>für</strong> AC-Oberleitungsanlagen<br />

Fahrleitungsanlagen<br />

Zulassung von Oberleitungen <strong>und</strong> ihren Komponenten<br />

Betri<strong>eb</strong><br />

Dispositionsunterstützung zur energieoptimalen Störungsauflösung<br />

Historie<br />

Bahnstromversorgung der Lötschbergbahn von 1913 bis 2013 – Teil 2<br />

<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> im Jahre 1964 – Teil 1

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

Diese Erklärung kann ich mit Wirkung <strong>für</strong> die Zukunft jederzeit widerrufen.

Standpunkt<br />

Behält die Bahn ihren Vorsprung als<br />

umweltfre<strong>und</strong>liches Verkehrsmittel?<br />

Umweltverträgliche Mobilität ist ein Erfordernis<br />

der heutigen Zeit, <strong>und</strong> so werden viele Millionen<br />

in die <strong>Forschung</strong> <strong>und</strong> Entwicklung von<br />

Kraftfahrzeugen gesteckt, um ihren Verbrauch<br />

<strong>und</strong> ihre Abgasemissionen zu reduzieren. Besonders<br />

hohe Erwartungen werden dabei in das Elektroauto gesetzt,<br />

macht doch die elektrische Bahn schon seit über<br />

h<strong>und</strong>ert Jahren vor, wie man mit hoher Effizienz große<br />

Transportleistungen umweltverträglich bewältigen kann.<br />

Dazu hat sich die Bahn allerdings eine geniale Idee zu<br />

Nutze gemacht: die Zuführung der benötigten Energie<br />

längs der Strecke über Fahrleitung <strong>und</strong> Stromschiene.<br />

Erst dadurch konnte der Durchbruch der Elektromobilität<br />

auf der Schiene gelingen, <strong>und</strong> so ist es kein W<strong>und</strong>er,<br />

dass heute in Deutschland r<strong>und</strong> 90 Prozent der<br />

Transportleistung auf elektrifizierten Strecken erbracht<br />

werden. Betrachtet man die vergleichsweise geringen<br />

Reichweiten, die heutige batteriegetri<strong>eb</strong>ene Fahrzeuge<br />

im Individualverkehr erreichen können, dann wird<br />

klar, dass das Elektroauto in absehbarer Zeit dazu keine<br />

wirkliche Alternative bieten kann. Aber vielleicht kann ja<br />

eine clevere Kombination weiterhelfen: Zurzeit werden<br />

interessante Ideen verfolgt, beispielsweise Lastwagen mit<br />

Oberleitungen auszurüsten, oder Batteri<strong>eb</strong>usse induktiv<br />

nachzuladen. Aber hier wird schon klar, dass der Vorteil<br />

der Bahn in ihrem ganzheitlichen Systemansatz liegt.<br />

Auch wenn der elektrische Schienenverkehr die besten<br />

Voraussetzungen bietet, erneuerbare Energien zu<br />

nutzen, so muss auch hier mit der eingesetzten Energie<br />

möglichst effizient umgegangen werden. Bei den Traktionsantri<strong>eb</strong>en<br />

haben wir heute bereits ein hohes Niveau<br />

erreicht. Es gibt aber noch erh<strong>eb</strong>lichen Nachholbedarf<br />

bei den vielen N<strong>eb</strong>enverbrauchern wie Hilfsaggregaten,<br />

Klimatisierung, Beleuchtung, Infotainment. Hier muss in<br />

den nächsten Jahren ein konsequentes Energiemanagement<br />

eingeführt werden. Potenzial gibt es auch bei der<br />

Ausgestaltung der Bahnstromversorgung insbesondere<br />

bei Gleichstrombahnen im Nahverkehr. Obwohl alle<br />

modernen U- <strong>und</strong> Straßenbahnen beim Bremsen Energie<br />

rekuperieren können, wird ein hoher Anteil davon<br />

in Bremswiderständen in Wärme umgesetzt, weil die<br />

Fahrleitungsnetze nicht genug aufnehmen können. Zusätzliche<br />

Speicher, die auf den Fahrzeugen mitgeführt<br />

werden oder stationär installiert sind, können hier eine<br />

große Energieersparnis bewirken.<br />

Umweltverträglichkeit definiert sich aber nicht nur<br />

über Energieverbrauch <strong>und</strong> CO 2 -Emissionen. Verschleißminderung<br />

gehört <strong>eb</strong>enso dazu. Schienenfahrzeuge<br />

<strong>und</strong> Bahninfrastruktur sind langl<strong>eb</strong>ige Investitionsgüter.<br />

Ihre Pflege <strong>und</strong> Wartung sind aufwändig <strong>und</strong> nehmen<br />

einen bedeutenden Anteil der Betri<strong>eb</strong>skosten ein. Auch<br />

hier gibt es Ansatzpunkte zur Verbesserung, etwa an der<br />

Schnittstelle zwischen Schiene <strong>und</strong> Fahrzeug,<br />

insbesondere bei den engen Kurvenradien<br />

im innerstädtischen Nahverkehr.<br />

In letzter Zeit gewinnt das Thema Lärm<br />

eine immer größere Bedeutung. Während<br />

früher ein vorbei fahrender Zug als gelegentliches<br />

Lärmereignis wahrgenommen<br />

wurde, ist heute auf vielen Strecken die<br />

Zugdichte bereits derart hoch, dass der<br />

Lärm unerträglich geworden ist. Um die Akzeptanz<br />

der Bahn in der Bevölkerung zu erhalten, muss die<br />

Lärmbelastung erh<strong>eb</strong>lich reduziert werden. Hier hilft<br />

nur ein Bündel von Maßnahmen, angefangen beim<br />

Einbau von Bremssohlen aus Verb<strong>und</strong>stoffen bei klotzg<strong>eb</strong>remsten<br />

Güterwagen über schalltechnische Strukturoptimierung<br />

von Fahrwerken, schalltechnische<br />

Optimierung der Fahrwege, Einbau von Lärmschutzwänden<br />

bis hin zu Trassenpreissystemen, die leise<br />

Fahrzeuge begünstigen.<br />

Hier wird nochmals sehr deutlich, dass die Bahn<br />

als Ges<strong>am</strong>tsystem betrachtet <strong>und</strong> behandelt werden<br />

muss. Die von der Politik voran getri<strong>eb</strong>ene Trennung<br />

von Infrastruktur <strong>und</strong> Betri<strong>eb</strong> hingegen gefährdet<br />

massiv die Leistungsfähigkeit <strong>und</strong> Nachhaltigkeit des<br />

Systems Bahn. Dem müssen wir entschlossen <strong>und</strong><br />

kompetent entgegen wirken.<br />

Große Sorgen bereitet mir weiterhin die Tatsache,<br />

dass es in Deutschland immer schwieriger wird, komplexe<br />

Infrastrukturprojekte umzusetzen. Es ist nicht einfach,<br />

die berechtigten Interessen der Bürger <strong>und</strong> die Erfordernisse<br />

eines modernen Verkehrswesens unter einen Hut<br />

zu bringen. Deswegen <strong>und</strong> natürlich auch wegen knapper<br />

Kassen gibt es einen gewaltigen Investitionsstau bei<br />

Schienenverkehrsprojekten. Wenn es aber nicht gelingt,<br />

die Kapazität des Schienennetzes in Deutschland massiv<br />

auszubauen, wird die Bahn trotz ihrer unbestreitbaren<br />

Vorteile zwangsläufig an Marktanteil verlieren.<br />

Für alle diese Herausforderungen brauchen Bahnindustrie,<br />

Bahnbetreiber, Auftragg<strong>eb</strong>er von Verkehrsleistungen,<br />

Verbände, Zulassungsbehörden<br />

<strong>und</strong> Politik viele engagierte fachk<strong>und</strong>ige Ingenieure.<br />

Universitäten <strong>und</strong> Hochschulen leisten ihren Beitrag<br />

dazu, junge Leute <strong>für</strong> die <strong>Bahnsystemtechnik</strong> zu begeistern<br />

<strong>und</strong> ihnen das notwendige fachliche Rüstzeug<br />

mit auf den Weg zu g<strong>eb</strong>en.<br />

Prof. Dr.-Ing. Peter Gratzfeld<br />

<strong>Karlsruher</strong> <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Technologie</strong> (KIT)<br />

<strong>Institut</strong> <strong>für</strong> Fahrzeugsystemtechnik, <strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong><br />

Sprecher der <strong>Institut</strong>sleitung<br />

112 (2014) Heft 3<br />

73

Inhalt<br />

3 / 2014<br />

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

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

Elektrotechnik<br />

im Verkehrswesen<br />

Standpunkt<br />

73 Peter Gratzfeld<br />

Behält die Bahn ihren Vorsprung als<br />

umweltfre<strong>und</strong>liches Verkehrsmittel?<br />

Fokus<br />

<strong>Forschung</strong> <strong>und</strong> <strong>Lehre</strong><br />

76 <br />

Fahrzeug<br />

Betri<strong>eb</strong><br />

Infrastruktur<br />

Peter Gratzfeld<br />

<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong> <strong>am</strong><br />

<strong>Karlsruher</strong> <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Technologie</strong><br />

Thema<br />

84 <br />

U. Behmann<br />

Spannungsausfall – Chance <strong>für</strong> noch<br />

mehr Sicherheit?<br />

Report<br />

88 <br />

Industrie<br />

Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge<br />

Praxis<br />

Gestern<br />

Heute<br />

Morgen<br />

Ausland<br />

Schweiz<br />

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

Theorie<br />

Bahnstromversorgung<br />

S. Röhlig, U. Behmann<br />

ETG-Fachtagung<br />

100 Jahre Hochleistungstraktion –<br />

100 Jahre Lötschbergbahn<br />

89 <br />

Titelbild<br />

Hochgeschwindigkeitszug Russland<br />

© ortodoxfoto<br />

Nach Vortrag von G. Kuonen<br />

Bahnstromversorgung der Lötschbergbahn<br />

von 1913 bis 2013 – Teil 1

Inhalt<br />

Hauptbeiträge<br />

Projekte<br />

125 <br />

Betri<strong>eb</strong><br />

90 <br />

96 <br />

R. Puschmann<br />

Hochgeschwindigkeitsstrecke Zhengzhou − Xi’an in China<br />

High-speed line Zhengzhou − Xi’an in China<br />

La ligne à grande vitesse Zhengzhou – Xi’an en Chine<br />

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

L. Langerwisch, F. Templin<br />

Dispositionsunterstützung zur energieoptimalen<br />

Störungsauflösung<br />

Support to disposition for energy-optimised<br />

fault clearance<br />

Un système qui permet de résoudre les incidents<br />

en optimisant le rendement énergétique<br />

Historie<br />

135 <br />

H. Schlunegger, T. Schütte<br />

Drehzahlvariable Antri<strong>eb</strong>e <strong>für</strong> Pumpspeicherkraftwerke<br />

<strong>und</strong> Windturbinen<br />

Variable speed drives for pumped-storage power<br />

plants and wind turbines<br />

Entraînements à vitesse variable pour centrales de<br />

pompage-turbinage et turbines éoliennes<br />

138 <br />

Bahnstromversorgung der Lötschbergbahn<br />

von 1913 bis 2013 – Teil 2<br />

104 <br />

<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> im Jahre 1964 – Teil 1<br />

113 <br />

A. Dölling, S. Leistner<br />

Trennschalter <strong>für</strong> AC-Oberleitungsanlagen<br />

Disconnectors for AC contact line systems<br />

Disjoncteurs pour lignes aériennes de contact CA<br />

Fahrleitungsanlagen<br />

Nachrichten<br />

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

150 Energie <strong>und</strong> Umwelt<br />

152 Medien<br />

153 Berichtigungen <strong>und</strong> Nachträge<br />

A. Dölling, A. Schmieder, S. Zenglein<br />

Zulassung von Oberleitungen <strong>und</strong> ihren Komponenten<br />

Approval of overhead contact lines and their components<br />

Homologation de lignes aériennes de contact et de leurs<br />

composants<br />

160 Impressum<br />

U3<br />

Termine<br />

Gemäß unserer Verpflichtung nach § 8 Abs. 3 PresseG i.V.m.<br />

Art. 2 Abs. 1cDVO zum BayPresseG g<strong>eb</strong>en wir die Inhaber <strong>und</strong><br />

Beteiligungsverhältnisse <strong>am</strong> Verlag wie folgt an:<br />

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

Alleiniger Gesellschafter des Verlages ist die ACM Unternehmensgruppe,<br />

Ostring 13, 65205 Wiesbaden-Nordenstadt.

Fokus <strong>Forschung</strong> <strong>und</strong> <strong>Lehre</strong><br />

<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong> <strong>am</strong><br />

<strong>Karlsruher</strong> <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Technologie</strong><br />

In der Fakultät <strong>für</strong> Maschinenbau der Universität Karlsruhe wurde zum 1. November 2008 der <strong>Lehrstuhl</strong><br />

<strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong> neu gegründet. Am 01.10.2009 haben sich die Universität Karlsruhe <strong>und</strong><br />

das <strong>Forschung</strong>szentrum Karlsruhe zum <strong>Karlsruher</strong> <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Technologie</strong> (KIT) zus<strong>am</strong>mengeschlossen.<br />

Der <strong>Lehrstuhl</strong> ist inzwischen auf elf akademische Mitarbeiter angewachsen.<br />

Die Gründung des <strong>Lehrstuhl</strong>s <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong><br />

im Rahmen der Exzellenzinitiative wurde durch die<br />

Einrichtung einer Stiftungsprofessur der Firma Bombardier<br />

Transportation GmbH sowie mit der Unterstützung<br />

der Verkehrsbetri<strong>eb</strong>e Karlsruhe GmbH (VBK)<br />

ermöglicht. D<strong>am</strong>it gibt es in Karlsruhe seit gut fünf<br />

Jahren erstmals einen <strong>Lehrstuhl</strong>, der speziell den Themen<br />

Bahnsystem <strong>und</strong> Schienenfahrzeug gewidmet ist.<br />

<strong>Lehre</strong> <strong>und</strong> <strong>Forschung</strong> <strong>am</strong> KIT<br />

Das KIT ist heute mit r<strong>und</strong> 9 000 Mitarbeitern, davon<br />

etwa 6 000 in <strong>Forschung</strong> <strong>und</strong> <strong>Lehre</strong>, eine der größten<br />

Wissenschafts- <strong>und</strong> <strong>Lehre</strong>inrichtungen in Europa.<br />

An den elf Fakultäten studieren heute etwa 24 500<br />

Studentinnen <strong>und</strong> Studenten, knapp die Hälfte davon<br />

in den Ingenieurwissenschaften (Bild 1).<br />

Die <strong>Forschung</strong> <strong>am</strong> KIT ist interdisziplinär in folgende<br />

si<strong>eb</strong>en Zentren aufgestellt:<br />

• Energie<br />

• Materialien, Strukturen, Funktionen<br />

• Elementarteilchen- <strong>und</strong> Astroteilchenphysik<br />

• Klima <strong>und</strong> Umwelt<br />

• Mobilitätssysteme<br />

• Information, Systeme, <strong>Technologie</strong>n<br />

• Mensch <strong>und</strong> Technik<br />

23,3 % 29,0 %<br />

47,7 %<br />

Bild 1:<br />

Aufteilung der Studierenden <strong>am</strong> KIT nach Fächergruppen<br />

(alle Bilder: KIT).<br />

blau Mathematik <strong>und</strong> Naturwissenschaften<br />

rot Ingenieurwissenschaften<br />

grün Sonstige<br />

Die <strong>Forschung</strong>sarbeiten <strong>am</strong> <strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong><br />

zählen zum Zentrum Mobilitätssysteme.<br />

Insges<strong>am</strong>t beteiligen sich über 37 <strong>Institut</strong>e mit aktuellen<br />

Projekten an der Mobilitätsforschung, wobei<br />

traditionell Kraftfahrzeuge <strong>und</strong> Straßenverkehr einen<br />

großen Stellenwert einnehmen.<br />

Studium der <strong>Bahnsystemtechnik</strong><br />

<strong>am</strong> KIT<br />

Das KIT hat mittlerweile alle seine Studiengänge<br />

auf konsekutive Bachelor- <strong>und</strong> Masterstudiengänge<br />

umgestellt, die in allen Fakultäten gr<strong>und</strong>sätzlich<br />

ähnlich aufg<strong>eb</strong>aut (Bild 2) sind, auch wenn Bezeichnungen<br />

<strong>und</strong> Umfänge der einzelnen Module voneinander<br />

abweichen können. In den ersten eineinhalb<br />

bis zwei Studienjahren werden alle erforderlichen<br />

theoretischen Gr<strong>und</strong>lagen vermittelt. Auch in den<br />

höheren Semestern sorgt ein vorgeg<strong>eb</strong>ener Kanon<br />

von Kernfächern <strong>für</strong> die Festigung des notwendigen<br />

F<strong>und</strong><strong>am</strong>ents <strong>und</strong> den Aufbau einer breiten fachlichen<br />

Kompetenz in der jeweiligen Studienrichtung.<br />

Dadurch wird sichergestellt, dass Absolventen später<br />

über das notwendige fachliche <strong>und</strong> methodische<br />

Handwerkszeug verfügen, um sich eigenständig in<br />

die unterschiedlichsten ingenieurmäßigen Fragestellungen<br />

einzuarbeiten.<br />

Darüber hinaus haben die Studierenden die<br />

Möglichkeit, entsprechend ihren Neigungen fachliche<br />

Schwerpunkte zu setzen. Ziel dieser Wahlmodule,<br />

in Bild 2 dunkelgrün gekennzeichnet, ist es,<br />

den Studierenden ein Gr<strong>und</strong>verständnis verschiedener<br />

Fachg<strong>eb</strong>iete oder Anwendungsbereiche zu<br />

vermitteln [1; 2].<br />

In diesem Rahmen kann sich der Studierende <strong>am</strong><br />

KIT auch auf <strong>Bahnsystemtechnik</strong> spezialisieren. Der<br />

betreffende <strong>Lehrstuhl</strong> bietet da<strong>für</strong> ein umfangreiches<br />

Progr<strong>am</strong>m an, das alle wesentlichen Aspekte<br />

eines modernen Eisenbahnsystems (Bild 3) behandelt.<br />

Dazu zählen Lehrveranstaltungen über die<br />

Bahn als Ges<strong>am</strong>tsystem, Schienenfahrzeugtechnik,<br />

<strong>Elektrische</strong> Schienenfahrzeuge, Projektmanagement<br />

im Schienenfahrzeugbau, Intermodalität <strong>und</strong> grenzüberschreitender<br />

Schienenverkehr <strong>und</strong> Mobilitäts-<br />

76 112 (2014) Heft 3

<strong>Forschung</strong> <strong>und</strong> <strong>Lehre</strong> Fokus<br />

konzepte <strong>für</strong> den Schienenverkehr. Ergänzt wird<br />

das Ang<strong>eb</strong>ot durch die Abteilung Eisenbahnwesen<br />

in der Fakultät <strong>für</strong> Bauingenieur-, Geo- <strong>und</strong> Umweltwissenschaften<br />

mit weiteren Lehrveranstaltungen<br />

zu Bahnbetri<strong>eb</strong>, Bau- <strong>und</strong> Instandhaltung von<br />

Schienenfahrwegen bis hin zu dem Bereich Recht im<br />

Öffentlichen Verkehrswesen.<br />

Besonders attraktiv ist <strong>für</strong> die Studenten die Möglichkeit,<br />

im Rahmen von Bachelor- <strong>und</strong> Masterarbeiten<br />

an aktuellen <strong>Forschung</strong>sprojekten im Bahnbereich<br />

mitzuarbeiten.<br />

Das Lehrang<strong>eb</strong>ot wird vor allem von Studierenden<br />

des Maschinenbaus, der Elektrotechnik<br />

<strong>und</strong> des Wirtschaftsingenieurwesens genutzt, die<br />

sich d<strong>am</strong>it ein gr<strong>und</strong>legendes Systemverständnis<br />

des Eisenbahnwesens erwerben können. Es steht<br />

in Konkurrenz zu zahlreichen anderen Fächern in<br />

den Ingenieurwissenschaften <strong>und</strong> musste sich seinen<br />

Platz bei den Studierenden erst erkämpfen.<br />

Über h<strong>und</strong>ert Prüfungen <strong>und</strong> mehr als zwanzig Abschlussarbeiten<br />

allein im letzten Jahr belegen aber<br />

eindeutig, dass das Lehrang<strong>eb</strong>ot mittlerweile sehr<br />

gut angenommen wird.<br />

Besonders erfreulich dabei ist, dass alle Absolventen<br />

problemlos einen Arbeitsplatz in der Bahnindustrie<br />

mit ihren vielfältigen Zulieferfirmen oder bei<br />

öffentlichen oder privaten Eisenbahnbetreibern <strong>und</strong><br />

Nahverkehrsunternehmen finden.<br />

5. Studienjahr<br />

4. Studienjahr<br />

3. Studienjahr<br />

2. Studienjahr<br />

1. Studienjahr<br />

Bachelorarbeit<br />

Pflichtmodule<br />

Pflichtmodule<br />

Pflichtmodule<br />

Gr<strong>und</strong>lagenmodule<br />

Masterarbeit<br />

Heutige Schienenfahrzeuge sind hochkomplexe Systeme,<br />

in denen die unterschiedlichsten Techniken aus<br />

dem Bereich des Maschinenbaus, der Elektrotechnik<br />

<strong>und</strong> der Informationstechnik integriert sind. Wachsen-<br />

Wahlmodule<br />

Wahlmodule<br />

Bild 2:<br />

Prinzipieller Aufbau des konsekutiven Bachelor- <strong>und</strong> Masterstudiums <strong>am</strong> KIT.<br />

Fahrzeug<br />

Bachelor Master<br />

<strong>Forschung</strong> <strong>am</strong> <strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong><br />

<strong>Bahnsystemtechnik</strong><br />

Betri<strong>eb</strong><br />

Infrastruktur<br />

Der <strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong> verfolgt in der<br />

<strong>Forschung</strong> das strategische Ziel, die weitere Entwicklung<br />

des Bahnsystems als energieeffizienten,<br />

umweltfre<strong>und</strong>lichen <strong>und</strong> leistungsfähigen Verkehrsträger<br />

mitzugestalten. Ausgehend vom Schienenfahrzeug<br />

befasst er sich insbesondere mit denjenigen<br />

wissenschaftlichen Fragestellungen, die an den<br />

Schnittstellen zwischen Fahrzeug, Infrastruktur <strong>und</strong><br />

Betri<strong>eb</strong> auftreten. Dabei liegt der Schwerpunkt eindeutig<br />

im Nahverkehr.<br />

Am <strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong> wurden vier<br />

<strong>Forschung</strong>sschwerpunkte aufg<strong>eb</strong>aut:<br />

• Eisenbahn als mechatronisches System<br />

• Energiemanagement<br />

• Induktive Energieübertragung<br />

• Antri<strong>eb</strong>ssysteme<br />

An den im Folgenden hierzu beschri<strong>eb</strong>enen <strong>Forschung</strong>sprojekten<br />

arbeiten aktuell elf akademische<br />

Mitarbeiter, davon sechs Maschinenbauingenieure,<br />

drei Elektrotechniker <strong>und</strong> zwei Wirtschaftsingenieure.<br />

So ist die notwendige Kompetenzbreite sichergestellt,<br />

die <strong>für</strong> die Bearbeitung der interdisziplinären<br />

<strong>Forschung</strong>sthemen unerlässlich ist.<br />

Bild 3:<br />

Eisenbahn als System.<br />

Für experimentelle Untersuchungen stehen umfangreiche<br />

Prüffelder zur Verfügung, die gemeinschaftlich<br />

<strong>am</strong> <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> Fahrzeugsystemtechnik genutzt<br />

werden. Speziell <strong>für</strong> die elektrische Antri<strong>eb</strong>stechnik<br />

wurde ein Prüfstand mit Original-Bahnmotoren aus<br />

dem Nahverkehrsbereich realisiert. Der Prüfstand erlaubt<br />

den Betri<strong>eb</strong> von drei Maschinen mit je 130 kW an<br />

einem gemeins<strong>am</strong>en Gleichspannungszwischenkreis.<br />

Auch weitere Prüflinge können eing<strong>eb</strong><strong>und</strong>en werden.<br />

Untersuchungen an kompletten Fahrzeugen finden<br />

mit Unterstützung der VBK in deren Infrastruktur statt.<br />

Eisenbahn als mechatronisches<br />

System<br />

112 (2014) Heft 3<br />

77

Fokus <strong>Forschung</strong> <strong>und</strong> <strong>Lehre</strong><br />

Aktorkraft<br />

y<br />

von Schienenfahrzeugen <strong>und</strong> von Schienennetzen.<br />

Insbesondere bei sehr engen Kurven, wie<br />

sie typischerweise im Nahverkehr von Straßenbahnen<br />

durchfahren werden, treten oft große<br />

Anlaufwinkel zwischen Rad <strong>und</strong> Schiene sowie<br />

Spurkranzanlauf auf. Um den hohen Verschleiß<br />

an diesen Stellen zu reduzieren, wird an einem<br />

mechatronischen Fahrwerkskonzept, dem aktiv<br />

gelenkten Radpaar (Bild 4) geforscht. Durch eine<br />

robuste Spurführungsregelung soll der Querversatz<br />

y möglichst ganz verschwinden <strong>und</strong> der<br />

Spurkranzanlauf vermieden werden [3]. Dabei<br />

werden auch Simulationsverfahren, mit denen<br />

das Verschleißverhalten bewertet werden kann,<br />

entwickelt (Bild 5) [4].<br />

Bild 4:<br />

Aktiv gelenktes Radpaar.<br />

Verschleiß<br />

Kinematik der Neigekompensation<br />

von Stromabnehmern <strong>für</strong> Neigetechnikfahrzeuge<br />

Bild 5:<br />

Methodik zur Verschleißberechnung.<br />

Bild 6:<br />

Neigekompensation des Stromabnehmers.<br />

Simulation<br />

de Anforderungen, wie immer größere<br />

installierte Leistung, geringeres Gewicht,<br />

geringerer Verschleiß, höhere<br />

Wirtschaftlichkeit, höhere Crashfestigkeit<br />

<strong>und</strong> größere Sicherheit, zwingen<br />

zu einer Ausnutzung der installierten<br />

Technik bis an die Grenzen des physikalisch<br />

Machbaren. Dabei verwischen<br />

sich die Grenzen zwischen den<br />

klassischen Disziplinen immer mehr.<br />

Funktionen, die bisher von elektrotechnischen<br />

oder mechanischen Teilsystemen<br />

realisiert wurden, werden<br />

immer mehr durch integrale Lösungen<br />

ersetzt, bei denen Elektrotechnik,<br />

Maschinenbau <strong>und</strong> Informationstechnik<br />

eng ineinander verwoben sind.<br />

Die so begründete Mechatronik bietet<br />

zudem die Möglichkeit, Funktionen zu<br />

realisieren, die in klassischer Technik<br />

gar nicht oder nur mit sehr hohem<br />

Aufwand umgesetzt werden können.<br />

Mechatronische Spurführung zur Verschleißreduktion<br />

im Schienennahverkehr<br />

Der Verschleiß an Rad <strong>und</strong> Schiene ist eine der<br />

größten Kostenpositionen bei der Instandhaltung<br />

Für die Betrachtung der dyn<strong>am</strong>ischen Interaktion<br />

der Oberleitung mit dem Stromabnehmer wird<br />

häufig die Anregung durch die Fahrzeugbewegung<br />

nicht berücksichtigt, da diese insbesondere bei guter<br />

Fahrwegqualität nur einen geringen Einfluss hat<br />

[5]. Diese Annahme trifft bei Stromabnehmern <strong>für</strong><br />

Neigetechnikfahrzeuge nicht mehr zwangsläufig<br />

zu, weil bei diesen eine Kompensationseinrichtung<br />

(Bild 6) notwendig ist.<br />

Zudem beeinflusst die Ausgestaltung der Kompensationseinrichtung<br />

durch den hohen vertikalen<br />

Bauraum auch das Dachdesign <strong>und</strong> beschränkt den<br />

Fahrgastraum. Im Zuge einer <strong>Forschung</strong>saufgabe<br />

hierzu werden systematisch Lösungsansätze zur<br />

mechatronischen Ausführung der Neigekompensation<br />

des Stromabnehmers gesucht <strong>und</strong> hinsichtlich<br />

der vertikalen Bauhöhe <strong>und</strong> des Einflusses auf die<br />

Kontaktqualität bewertet. Ziel ist es, Lösungen zu<br />

finden, welche bei kompakter Bauhöhe möglichst<br />

geringen Einfluss auf die dyn<strong>am</strong>ische Interaktion<br />

mit der Oberleitung aufweisen.<br />

Energiemanagement<br />

Die öffentlichen Diskussionen um Umweltbelastung,<br />

Energieverbrauch, CO 2 -Ausstoß sowie um<br />

ein „grünes“ Image machen das Energiemanagement<br />

zu einem zentralen, gesellschaftlich relevanten<br />

Thema. Dadurch dass die Ressourcen verknappen<br />

<strong>und</strong> daher die Energiepreise steigen, rücken<br />

n<strong>eb</strong>en den ökologischen auch ökonomische Gesichtspunkte<br />

in den Vordergr<strong>und</strong>. In der Konsequenz<br />

hat die Thematik auch <strong>für</strong> die Betreiber des<br />

Öffentlichen Nahverkehrs eine hohe <strong>und</strong> zukunftsweisende<br />

Relevanz.<br />

78 112 (2014) Heft 3

<strong>Forschung</strong> <strong>und</strong> <strong>Lehre</strong> Fokus<br />

Unterwerk<br />

nicht<br />

rückspeisbare<br />

Energie<br />

vom Unterwerk<br />

eingespeiste<br />

Energie<br />

Nahverkehrsnetz<br />

DC 750 V<br />

rekuperative<br />

Energie<br />

< 30 % 100 %<br />

rückgewonnene<br />

elektrische<br />

Bremsenergie<br />

Im Kontext der Elektromobilität rückt auch die Elektrifizierung<br />

von Linienbussen mit bordeigenem Speicher<br />

in den Fokus. Die erwarteten Vorteile sind ein<br />

emissionsloser <strong>und</strong> nahezu lautloser Betri<strong>eb</strong> in Ballungsg<strong>eb</strong>ieten,<br />

reduzierte Betri<strong>eb</strong>skosten sowie eine<br />

umweltbewusste Außenwirkung <strong>für</strong> Städte <strong>und</strong> Verkehrsbetri<strong>eb</strong>e<br />

[9].<br />

Der <strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong> beteiligt<br />

sich im „Leuchtturmprojekt“ PRIMOVE Mannheim<br />

an der Erforschung des Einsatzes von induktiv laden-<br />

Fahrleitungsverluste<br />

vom Fahrzeug<br />

aufgenommene<br />

Energie<br />

Fahrzeug<br />

M<br />

~<br />

~<br />

~<br />

Hilfsbetri<strong>eb</strong>e<br />

Bremsverluste<br />

mechanische Energie<br />

(kinetisch + potentiell)<br />

Antri<strong>eb</strong>sverluste<br />

Mittelspannungsnetz<br />

3 AC 20 kV 50 Hz<br />

Fahrwiderstandsverluste<br />

Bild 7:<br />

Energi<strong>eb</strong>ilanz im Nahverkehrsnetz.<br />

Schienenfahrzeuge<br />

Gerade auch im Nahverkehr hat der Energieverbrauch<br />

einen wesentlichen Anteil an den Betri<strong>eb</strong>skosten.<br />

Mittlerweile verfügt nahezu jedes neue elektrische<br />

Schienenfahrzeug über umrichtergespeiste<br />

Asynchronmaschinen <strong>und</strong> ist gr<strong>und</strong>sätzlich in der<br />

Lage, Bremsenergie in die Fahrleitung zurückzuspeisen.<br />

Jedoch ist hinsichtlich der Nutzung der Bremsenergie<br />

noch großes Potenzial vorhanden (Bild 7).<br />

Im Vergleich zu Wechselspannungsnetzen kann<br />

in Gleichspannungsnetzen zurückgewonnene Bremsenergie<br />

nur begrenzt genutzt werden. Der Gr<strong>und</strong><br />

hier<strong>für</strong> liegt einerseits in den oft noch mit Dioden<br />

ausgerüsteten Gleichrichterunterwerken, die keinen<br />

Leistungsfluss zurück in das übergeordnete AC-Mittelspannungsnetz<br />

erlauben. Andererseits ist der Transport<br />

der Energie im DC-Netz über größere Entfernungen<br />

aufgr<strong>und</strong> der relativ geringen Netzspannung <strong>und</strong><br />

der dadurch hohen Leitungsverluste nicht möglich.<br />

Daher kann die Bremsenergie nur dann vom Oberleitungsnetz<br />

aufgenommen werden, wenn in der Nähe<br />

des bremsenden Fahrzeugs zeitgleich ein Abnehmer<br />

<strong>für</strong> diese Energie vorhanden ist. Verschiedene Untersuchungen<br />

<strong>und</strong> Messungen belegen, dass in einem<br />

typischen elektrifizierten Nahverkehrsnetz 20 bis 30 %<br />

der Bremsenergie in Bremswiderständen nutzlos in<br />

Wärme umgewandelt werden [6; 7].<br />

Mit der Einbindung von Energiespeichern in das<br />

System kann die momentan nicht nutzbare Bremsenergie<br />

zwischengelagert <strong>und</strong> bei der nächsten Anfahrt<br />

genutzt werden. Beispielsweise sind auf dem<br />

G<strong>eb</strong>iet der Hochleistungskondensatoren mittlerweile<br />

leistungsfähige Energiespeicher verfügbar, die auf<br />

dem Fahrzeug mitgeführt werden können. N<strong>eb</strong>en<br />

Hochleistungskondensatoren kommen gr<strong>und</strong>sätzlich<br />

auch Schwungräder, Batterien oder Druckluftspeicher<br />

als Energiespeicher in Frage. Alternativ zu<br />

den mobilen Speichern auf Fahrzeugen besteht zusätzlich<br />

die Möglichkeit, durch über das Netzwerk<br />

verteilte stationäre Energiespeicher die Netzspannung<br />

zu stabilisieren.<br />

Der <strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong> befasst sich<br />

speziell mit der Entwicklung einer Anwendungssoftware<br />

zur Abbildung der infrastrukturellen Eigenschaften<br />

sowie der betri<strong>eb</strong>lichen Vorgänge in einem<br />

Nahverkehrsnetz [8]. Mit Hilfe umfangreicher Fahrspielsimulationen<br />

werden die sich fortlaufend ändernden<br />

Standorte der Fahrzeuge sowie die sich aus<br />

der Fahrdyn<strong>am</strong>ik erg<strong>eb</strong>enden Traktionsleistungen<br />

bestimmt. Anschließend soll mit Lastflussberechnungen<br />

die optimale Dimensionierung <strong>und</strong> Positionierung<br />

von Speichersystemen im elektrischen Netz<br />

analysiert werden (Bild 8).<br />

E-Busse<br />

112 (2014) Heft 3<br />

79

Fokus <strong>Forschung</strong> <strong>und</strong> <strong>Lehre</strong><br />

Unterwerk<br />

Fahrzeug<br />

Energiespeicher<br />

Bild 8:<br />

Simulation des Streckennetzes.<br />

den E-Bussen im Stadtverkehr. Das <strong>Forschung</strong>sprojekt<br />

wird durch das B<strong>und</strong>esministerium <strong>für</strong> Verkehr<br />

<strong>und</strong> digitale Infrastruktur (BMVI) gefördert <strong>und</strong> als<br />

Kooperation zwischen dem KIT, der Rhein-Neckar-<br />

Verkehr GmbH (RNV), Bombardier Transportation<br />

GmbH <strong>und</strong> der Stadt Mannheim auf der Mannheimer<br />

Buslinie 63 umgesetzt [10]. Ab 2014 werden<br />

die dort bisher eingesetzten Dieselbusse durch<br />

zwei rein elektrisch betri<strong>eb</strong>ene, 12 m lange Busse<br />

des Schweizer Herstellers Carrosserie HESS AG ersetzt.<br />

Diese laden dann während ihres Betri<strong>eb</strong>s an<br />

ausgewählten Haltestellen über das induktive Energieübertragungssystem<br />

PRIMOVE des Herstellers<br />

Bombardier nach, was im Besonderen eine kleinere<br />

Dimensionierung des Akkumulators erlaubt <strong>und</strong><br />

neue Betri<strong>eb</strong>skonzepte ermöglicht (Bild 9).<br />

Schwerpunkt des <strong>Forschung</strong>sprojekts <strong>am</strong> <strong>Lehrstuhl</strong><br />

ist die Simulation des Ges<strong>am</strong>tsystems aus Bus,<br />

Infrastruktur <strong>und</strong> Betri<strong>eb</strong> im Hinblick auf verschiedene<br />

Ladeszenarien <strong>und</strong> Betri<strong>eb</strong>svarianten, auf<br />

Optimierungspotenziale, Wirtschaftlichkeit im Vergleich<br />

zu Diesel-/Hybridbuseinsatz, Rückwirkungen<br />

auf das Energieversorgungsnetz <strong>und</strong> Übertragbarkeit<br />

auf andere Linien, Topographien, Fahrzeugtypen<br />

<strong>und</strong> Betreiber.<br />

Induktive Energieübertragung<br />

Seit Anbeginn haben sich Oberleitung oder Stromschiene<br />

in Verbindung mit Stromabnehmern als Zubringer<br />

der Traktionsenergie <strong>für</strong> Schienenfahrzeuge<br />

bewährt. Im Bereich des elektrifizierten Individualverkehrs<br />

werden dagegen in der Regel Energiespeicher<br />

auf dem Fahrzeug mitgeführt, die punktuell<br />

über Stromkabel nachgeladen werden. In beiden<br />

Bereichen bietet die induktive Energieübertragung<br />

eine interessante Alternative. Sie ist verschleiß- <strong>und</strong><br />

wartungsarm <strong>und</strong> unkompliziert in der Handhabung.<br />

Der <strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong> forscht<br />

im Rahmen dreier Projekte an verschiedenen Fragestellungen<br />

zum Einsatz induktiver Energieübertragung<br />

im Fahrzeugbereich.<br />

Aktive Kompensation<br />

Bei der Anwendung induktiver Energieübertragungstechnik<br />

in Bus <strong>und</strong> Bahn aus dem öffentlichen<br />

Verkehrssegment sind die Leistungsanforderungen<br />

an das Übertragungssystem sehr hoch, was auch<br />

die Einhaltung von Grenzwerten elektromagnetischer<br />

Felder im direkten Umfeld des Fahrzeugs<br />

deutlich erschwert. In diesem Leistungsbereich bieten<br />

sich symmetrisch betri<strong>eb</strong>ene, mehrphasig ausgeführte<br />

Systeme an, da hier der Feldproblematik<br />

bereits mit konstruktiven Maßnahmen wirkungsvoll<br />

begegnet werden kann. Die breiten Schwankungen<br />

aller Einflussfaktoren verursachen jedoch Einbußen<br />

hinsichtlich Effizienz <strong>und</strong> Leistungsfähigkeit des<br />

Übertragungssystems. Zu den wichtigsten Einflussfaktoren<br />

zählen Relativbewegungen des Fahrzeugs<br />

oder Lagefehler bei der freien Positionierung des<br />

80 112 (2014) Heft 3

<strong>Forschung</strong> <strong>und</strong> <strong>Lehre</strong> Fokus<br />

thermische<br />

Verluste<br />

Umrichtungsverluste<br />

Fahrzeug<br />

Betri<strong>eb</strong><br />

Li-Ion-Akku<br />

Umrichter<br />

Klimaanlage<br />

Mannheim Hbf<br />

Mo – Fr / Sa / So<br />

Hilfsbetri<strong>eb</strong>e<br />

Controller<br />

Kunsthalle<br />

Wasserturm<br />

Am Friedrichsplatz<br />

Otto-Beck-Straße<br />

Kunstverein<br />

Mühldorferstraße<br />

Möhlstraße<br />

…<br />

PFALZPLATZ<br />

Pick-Up<br />

Primärspule<br />

zugeführte Energie<br />

Spannungsnetz<br />

Bremsenergieverluste<br />

Ges<strong>am</strong>tfahrwiderstandsverluste<br />

Übertragungsverluste<br />

Stromrichtungsverluste<br />

Infrastruktur<br />

Bild 9:<br />

Induktiv geladener Elektrospeicherbus.<br />

Fahrzeugs über dem fahrwegseitig installierten Teil<br />

des Systems (Bild 10).<br />

Im <strong>Forschung</strong>sprojekt geht es zunächst um die<br />

mathematische Modellbildung solcher Mehrphasensysteme.<br />

Darauf aufbauend werden aktive Systemstrukturen<br />

untersucht, um den genannten<br />

Einbußen im laufenden Betri<strong>eb</strong> effektiv entgegenwirken<br />

zu können.<br />

Ladekonzept <strong>für</strong> Stadtbusse<br />

Im Rahmen des so genannten Projekthaus E-Drive<br />

wird an induktiver Energieübertragung zum Einsatz<br />

in Stadtbussen geforscht. Das Projekt wird vom Ministerium<br />

<strong>für</strong> Wissenschaft <strong>und</strong> Kunst des Landes<br />

Baden Württemberg gefördert <strong>und</strong> von der Daimler<br />

AG unterstützt.<br />

Ein System zur induktiven Nachladung von<br />

Stadtbussen besteht aus mehreren Komponenten,<br />

die unter Berücksichtigung zahlreicher Eingangsvariablen<br />

sorgfältig aufeinander abgestimmt werden<br />

müssen. Die Minimalgröße des auf dem Fahrzeug<br />

mitzuführenden Akkumulators korreliert mit den<br />

Eckdaten des Fahrzeugs, der Ladestellendichte entlang<br />

der Strecke, der Verweildauer des Busses auf<br />

der Ladestelle, der Ladeleistung, dem gefahrenen<br />

Streckenprofil sowie äußeren Einflussfaktoren wie<br />

dem übrigen Straßenverkehr.<br />

Ziel des Projekts ist n<strong>eb</strong>en der Abschätzung<br />

des Potenzials induktiver Energieübertragungstechnik<br />

daher, ein Konzept zur Aufladung batterieelektrisch<br />

betri<strong>eb</strong>ener Stadtbusse mittels dieser<br />

Technik zu erstellen. Hierzu wird ein Simulationsmodell<br />

entwickelt, das eine mit induktiver Energieübertragungstechnik<br />

ausgerüstete Stadtbuslinie<br />

abbilden kann. Die einzelnen Komponenten<br />

des Systems können hiermit gezielt aufeinander<br />

abgestimmt <strong>und</strong> an die örtlichen Geg<strong>eb</strong>enheiten<br />

sowie an die Anforderungen des jeweiligen Betreibers<br />

angepasst werden.<br />

Bild 10:<br />

Dreiphasige induktive Energieübertragung.<br />

112 (2014) Heft 3<br />

81

Fokus <strong>Forschung</strong> <strong>und</strong> <strong>Lehre</strong><br />

Drei Fragen an Prof. Dr.-Ing. Peter Gratzfeld<br />

Professor <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong> <strong>am</strong> <strong>Karlsruher</strong> <strong>Institut</strong><br />

<strong>für</strong> <strong>Technologie</strong><br />

Was ist die hauptsächliche <strong>Forschung</strong>sausrichtung<br />

Ihres <strong>Lehrstuhl</strong>s?<br />

Wir beschäftigen uns mit den vier<br />

<strong>Forschung</strong>sschwerpunkten<br />

• Eisenbahn als mechatronisches<br />

System,<br />

• Energiemanagement,<br />

• induktive Energieübertragung<br />

<strong>und</strong><br />

• Antri<strong>eb</strong>ssysteme.<br />

Im Fokus haben wir vor allem Anwendungen<br />

im Nahverkehr, weil<br />

der Bedarf an leistungsfähiger <strong>und</strong><br />

zugleich umweltverträglicher Mobilität<br />

in Städten <strong>und</strong> Ballungsräumen<br />

weltweit immer größer wird,<br />

aber auf diesem G<strong>eb</strong>iet zu wenig<br />

geforscht wird. Durch die enge Vernetzung<br />

mit den anderen Lehrstühlen<br />

<strong>am</strong> <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> Fahrzeugsystemtechnik<br />

haben wir die Kompetenz, zukunftsweisende Lösungen nicht<br />

nur <strong>für</strong> Schienenfahrzeuge, sondern auch <strong>für</strong> weitere Fahrzeugarten voran<br />

zu treiben, <strong>und</strong> befassen uns beispielsweise auch mit Elektrobussen.<br />

Was ist das wesentliche Lernziel Ihrer Lehrveranstaltungen?<br />

Mir ist der Systemgedanke besonders wichtig. Unsere Studierenden sollen<br />

Eisenbahn als Ges<strong>am</strong>tsystem verstehen <strong>und</strong> die wechselseitigen Abhängigkeiten<br />

von Fahrzeugen, Infrastruktur <strong>und</strong> Betri<strong>eb</strong> erkennen. Gerade an<br />

diesen Schnittstellen entstehen <strong>für</strong> das System Bahn die größten Herausforderungen,<br />

aber auch die aussichtsreichsten Potenziale. Darauf bereiten<br />

wir die Studierenden mit unseren Lehrveranstaltungen gezielt vor.<br />

Schnellladesystem <strong>für</strong> PKW-Anwendungen<br />

Im Zuge des Aufschwungs der Elektromobilität beim<br />

Individualverkehrs wird das Prinzip der induktiven<br />

Aufladung der Fahrzeugbatterie als Schlüsseltechnologie<br />

gesehen [11] <strong>und</strong> genießt zurzeit die volle<br />

Aufmerks<strong>am</strong>keit der Automobilindustrie. Derzeit<br />

werden Elektrofahrzeuge üblicherweise über ein<br />

Kabel an gewöhnlichen Haushaltssteckdosen aufgeladen.<br />

Dies bringt zwei wesentliche Nachteile<br />

mit sich: Zum einen das unkomfortable Handling<br />

des Ladekabels, das beispielsweise bei schlechten<br />

Witterungsbedingungen durch Schmutz <strong>und</strong> Nässe<br />

erschwert wird. Zum anderen ist die maximale<br />

Ladeleistung an Haushaltssteckdosen in der Regel<br />

auf 3 kW begrenzt, sodass die Vollladung einer Fahrbatterie<br />

mit einer Kapazität von etwa 20 kWh bis zu<br />

acht St<strong>und</strong>en dauern kann.<br />

Im Rahmen des öffentlich geförderten Projektes<br />

Berührungsloses, positionstolerantes <strong>und</strong> induktives<br />

Laden (BIPoL plus ) wird an einem Schnellladesystem<br />

von bis zu 22 kW Ladeleistung geforscht, bei<br />

dem die Energieübertragung induktiv zwischen<br />

dem Elektrofahrzeug <strong>und</strong> der Ladestation erfolgt.<br />

Das Projekt BIPoL plus wird durch das B<strong>und</strong>esministerium<br />

<strong>für</strong> Bildung <strong>und</strong> <strong>Forschung</strong> (BMBF) im<br />

Rahmen des Spitzenclusters Elektromobilität Süd-<br />

West mit einer Laufzeit von drei Jahren gefördert.<br />

Insges<strong>am</strong>t arbeiten acht Projektpartner aus Wirtschaft<br />

<strong>und</strong> Wissenschaft an der Realisierung dieses<br />

Projektes: Daimler AG, Robert Bosch GmbH, IPT-<br />

Wie groß sind die Chancen auf dem Arbeitsmarkt <strong>für</strong> Ihre Absolventen?<br />

Die Chancen auf dem Arbeitsmarkt <strong>für</strong> unsere Absolventen sind ausgezeichnet.<br />

Die deutsche Bahnindustrie, die Deutsche Bahn, private<br />

Bahnbetreiber <strong>und</strong> Nahverkehrsunternehmen zus<strong>am</strong>men haben einen<br />

jährlichen Bedarf von r<strong>und</strong> 2 000 Ingenieuren. D<strong>am</strong>it ist der Bedarf<br />

an Ingenieuren mit bahntechnischer Ausbildung weit größer als das<br />

Ang<strong>eb</strong>ot an Absolventen. Dank einer soliden Ausbildung, die auf Basis<br />

prof<strong>und</strong>er ingenieurwissenschaftlicher Gr<strong>und</strong>lagen die Zus<strong>am</strong>menhänge<br />

in modernen Bahnsystemen vermittelt, finden alle, die bei uns<br />

ihre Diplom- oder Masterarbeit schreiben, nach ihrem Studium problemlos<br />

eine Stelle in der Bahnbranche.<br />

ZUR PERSON<br />

Prof. Dr.-Ing. Peter Gratzfeld (58), Studium der Elektrotechnik an der RWTH Aachen<br />

von 1975 bis 1980, anschließend Tätigkeit als Wissenschaftlicher Mitarbeiter <strong>und</strong><br />

Promotion an der RWTH Aachen; von 1986 bis 2008 in der Bahnindustrie tätig bei<br />

Bombardier Transportation <strong>und</strong> Vorgängerunternehmen; diverse Managementpositionen<br />

im Engineering, Projektmanagement <strong>und</strong> Geschäftsleitung; seit 2008 Inhaber<br />

des <strong>Lehrstuhl</strong>s <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong> <strong>am</strong> <strong>Karlsruher</strong> <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Technologie</strong> (KIT).<br />

Bild 11:<br />

Elektromagnetisches Feld des Spulensystems.<br />

82 112 (2014) Heft 3

<strong>Forschung</strong> <strong>und</strong> <strong>Lehre</strong> Fokus<br />

Technology GmbH, EnBW Energie Baden-Württemberg<br />

AG, Porsche AG, DLR Deutsches Zentrum<br />

<strong>für</strong> Luft- <strong>und</strong> Raumfahrt, KIT sowie die Universität<br />

Stuttgart [12].<br />

Der <strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong> befasst sich<br />

in diesem Projekt insbesondere mit der simulativen<br />

Auslegung der Primär- <strong>und</strong> Sek<strong>und</strong>ärspule. Durch<br />

ein optimiertes Spulendesign wird ein 22-kW-Übertragungssystem<br />

mit einer guten Kopplung <strong>und</strong> einer<br />

hohen Positionierungstoleranz entwickelt, das<br />

auch die aktuellen elektromagnetischen Grenzwerte<br />

einhält (Bild 11). Zudem soll ein interoperabler<br />

Betri<strong>eb</strong> von verschiedenen Spulensystemen sichergestellt<br />

werden.<br />

750 V DC<br />

DC<br />

DC<br />

Capacitor<br />

array<br />

DC<br />

AC<br />

ASM<br />

Gro<strong>und</strong><br />

Load<br />

Antri<strong>eb</strong>ssysteme<br />

Bild 12:<br />

Simulation von Antri<strong>eb</strong>sstrangtopologien.<br />

Die Antri<strong>eb</strong>sausrüstung ist das zentrale System in<br />

allen Fahrzeugarten. Daher werden im <strong>Forschung</strong>sschwerpunkt<br />

Antri<strong>eb</strong>ssysteme <strong>am</strong> <strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong><br />

neue Antri<strong>eb</strong>skonzepte erforscht.<br />

1-D-Simulation elektrischer <strong>und</strong> hybrider<br />

Antri<strong>eb</strong>sstränge<br />

In diesem Projekt werden Simulationsmodelle<br />

von einzelnen Antri<strong>eb</strong>selementen, beispielsweise<br />

Fahrmotoren, erstellt, die zuverlässige Aussagen<br />

zum Wirkungsgrad <strong>für</strong> solche Lastzyklen ermöglichen,<br />

die bei Fahrantri<strong>eb</strong>en üblich sind. Anhand<br />

von Messungen auf einem Prüfstand werden die<br />

Simulationsmodelle validiert; sie können dann<br />

zu Antri<strong>eb</strong>sstrangmodellen gekoppelt werden,<br />

um verschiedene Antri<strong>eb</strong>sstrangtopologien oder<br />

Energiemanagement ansätze genauer untersuchen<br />

<strong>und</strong> die <strong>für</strong> den geplanten Einsatz effizienteste Lösung<br />

auswählen zu können (Bild 12).<br />

Linearmotor<br />

N<strong>eb</strong>en den klassischen Fahrantri<strong>eb</strong>en, bei denen<br />

die Zugkraft über den Kontakt Rad/Schiene übertragen<br />

wird, ist auch der Linearantri<strong>eb</strong> <strong>für</strong> Schienenfahrzeuge<br />

von Interesse. Wenn dabei der aktive<br />

Primärteil in den Oberbau integriert <strong>und</strong> der<br />

passive Sek<strong>und</strong>ärteil auf dem Fahrzeug installiert<br />

wird, ist auch ein Fahren ohne Oberleitung möglich.<br />

Dieses Konzept kann vor allem dort nützlich<br />

sein, wo man im Streckenverlauf zum Beispiel aus<br />

ästhetischen Gründen vor einem sehenswerten G<strong>eb</strong>äude<br />

kurze oberleitungsfreie Abschnitte einrichten<br />

möchte, die man im regulären Betri<strong>eb</strong> bequem<br />

durchrollen kann, bei einem ungeplanten Halt aber<br />

zuverlässig räumen muss.<br />

Bild 13:<br />

Linearmotor-Demonstrator.<br />

Für diesen Einsatzzweck müssen einige besondere<br />

Randbedingungen berücksichtigt werden. Dazu<br />

zählen insbesondere ein <strong>für</strong> elektrische Maschinen<br />

äußerst großer Luftspalt, die sehr begrenzten<br />

Platzverhältnisse unterhalb des Fahrzeugs sowie die<br />

Nachrüstbarkeit bei Bestandsfahrzeugen. Zur Erforschung<br />

dieses Konzeptes sind umfangreiche Berechnungen<br />

der magnetischen Felder erforderlich,<br />

die mit Hilfe von analytischen Gleichungen <strong>und</strong> der<br />

Finite-Elemente-Methode durchgeführt werden. Ein<br />

Demonstrator, mit dem später die Simulationserg<strong>eb</strong>nisse<br />

validiert <strong>und</strong> die Funktionsfähigkeit des Konzeptes<br />

nachgewiesen werden sollen, befindet sich<br />

derzeit in Aufbau (Bild 13).<br />

Peter Gratzfeld<br />

Weitere Informationen<br />

<strong>Karlsruher</strong> <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> <strong>Technologie</strong> (KIT)<br />

<strong>Institut</strong> <strong>für</strong> Fahrzeugsystemtechnik<br />

<strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Bahnsystemtechnik</strong><br />

Rintheimer Querallee 2<br />

76131 Karlsruhe<br />

Fon: +49 721 608-48610, Fax: -48639<br />

E-Mail: peter.gratzfeld@kit.edu<br />

www.bahnsystemtechnik.de (Homepage des <strong>Lehrstuhl</strong>s)<br />

www.kit.edu<br />

112 (2014) Heft 3<br />

83

Fokus <strong>Forschung</strong> <strong>und</strong> <strong>Lehre</strong><br />

Literatur + Links<br />

[1] Gratzfeld, P.: Eisenbahntechnik studieren <strong>am</strong> KIT, Zukunftsbranche<br />

Bahn: Beruf & Karriere 2011/2012, S. 58–59.<br />

[2] Gratzfeld, P.: <strong>Bahnsystemtechnik</strong> <strong>am</strong> KIT, Zukunftsmotor<br />

Metropolregion Rhein-Neckar, 2/2012, S. 36–37.<br />

[3] Gratzfeld, P.: Mechatronische Spurführung zur Verschleißreduktion<br />

bei Straßenbahnen, Ingenieurspiegel<br />

2/2013, S. 69–70.<br />

[4] Heck, J.; Gratzfeld, P.: Ein Beitrag zur Simulation des Rad-<br />

Schiene-Verschleißes bei Straßenbahnen, Bahntechnik<br />

Aktuell Band 42/2012, S. 9–20.<br />

[5] Zhai, W. M.; Cai, C. B.: Effect of Locomotive Vibration on<br />

Pantograph-Catenary System Dyn<strong>am</strong>ics, Vehicle System<br />

Dyn<strong>am</strong>ics, Vol. 29, Supplement 1, 1998.<br />

[6] Steiner, M.; Scholten, J.: Energy Storage on board of DC<br />

fed railway vehicles. Power Electronics Specialists Conference,<br />

Aachen 2004.<br />

[7] Klausner, S.; Lehnert, M.: Betri<strong>eb</strong>sspezifische Auslegung<br />

von Energiespeichern <strong>für</strong> Straßenbahnen. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 2008, H. 5, S. 237–246.<br />

[8] Vollmer, I.: Wer bremst, gewinnt. lookKIT – Das Magazin<br />

<strong>für</strong> <strong>Forschung</strong>, <strong>Lehre</strong>, Innovation, 03/2013, S. 22-24.<br />

[9] Steinle, V.: Politik <strong>und</strong> Wirtschaft – gemeins<strong>am</strong> zum<br />

Leitanbieter. 2. Fachkonferenz Elektromobilität im<br />

ÖPNV, Dresden 2014.<br />

[10] Nationale Organisation Wasserstoff- <strong>und</strong> Brennstoffzellentechnologie:<br />

Projektfinder. http://www.now-gmbh.de/<br />

de/projektfinder/, abgerufen <strong>am</strong> 29.01.2014.<br />

[11] JustPark: Begleitforschung zum kabellosen Laden von Elektrofahrzeugen:<br />

Chancen <strong>und</strong> Risiken beim kabellosen Laden<br />

von Elektrofahrzeugen, <strong>Technologie</strong>folgeabschätzung<br />

<strong>für</strong> eine Schlüsseltechnologie in der Durchbruchphase der<br />

Elektromobilität. Abschlussbericht im Rahmen des FuE-<br />

Progr<strong>am</strong>ms „Förderung von <strong>Forschung</strong> <strong>und</strong> Entwicklung<br />

im Bereich der Elektromobilität“ des B<strong>und</strong>esministeriums<br />

<strong>für</strong> Umwelt, Naturschutz <strong>und</strong> Reaktorsicherheit (BMU).<br />

[12] e-mobil BW GmbH: http://www.emobil-sw.de/de/<br />

aktivitaeten/aktuelle-projekte/projektdetails/BIPoLplus-<br />

Beruehrungsloses-induktives-<strong>und</strong>-positionstolerantes-<br />

Laden.html, abgerufen <strong>am</strong> 02.02.2014.<br />

Fokus Thema<br />

Spannungsausfall – Chance <strong>für</strong> noch<br />

mehr Sicherheit<br />

Zum Führen elektrischer Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge haben DB Netz als Infrastrukturunternehmen <strong>und</strong> DB Schenker<br />

Rail als Verkehrsunternehmen jeweils eine Richtlinie herausgeg<strong>eb</strong>en. Die Bestimmungen über die<br />

Maßnahmen bei Ausfall der Fahrleitungsspannung sind weiterhin verschieden.<br />

Als Eisenbahninfrastrukturunternehmen (EIU) betreut DB<br />

Netz die Richtlinie (Ril) 492.1005 Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge führen –<br />

Führen von elektrisch arbeitenden Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen, die zu<br />

den Schienennetz-Benutzungsbedingungen der DB Netz<br />

gehört <strong>und</strong> deshalb im Internet mit einigen Schritten abrufbar<br />

ist. Zu dieser Ril gilt ab 15.12.2013 die Aktualisierung<br />

2, früher Bekanntgabe <strong>und</strong> noch früher Berichtigung<br />

genannt. Gegenüber einem im November 2012 veröffentlichten<br />

Vorschlag <strong>für</strong> das Stellungnahmeverfahren ist<br />

die Endfassung teilweise wieder anders geworden.<br />

Im Einführungsschreiben heißt es, dass die Sachverhalte<br />

„als formelle Änderung in Abschnitte 1 bis 6<br />

unterteilt“ werden.<br />

Inhaltlich sind die Bestimmungen zum H<strong>eb</strong>en der<br />

Stromabnehmer, alternativ auch Anlegen genannt, erh<strong>eb</strong>lich<br />

verschärft, was weder im Einführungsschreiben<br />

noch im Nachweis der Aktualisierungen erwähnt ist. Jetzt<br />

dürfen unter Streckentrennern, Kettenwerkskreuzungen,<br />

Brücken <strong>und</strong> Kunstbauten die Stromabnehmer<br />

weder im Stillstand noch während der Fahrt gehoben<br />

werden; <strong>für</strong> Letzteres galt bisher nur die Empfehlung<br />

„sollten nicht“. Wenn Stromabnehmer im Stillstand unter<br />

Streckentrennungen gehoben werden müssen, ist<br />

vorher die Zustimmung des Fahrdienstleiters oder des<br />

Weichenwärters einzuholen. Dabei ist nicht gesagt, ob<br />

das überall gelten soll oder nur <strong>für</strong> solche Stellen, die<br />

mit Orientierungszeichen 14 gemäß Ril 301 Signalbuch<br />

Modul 9001 angezeigt sind. Gr<strong>und</strong>sätzlich setzt diese<br />

Anweisung ja voraus, dass der Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführer die<br />

Streckentrennung überhaupt erkennt, sie von einer<br />

Nachspannung unterscheidet <strong>und</strong> ihre örtliche Lage<br />

richtig bestimmt, <strong>und</strong> zwar auch bei Tri<strong>eb</strong>zügen oder<br />

Wendezügen <strong>und</strong> vor allem in der Dunkelheit.<br />

Gelöscht ist die Vorgabe, bei erfolglosem Anfahrversuch<br />

nach 5 s die Leistung abzuschalten, weil diese Bestimmung<br />

primär dem Schutz der Fahrzeuge diente.<br />

Später wird DB Netz „ggf. Vorgaben zur maximalen Stromentnahme<br />

im Stillstand bzw. beim Anfahren“ machen.<br />

Kommentar: Warnsignal Brühl vergessen?<br />

Ob es wohl einmal so weit kommen muss, dass<br />

die DB-Richtlinie 492.1005 Gegenstand einer<br />

Hauptverhandlung vor einer Großen Strafk<strong>am</strong>mer<br />

wird? Was 2002 vor dem Landgericht Köln<br />

zum Unfall Brühl zu Tage k<strong>am</strong>, dass <strong>und</strong> wie die<br />

vier Angeklagten <strong>und</strong> das Unternehmen trotzdem<br />

mit blauem Auge davon k<strong>am</strong>en <strong>und</strong> was der Vorsitzende<br />

Richter bei der Begründung des Einstellungsbeschlusses<br />

in Richtung DB-Vorstand sagte,<br />

ist offenbar verhallt (<strong>eb</strong> 10/2010, S. 466).<br />

Be<br />

84 112 (2014) Heft 3

Betri<strong>eb</strong> Fokus<br />

Unverändert g<strong>eb</strong>li<strong>eb</strong>en ist als einzige Aussage<br />

zum Verhalten bei Ausfall der Fahrleitungsspannung:<br />

• „Kehrt die Fahrdrahtspannung innerhalb von einer<br />

Minute wieder zurück <strong>und</strong> bleibt stabil, kann<br />

der Hauptschalter eingeschaltet werden.“<br />

Weiterhin nicht gesagt wird,<br />

• was zu tun ist, wenn die Spannung nicht innerhalb<br />

einer Minute wiederkehrt, <strong>und</strong><br />

• dass das lange Ausbleiben der Spannung wahrscheinlich<br />

eine Betri<strong>eb</strong>sgefahr anzeigt.<br />

Hierzu ist zweierlei festzuhalten:<br />

Zum einen hat im Jahre 2012 viele Monate lang in<br />

der internen Datenbank der DB eine Fassung dieser<br />

Ril 492.1005 „gültig ab 11.12.2011“ gestanden, die<br />

direkt vor dem oben zitierten Satz eine 1-min-Regel,<br />

das Wort Dauerkurzschluss <strong>und</strong> klare Handlungsanweisungen<br />

enthielt. Zum anderen heißt es in der<br />

DB-Ril 462.1004 Betri<strong>eb</strong> des Oberleitungsnetzes – Umbauten<br />

<strong>und</strong> Unregelmäßigkeiten:<br />

• „Bei einem Dauerkurzschluss ist im Allgemeinen<br />

die Einschränkung des Regellichtraumes zu vermuten.“<br />

Kehrt Fahrdrahtspannung zurück <strong>und</strong> bleibt mindestens 30 Sek<strong>und</strong>en stabil?<br />

nein<br />

Kehrt die Fahrdrahtspannung nach<br />

- Hauptschalter ein<br />

1 Minute zurück? - Weiterfahrt<br />

ja<br />

nein<br />

- Hauptschalter ein - Stromabnehmer senken<br />

- Weiterfahrt - an der nächsten geeigneten<br />

Stelle anhalten<br />

- Fahrdienstleiter verständigen,<br />

Informationen einholen<br />

Bild 1:<br />

Verhaltensregeln in der Richtlinie 492.0005 bei Ausfall der Fahrleitungsspannung, Zeitzählung<br />

unklar definiert (links) (Grafik: Be).<br />

300<br />

km/h<br />

250<br />

200<br />

ja<br />

D<strong>am</strong>it waren also länger fehlende Fahrleitungsspannung<br />

<strong>und</strong> mutmaßlich bestehende Betri<strong>eb</strong>sgefahr sachgerecht<br />

verknüpft. Dies fehlte jedoch, warum auch immer (siehe<br />

Kommentar), in der mit demselben Gültigkeitsdatum<br />

veröffentlichten Fassung der Ril 492.1005. Einzige<br />

wesentliche Änderung gegenüber der Vorläuferausgabe<br />

von 2008 war, dass der Begriff Vollbremsung eisenbahntechnisch<br />

korrekt durch Schnellbremsung ersetzt wurde.<br />

v<br />

150<br />

100<br />

50<br />

0<br />

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10<br />

s<br />

km 12<br />

Zielgruppe <strong>für</strong> diese Ril des EIU sind:<br />

• „Eisenbahnunternehmer von Eisenbahnverkehrsunternehmen<br />

– Eisenbahnbetri<strong>eb</strong>sleiter / mit dem<br />

Sicherheitsmanagement beauftragte Personen“<br />

Dazu wird im Abschnitt 1 Absatz 2 verlangt:<br />

• „Sie als Eisenbahnunternehmer haben sicher zu<br />

stellen, dass das von Ihnen eingesetzte Personal<br />

mit den nachfolgenden Regeln vertraut ist bzw.<br />

nach ihnen handelt.“<br />

Bild 2:<br />

Prinzipieller Fahrtverlauf schneller Reisezügen in der Ebene nach Ausfall der Fahrleitungsspannung;<br />

Punkte zeigen Minutenteilung (Grafik: Be).<br />

grün nach Reglement in Frankreich: sofort Betri<strong>eb</strong>s- <strong>und</strong> nach 20 s Schnellbremsung<br />

blau nach Reglement in Österreich <strong>und</strong> der Schweiz: sofort Betri<strong>eb</strong>sbremsung<br />

orange nach Richtlinie 492.0005 von DB Schenker Rail bei Karenzzeit 1 min <strong>und</strong> direkt<br />

anschließender Betri<strong>eb</strong>sbremsung; auch noch verzögerter möglich (Bild 1)<br />

rot nach Richtlinie 492.1005 von DB Netz, Bremsung nicht vorgeschri<strong>eb</strong>en<br />

Gemeint sind d<strong>am</strong>it alle Eisenbahnverkehrsunternehmen<br />

(EVU), sowohl konzerneigene als auch Dritttrans-<br />

HINTERGRUND<br />

Die klassische Fahrdienstvorschrift von Deutscher B<strong>und</strong>esbahn <strong>und</strong> Deutscher Reichsbahn (DV <strong>und</strong> später<br />

DS 408) <strong>und</strong> heutige Richtlinie 408 Züge fahren <strong>und</strong> Rangieren enthält bisher alle netzweit geltenden<br />

Regeln <strong>für</strong> das Personal aller Funktionen, hauptsächlich Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführer <strong>und</strong> Zugführer als fahrendes<br />

sowie Fahrdienstleiter, Weichenwärter <strong>und</strong> Schrankenwärter als stationäres Personal. Welche Module <strong>für</strong><br />

wen gelten, ist <strong>am</strong> Anfang tabellarisch aufgezählt.<br />

Weil die Ril 408 auch <strong>für</strong> private EVU gilt, ist sie Teil der Schienennetz-Benutzungsbedingungen der<br />

DB Netz <strong>und</strong> deshalb im Internet abrufbar.<br />

Für Dezember 2014 ist die TSI-gerechte Aufteilung der Ril 408 in Regeln <strong>für</strong> Mitarbeiter des Eisenbahninfrastrukturunternehmens<br />

<strong>und</strong> in Regeln <strong>für</strong> Mitarbeiter der Eisenbahnverkehrsunternehmen geplant. Dabei<br />

müssen die EVU gemäß EU-Richtlinie ein Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführerheft schaffen. Bei den DB-EVU wird dieses die<br />

Ril 418 mit einer „neuartigen, systematisch an die Arbeitsprozesse des Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführers ausgerichteten<br />

Struktur“. Seit 2010 ist dieses Dokument bei DB Fernverkehr <strong>und</strong> seit Ende 2013 bei DB Regio eingeführt.<br />

Künftig wird es also getrennte Regelwerke <strong>für</strong> Nutzer <strong>und</strong> <strong>für</strong> Betreiber der Streckeninfrastruktur g<strong>eb</strong>en.<br />

Zu erwarten ist, dass DB Netz ihre Betri<strong>eb</strong>sführung dann als innere Angelegenheit behandelt <strong>und</strong> dass<br />

Externe davon nur noch das zu wissen bekommen, was <strong>für</strong> das Zus<strong>am</strong>menwirken wichtig ist.<br />

112 (2014) Heft 3<br />

85

Fokus Betri<strong>eb</strong><br />

Bild 3:<br />

Betri<strong>eb</strong>svorschriften <strong>für</strong> den Fall länger fehlender Fahrleitungsspannung, Stand 1997/98 (Tabelle 1 in [4]).<br />

86 112 (2014) Heft 3

Betri<strong>eb</strong> Fokus<br />

porteure. Diesen allen obliegt es also, eigenverantwortlich<br />

Weisungen an ihr Tri<strong>eb</strong>fahrzeugpersonal zu<br />

erlassen (Abschnitt 2.4 in [1] <strong>und</strong> Kommentar zu [2]).<br />

Bei der DB betreut DB Schenker Rail als eines der<br />

Konzern-EVU die Ril 492.0005 Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge führen<br />

– Fachteil <strong>Elektrische</strong> Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge, geltende Fassung<br />

vom 01.09.2004. Als deren Anwender sind genannt:<br />

• „Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführer/-innen, die elektrische<br />

Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge führen“<br />

Zu den bisher darin stehenden Regeln bei Spannungsausfall<br />

wurde schon mehrfach die unklar definierte<br />

Karenzzeit (Bild 1) <strong>und</strong> die Diskrepanz zu<br />

den rigorosen Bestimmungen in Frankreich, Österreich<br />

<strong>und</strong> der Schweiz aufgezeigt <strong>und</strong> kommentiert<br />

(Bild 2) [3]. Dabei überzeugt besonders die nach der<br />

Geschwindigkeit abgestufte französische Regel mit<br />

ihrer Abwägung zwischen Fahrzeitverlust <strong>und</strong> Betri<strong>eb</strong>ssicherheit<br />

während der Kurzschlussprüfung.<br />

Gerade <strong>für</strong> den Hochgeschwindigkeitsverkehr ist<br />

nämlich zu bedenken: Es ist nicht nur die kinetische<br />

Energie der Züge sehr hoch, sondern es sind wegen<br />

der hohen Leistungsbedarfs der Züge die Streckenspeiseabschnitte<br />

vergleichsweise kurz. Deshalb bleiben<br />

hier dem Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführer bei der Fahrt in<br />

einem Abschnitt, der durch ein den Lichtraum einschränkendes<br />

Ereignis spannungslos geworden ist,<br />

reziprok weniger Weg <strong>und</strong> Zeit, mit einer Reaktion<br />

den Aufprall zu vermeiden oder zu mildern.<br />

Die Kurven in Bild 2 gelten <strong>für</strong> von außen unbeeinflusstes<br />

Fahren. In der Praxis kommt irgendwann während<br />

dieser Minuten, in jedem Falle also zeitverzögert<br />

ein personengestützter Alarm, sodass der Fahrdienstleiter<br />

die Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführer per Zugfunk warnen kann.<br />

Basisrichtlinien dürfen aber diese Red<strong>und</strong>anz nicht stillschweigend<br />

voraussetzen, sondern müssen von ungünstigster<br />

Situation ausgehen: eine Schlüsselperson ist nicht<br />

erreichbar oder überlastet, zum Beispel bei Unwetter<br />

durch g<strong>eb</strong>allte Vorkommnisse, eine Kommunikationsverbindung<br />

ist technisch gestört oder anderes (Tabelle<br />

1 in [1]). Der Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführer als erste <strong>und</strong> automatisch<br />

gewarnte Person muss unabhängig <strong>für</strong> größtmögliche<br />

Sicherheit handeln. Im Übrigen sind die Chancen<br />

<strong>für</strong> Alarm von außen in dem Maße geschw<strong>und</strong>en, wie<br />

örtliches Bahnpersonal abgezogen <strong>und</strong> es <strong>für</strong> Externe<br />

schwer wurde, noch eine Bahndienststelle zu erreichen.<br />

Die Ril 492.0005 soll überarbeitet werden. DB<br />

Fernverkehr <strong>und</strong> DB Regio haben deren Inhalt inzwischen<br />

1 : 1 in eine neue Ril 418 Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführerheft<br />

übernommen (siehe Hintergr<strong>und</strong>).<br />

Bei weiterhin divergierenden Regeln könnte übrigens<br />

jemand auf den Gedanken kommen, beispielsweise die<br />

EU, hierzu etwas Einheitliches zu verordnen, zunächst<br />

vielleicht <strong>für</strong> interoperablen Verkehr. Bild 3 zeigt noch<br />

einmal, wie unterschiedlich die Regeln zu dieser Betri<strong>eb</strong>ssituation<br />

vor 15 Jahren waren [4]. Natürlich hat sich seitdem<br />

viel geändert, schon allein <strong>für</strong> die <strong>Bahnen</strong> in den vier<br />

oben genannten Ländern. Als Journalist noch einmal zu<br />

Bild 4:<br />

Führerraum nach Aufprall mit 160 km/h auf umgestürzten Baum<br />

(Foto: S<strong>am</strong>mlung Be).<br />

einer solchen ziemlich vollständigen Übersicht zu kommen,<br />

ist heute angesichts der organisatorischen Veränderungen<br />

aussichtslos. So verwies bei einem Versuch hierzu<br />

die britische Aufsichtsbehörde an die EVU des Landes,<br />

deren größtes auf Anfrage garnicht antwortete.<br />

Zu betrachten sind jedoch auch die geschätzt 200<br />

bis 300 EVU Dritter mit elektrischen Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen<br />

auf dem DB-Netz. Hier liegt nun ein Risiko: Anders<br />

als DB Schenker Rail haben kleinere EVU gar nicht die<br />

Kräfte, die Ril 492.1005 nochmals umzusetzen; deshalb<br />

ist zu be<strong>für</strong>chten, dass viele von ihnen diese original<br />

an ihr Fahrpersonal durchreichen. Dabei werden<br />

dann die aufgezeigten Lücken sicherheitsrelevant.<br />

Der Verband deutscher Verkehrsunternehmen (VDV)<br />

will sich in einem Arbeitskreis mit dem Thema befassen.<br />

Bis auf Weiteres muss man aber auf verantwortungsfreudige<br />

Eisenbahnbetri<strong>eb</strong>sleiter hoffen – oder<br />

darauf, dass alle Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführer statt Fahren auf<br />

Verdacht von sich aus nach einer bahnbetri<strong>eb</strong>lichen<br />

Gr<strong>und</strong>regel handeln:<br />

• „Wenn eine Gefahr droht, müssen Sie in eigener<br />

Verantwortung umsichtig <strong>und</strong> entschlossen<br />

alles tun, um die Gefahr abzuwenden oder zu<br />

mindern.“<br />

Das ist, wie Bild 4 beispielhaft zeigt, in ihrem ureigenen<br />

Interesse.<br />

Uwe Behmann<br />

[1] Behmann, U.: Reaktion der Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführer bei Ausfall<br />

der Fahrleitungsspannung. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

108 (2010), H. 12, S. 555–559.<br />

[2] Behmann, U.: Felsturz auf der Gotthardstrecke mit Alarm<br />

durch den Fahrleitungsschaden. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

110 (2012), H. 8-9; S. 387–389.<br />

[3] Behmann, U.: Null-Toleranz-Regel bei Spannungsausfall in<br />

der Schweiz <strong>und</strong> Österreich. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 104<br />

(2006), H. 89, S. 444–446; H. 10, S. 520; H. 12, S. 608.<br />

[4] Behmann, U.: Spannungsausfall als Gefahrmeldung. In:<br />

<strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 97 (1999), H. 1-2, S. 18–21.<br />

112 (2014) Heft 3<br />

87

Fokus Report<br />

ETG-Fachtagung<br />

100 Jahre Hochleistungstraktion –<br />

100 Jahre Lötschbergbahn<br />

Anlässlich des h<strong>und</strong>ertjährigen Bestehens der Lötschbergbahn veranstaltete die Energietechnische<br />

Gesellschaft ETG von Electrosuisse im Sommer 2013 in Spiez eine Fachtagung.<br />

Bild 1:<br />

Eröffnungsseite der Fachtagung (Bilder: SBB Infrastruktur).<br />

oben BLS-Lokomotive Ae 6/8 Nummer 205<br />

unten Lokomotiven BLS Reihe 465 <strong>und</strong> TRAXX Last Mile<br />

Gestern<br />

Schweiz<br />

Bild 2:<br />

Beziehungsmodell.<br />

Industrie<br />

Theorie<br />

Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge<br />

Heute<br />

Praxis<br />

Morgen<br />

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

Bahnstromversorgung<br />

Ausland<br />

Die Tagung stand unter dem zitierten Motto<br />

(Bild 1). Sie wurde eröffnet <strong>und</strong> geleitet von Martin<br />

A<strong>eb</strong>erhard, Leiter Systemdesign bei SBB Infrastruktur<br />

Energie <strong>und</strong> Mitglied ETG-Vorstand. Er würdigte<br />

den Anlass der Tagung <strong>und</strong> stellte die großen<br />

Leistungen heraus, welche die BLS Lötschbergbahn<br />

im Laufe der 100 Jahre mit ihrer elektrischen Traktion<br />

erbracht hat.<br />

Die aktuellen Aufgaben auf diesem G<strong>eb</strong>iet zeigte<br />

er sodann an einem originellen spinnennetzartigen<br />

Geflecht mit fünf Beziehungslinien – oder durchaus<br />

auch möglichen Spannungsfeldern (Bild 2).<br />

Die danach gehaltenen acht Fachvorträge werden<br />

jetzt wie angekündigt (<strong>eb</strong> 8-9/2013, S. 474)<br />

ab diesem Heft in loser Folge wiedergeg<strong>eb</strong>en,<br />

das heißt auch nicht unbedingt in derselben Reihenfolge<br />

wie auf der Tagung. Dass dies erst jetzt<br />

geschieht, liegt an dem besonderen <strong>und</strong> reichen<br />

Inhalt des <strong>eb</strong>en genannten Heftes sowie dem Umfang<br />

der <strong>eb</strong>-Hefte 12/2013 <strong>und</strong> 1-2/2014, <strong>und</strong> die<br />

Redaktion hofft da<strong>für</strong> auf Verständnis bei den Veranstaltern<br />

<strong>und</strong> den Lesern.<br />

Die meisten Vorträge begannen mit einem geschichtlichen<br />

Rückblick. Weil aber die Rubrik Fokus<br />

vorrangig Aktuelles <strong>und</strong> Zukünftiges bringen soll<br />

<strong>und</strong> die Interessen der einzelnen Leser in dieser Beziehung<br />

vielleicht verschieden sind, werden diese<br />

Rückblicke getrennt in der Rubik Historie g<strong>eb</strong>racht.<br />

Am Schluss der jeweils beiden Teile wird dann auf<br />

die Verknüpfung hingewiesen.<br />

Beide Teile sind hier die einheitlich strukturierte<br />

Wiedergabe der Vortragsinhalte, die natürlich besonders<br />

bei der Historie nur Ausgewähltes bringen<br />

konnten.<br />

In einigen Vorträgen gab es Themen, die in<br />

letzter Zeit auch schon in <strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

behandelt waren. Dann soll es hier genügen, auf<br />

diese Beiträge zu verweisen.<br />

Die Redaktion wünscht in jedem Falle anregende<br />

Lektüre in beiden Rubriken.<br />

Steffen Röhlig, Uwe Behmann<br />

88 112 (2014) Heft 3

Report Fokus<br />

Bahnstromversorgung der<br />

Lötschbergbahn von 1913 bis 2013 –<br />

Teil 1<br />

nach Vortrag Gerold Kuonen, Leiter Bahnstrom, BLS Netz AG, auf der ETG-Fachtagung<br />

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

Im Jahre 2007 wurde der 34,6 km lange Lötschberg-Basistunnel<br />

zwischen Frutigen <strong>und</strong> Raron<br />

eröffnet. Seine Infrastruktur wird von beiden<br />

Seiten her mit elektrischer Energie versorgt.<br />

Bahnstromversorgung Lötschberg-<br />

Basisstrecke<br />

Der Bau dieser ersten Alpenunterquerung, zwischen<br />

Frutigen im Kandertal <strong>und</strong> Raron im Rhonetal, begann<br />

1999, <strong>und</strong> <strong>am</strong> 9. Dezember 2007 wurde die Lötschberg-<br />

Basisstrecke eröffnet. Ihr Hauptbauwerk ist der 34.6 km<br />

lange Basistunnel mit Steigungen von 3 bis 13 ‰.<br />

Für den Bau <strong>und</strong> die Ausrüstung wurden<br />

4,3 Mrd. CHF investiert, <strong>und</strong> die Betri<strong>eb</strong>skosten liegen<br />

bei 22 Mio. CHF/a.<br />

Seine Fahrleitungen werden mit Traktionsenergie<br />

1 AC 15 kV 16,7 Hz im Norden <strong>und</strong> im Süden von<br />

je zwei Einspeisepunkten versorgt. Alle weiteren<br />

Einzelheiten zu zehn <strong>Bahnen</strong>ergie-Schaltanlagen im<br />

Tunnel, zur durch parallele Kabel verstärkten Fahrleitung<br />

mit zus<strong>am</strong>men 2 kA Belastbarkeit, zu deren<br />

Kurzschlussfestigkeit <strong>für</strong> 50 kA 100 ms <strong>und</strong> zu vielem<br />

Anderen stehen in 16 Fachbeiträgen aus <strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> in dem 144 Seiten starken Buch [1].<br />

Das gilt auch <strong>für</strong> die Versorgung der vielen Verbraucher<br />

wie Leit- <strong>und</strong> Sicherungstechnik, Kommunikation,<br />

Beleuchtung, Lüftung, Kühlung <strong>und</strong><br />

weitere durch ein Versorgungsunternehmen an zwei<br />

Einspeisepunkten 3 AC 16 kV 50 Hz im Norden <strong>und</strong><br />

durch ein anderes mit drei solchen Einspeisungen im<br />

Süden, 21 Umspann- <strong>und</strong> Schaltanlagen 16 kV/400 V<br />

<strong>und</strong> deren Notversorgungen (Bild 1).<br />

Ebenso sind in [1] <strong>für</strong> beide Versorgungssysteme<br />

die Schutz- <strong>und</strong> Leittechnikkonzepte, deren Ausführungen<br />

<strong>und</strong> schließlich die Betri<strong>eb</strong>sführungen ausführlich<br />

beschri<strong>eb</strong>en.<br />

Der Tunnel ist, nicht zuletzt dank seines eingleisigen<br />

nördlichen Teiles (Bild 2), an der Kapazitätsgrenze<br />

<strong>und</strong> zeitweise darüber belastet. Durchschnittlich<br />

fahren täglich 50 Reise- <strong>und</strong> 60 Güterzüge hindurch.<br />

Im Jahr gibt es nur ein bis zwei Fahrleitungskurzschlüsse,<br />

meistens von Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen verursacht.<br />

Anmerkung: Teil 2 dieses Berichts, der Entstehung<br />

<strong>und</strong> Frühgeschichte der BLS behandelt, ist in diesem<br />

Heft unter der Rubik Historie wiedergeg<strong>eb</strong>en.<br />

Bild 1:<br />

Transformatorstation 3 AC 16 kV/400 V 50 Hz im Lötschberg-<br />

Basistunnel (Fotos: BLS).<br />

Bild 2:<br />

Lötschberg-Basistunnel Nordseite: Übergang vom Bahnhof Frutigen in<br />

eingleisigen Streckenabschnitt.<br />

Literatur<br />

[1] Lörtscher, M. (Hrsg.): <strong>Elektrische</strong> Zugförderung im<br />

Lötschberg-Basistunnel. Vom Pflichtenheft zur Betri<strong>eb</strong>sbewilligung<br />

<strong>für</strong> Fahrten mit 250 km/h durch die erste<br />

neue europäische Alpentransversale. München: Oldenbourg<br />

Industrieverlag, 2008; ISBN 978-3-8356-3146-5.<br />

Be<br />

112 (2014) Heft 3<br />

89

Projekte<br />

Hochgeschwindigkeitsstrecke<br />

Zheng-zhou − Xi’an in China<br />

Rainer Puschmann, Forchheim<br />

Die insges<strong>am</strong>t 475 km lange Neubaustrecke verbindet die Provinzhauptstädte Zhengzhou (Henan) <strong>und</strong><br />

Xi’an (Shaanxi). Anschlussstrecken führen nach Beijing im Norden, nach Lanzhai im Westen, nach Hong<br />

Kong im Süden <strong>und</strong> nach Lianyungang im Osten <strong>am</strong> Ostchinesischen Meer. Der 425 km lange Hochgeschwindigkeitsabschnitt<br />

ist <strong>für</strong> 350 km/h Betri<strong>eb</strong>sgeschwindigkeit ausgelegt <strong>und</strong> wird mit den Hochgeschwindigkeitstri<strong>eb</strong>zügen<br />

CRH2 <strong>und</strong> CRH3 befahren. Die Strecke ist teilweise mit 25 kV 50 Hz <strong>und</strong> teils<br />

mit <strong>und</strong> 2 AC 25 kV 50 Hz elektrifiziert. Im Streckenabschnitt finden sich 78,3 km Tunnel <strong>und</strong> 298,5 km<br />

Viadukte. Über die elektrotechnische Ausrüstung wird in einem eigenen Artikel berichtet werden.<br />

HIGH-SPEED LINE ZHENGZHOU – XI’AN IN CHINA<br />

The in total 475 km long newly erected high-speed railway line connects the provincial capitals<br />

Zhengzhou (Henan) and Xi’an (Shaanxi). Connecting lines run to Beijing in the north, to Lanzhai in<br />

the west, to Hong Kong in the south as well as to Lianyungang in the east at the East China Ocean.<br />

The 425 km long high-speed section is designed for 350 km/h running speed and is traversed by<br />

high-speed EMUs CRH2 and CRH3. The line is partly electrified by 1 AC 25 kV 50 Hz and partly by<br />

2 AC 25 kV 50 Hz. Within the new line section 78,3 km of tunnels and 298,5 km of viaducts can be<br />

fo<strong>und</strong>. A separate paper will be published on the electro-technical engineering of this line.<br />

LA LIGNE À GRANDE VITESSE ZHENZHOU – XI’AN EN CHINE<br />

La nouvelle ligne à grande vitesse longue de 475 km relie les capitales de province Zhengzhou<br />

(Henan) et Xi’an (Shaanxi). Elle est raccordée par des lignes conventionnelles à Pékin au nord, à<br />

Lanzhou à l’ouest, à Hong Kong au sud et à Lianyungang à l’est sur la mer de Chine orientale. Le<br />

tronçon à grande vitesse de 425 km est conçu pour une vitesse d’exploitation de 350 km/h et est<br />

parcouru par les trains automoteurs CRH2 et CRH3. Une partie de la ligne est électrifiée en 25 kV<br />

50 Hz, l’autre en 2 AC 25 kV 50 Hz. Sur ce tronçon, 78,3 km sont en tunnel et 298,5 km sur viaduc.<br />

L’équipement électrotechnique fera l’objet d’un article particulier.<br />

1 Einführung<br />

Das Transportministerium der Volksrepublik China erweitert<br />

das chinesische Eisenbahnnetz innerhalb der<br />

nächsten zehn Jahre von derzeit r<strong>und</strong> 75 000 km auf<br />

110 000 km Länge. Bis zum Jahr 2050 gibt es Streckenneu-<br />

<strong>und</strong> Ausbauvorhaben mit r<strong>und</strong> 50 000 km Länge.<br />

Zweigleisige <strong>und</strong> elektrifizierte Strecken sollen über 50 %<br />

Anteil erreichen. Die notwendigen Investitionen hier<strong>für</strong><br />

betragen insges<strong>am</strong>t 2 000 Mrd. Yuan, was insges<strong>am</strong>t<br />

r<strong>und</strong> 200 Mrd. EUR oder 12,5 Mrd. EUR je Jahr entspricht.<br />

Ende 2010 war das chinesische Hochgeschwindigkeitsnetz<br />

(HGV-Netz) 2 191 Streckenkilometer<br />

[1] lang <strong>und</strong> wuchs bis Dezember 2013 auf das mit<br />

8 141 Streckenkilometer <strong>für</strong> Geschwindigkeiten größer<br />

250 km/h weltweit größte HGV-Netz an. Im Jahr<br />

2020 soll das Netz 20 000 Streckenkilometer umfassen<br />

[1]. Heute folgen Spanien mit 2 435 km [2],<br />

Japan mit 2 388 km [2], Frankreich mit 1 928 km [2]<br />

<strong>und</strong> Deutschland mit 891 km [2] HGV-Strecken. Die<br />

Planung im Jahr 2008 sah die Errichtung von je vier<br />

Nord-Süd- <strong>und</strong> Ost-West-Korridoren (Bild 1) vor.<br />

Das sind in Nord-Süd-Richtung die Strecken<br />

• Beijing – Shanghai,<br />

• Beijing – Guangzhou,<br />

• Beijing – Harbin,<br />

• Shanghai – Shenzhen,<br />

<strong>und</strong> in Ost-West-Richtung<br />

• Xuzhon – Lanzhou,<br />

• Shanghai – Kunming,<br />

• Qingdao – Taiyuan sowie<br />

• Shanghai – Chengdu.<br />

Bereits im Jahr 2013 ging ein großer Teil dieser<br />

Strecken in Betri<strong>eb</strong> (Bild 2). Teil der Strecke Xuzhon<br />

– Lanzhou ist die zweigleisige, 425 km lange mit<br />

350 km/h befahrene Hochgeschwindigkeitsstrecke<br />

von Zhengzhou mit 7 Mio. Einwohnern nach Xi’an<br />

mit 8 Mio. Einwohnern (Bild 3).<br />

Die HGV-Strecke entlastet auch die 1953 errichtete<br />

Longhai – Linie von Lianyuanang <strong>am</strong> Ostchinesischen<br />

Meer über Zhengzhou <strong>und</strong> Xi’an weiter nach<br />

Lanzhai, welche die höchst belastete Eisenbahnstrecke<br />

Chinas ist. Während auf der Longhai – Line wei-<br />

90 112 (2014) Heft 3

Projekte<br />

Bild 1:<br />

Künftiges Hochgeschwindigkeitsnetz mit vier Nord-Süd Korridoren <strong>und</strong> vier<br />

Ost-West Korridoren, Stand im Jahr 2009 (Grafiken <strong>und</strong> Fotos: R. Puschmann).<br />

Strecken befinden sich im Bau<br />

Strecken befinden sich in Betri<strong>eb</strong><br />

Strecken befinden sich in Planung<br />

Bild 2:<br />

Lage der HGV-Strecke Zhengzhou <strong>und</strong> Xi’an im chinesischen Eisenbahnnetz,<br />

Stand im Jahr 2013 (Bezeichnungen siehe Bild 1).<br />

ter Personen <strong>und</strong> Güter transportiert werden, verkehren<br />

auf der neuen Linie ausschließlich HGV-Züge.<br />

Die bestehende Longhai-Strecke kann nun mehr Güterverkehr<br />

aufnehmen. Für die an der Strecke liegenden<br />

Firmen der Schwerindustrie erg<strong>eb</strong>en sich somit bessere<br />

<strong>und</strong> schnellere Anbindungen an das Eisenbahnnetz.<br />

Die im F<strong>eb</strong>ruar 2010 in Betri<strong>eb</strong> genommene HGV-<br />

Strecke Zhengzhou – Xi’an führt künftig als HGV-<br />

Strecke weiter in Ostrichtung nach Lianyungang <strong>am</strong><br />

Ostchinesischen Meer. Nach Westen ist die Erweiterung<br />

bis Lanzhou, der Hauptstadt der Provinz Gansu,<br />

als HGV-Strecke <strong>für</strong> 350 km/h geplant.<br />

Trotz des umfangreichen Aus- <strong>und</strong> Neubaus von<br />

Straßen <strong>und</strong> Autobahnen in den vergangenen Jahren,<br />

bietet das Auto in China keine Alternative zur Eisenbahn,<br />

insbesondere nicht zum Hochgeschwindigkeitsverkehr.<br />

Die Strecke Zhengzhou − Xi’an wurde von chinesischen<br />

Firmen geplant <strong>und</strong> g<strong>eb</strong>aut. Deutsche Ingenieure<br />

unterstützten mit Schulungen, Bauüberwachung <strong>und</strong><br />

Abnahmen die Errichtung <strong>und</strong> Inbetri<strong>eb</strong>nahme. Mit der<br />

Linie Zhengzhou − Xi’an wurden Erfahrungen <strong>für</strong> den<br />

Bau weiterer Hochgeschwindigkeitsstrecken ges<strong>am</strong>melt.<br />

2 Organisation<br />

Der Bau der Strecke begann <strong>am</strong> 1. Oktober 2001 mit<br />

dem ersten Spatenstich. Die Gesellschaft Passenger Dedicated<br />

Lines (PDL) nahm im Auftrag des d<strong>am</strong>aligen Eisenbahnministeriums<br />

die Funktion des Bauherrn wahr<br />

<strong>und</strong> steuerte die Errichtung der Hochgeschwindigkeitstrecke<br />

einschließlich der Anschlussstrecken.<br />

Die Elektrifizierung planten die First Survey & Design<br />

<strong>Institut</strong>es (FSDI) 1, 2 <strong>und</strong> 4. Die Planprüfung<br />

führten das FSDI 3 <strong>und</strong> DB International durch.<br />

Die Firma China Railway Construction Cooperation<br />

(CRCC) errichtete die <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung mit Unterwerken<br />

<strong>und</strong> Autotrafostationen <strong>und</strong> die Oberleitung.<br />

Die Fertigstellung der Strecke war <strong>für</strong> den 31. Dezember<br />

2009 geplant <strong>und</strong> dem 60. Jahrestag der<br />

Gründung der Volksrepublik China gewidmet. Am 6.<br />

F<strong>eb</strong>ruar 2010 verließ um 11:25 Uhr ein Hochgeschwindigkeitszug<br />

CRH2 den Bahnhof Zhengzhou, befuhr die<br />

Strecke mit 350 km/h <strong>und</strong> erreichte um 13:23 Uhr den<br />

Bahnhof Xi’an nach 1 h 58 min. D<strong>am</strong>it war die Strecke<br />

<strong>für</strong> den kommerziellen Betri<strong>eb</strong> eröffnet.<br />

3 Streckenverlauf<br />

Bild 3 zeigt den Verlauf der neuen Strecke (rote Linie).<br />

Anschlussstrecken verbinden den Bahnhof Zhengzhou<br />

mit der Hochgeschwindigkeitsstrecke <strong>und</strong> dem<br />

bestehenden Streckennetz. Die eigentliche Hochgeschwindigkeitsstrecke<br />

beginnt <strong>am</strong> Kilometer 21<br />

westlich von Zhengzhou in dem Betri<strong>eb</strong>sbahnhof<br />

112 (2014) Heft 3<br />

91

Projekte<br />

m<br />

h<br />

Bild 3:<br />

Verlauf der HGV-Strecke Zhengzhou – Xi’an.<br />

oben Lageplan unten Höhenprofil<br />

Bild 4:<br />

Weinan-Weihe-Grand-Brücke über den Fluss Wie, längste Eisenbahnbrücke der Welt.<br />

Xingyang. Bis dorthin fahren die Züge mit höchstens<br />

200 km/h, ab Xingyang mit 350 km/h. Von Xingyang<br />

führt die neue Strecke nach Xi’an (Bild 3).<br />

Der 425 km lange HGV-Abschnitt beginnt in Xingyang,<br />

endet in Lington <strong>und</strong> ist von dort über eine<br />

29 km lange Anschlusstrecke mit dem Bahnhof Xi’an-<br />

Nord verb<strong>und</strong>en. Von dort führt die Strecke zur bestehenden<br />

Longhai-Linie in Xi‘an-West. Die künftige<br />

HGV-Strecke weiter in Richtung Westen nach Xuzhou<br />

über Lanzhou wird dort beginnen.<br />

Längs der Strecke entstanden zehn neue Personenbahnhöfe<br />

Yingyang-Süd, Neu-Gongyi, Luoyang<br />

Longmen, Mianchi-Süd, Sanmenxia-Süd, Lingbao-<br />

West, Huashan-Nord, Weinan-Nord, Lintong-Ost<br />

<strong>und</strong> Xi‘an-Nord. Der kleinste Gleisradius beträgt<br />

9 000 m <strong>für</strong> den überwiegenden Teil der Strecke,<br />

7 000 m <strong>für</strong> einige topografisch schwierige Abschnitte;<br />

der Gleisabstand 5 m.<br />

Die Anschlussstrecken von Zhengzhou bis Xingyang<br />

<strong>und</strong> von Lintong bis Xi’an-Nord sind mit der<br />

Stromart 1 AC 25 kV 50 Hz elektrifiziert, im Hochgeschwindigkeitsabschnitt<br />

von Xingyang <strong>am</strong> Kilometer<br />

21 bis Lintong <strong>am</strong> Kilometer 446 mit 2 AC 25 kV<br />

50 Hz. Der Hochgeschwindigkeitsabschnitt ist mit<br />

der Oberleitungsbauart SiFCAT350.1 ausgerüstet.<br />

Die Elektrifizierung der Strecke wird in einem eigenen<br />

Beitrag behandelt.<br />

Die Eisenbahnstrecke ist vollständig eingezäunt.<br />

Ein unberechtigter Zugang aus öffentlichen Bereichen<br />

zur Strecke ist nicht möglich. Das Instandhal-<br />

92 112 (2014) Heft 3

Projekte<br />

m<br />

tungspersonal erreicht mit Schienenfahrzeugen die<br />

Einsatzorte. Die Unterwerke, Autotrafostationen <strong>und</strong><br />

Kuppelstellen sind auch über die Straße zu erreichen.<br />

Tunnel <strong>und</strong> Brücken<br />

Für die Strecke von Zhengzhou nach Xi’an waren 25<br />

zweigleisige Tunnel (Bild 3) mit 78 km Länge <strong>und</strong> 73<br />

Brücken mit 298 km Länge notwendig. Die Strecke<br />

führt durch den 8 460 m langen Zhangmao-Tunnel,<br />

den 7 851 m langen Hanguguan-Tunnel <strong>und</strong> den<br />

7 685 m langen Qindong-Tunnel. In der Nähe von<br />

Weinan befindet sich die 79,7 km lange Weinan-Wei-<br />

He-Grand-Bridge, die den Fluss Wei zweimal kreuzt<br />

<strong>und</strong> die längste Brücke der Welt ist (Bild 4).<br />

4 Unter- <strong>und</strong> Oberbau der Gleise<br />

Die Planung <strong>und</strong> Errichtung des Gleiskörpers orientierte<br />

sich an deutschen Erfahrungen beim Betri<strong>eb</strong> von<br />

Hochgeschwindigkeitsstrecken auf fester Fahrbahn.<br />

Die Deutsche Bahn ersetzte den früheren Schotteroberbau<br />

auch <strong>für</strong> Hochgeschwindigkeitsstrecken<br />

weltweit erstmals auf der Hochgeschwindigkeitstrecke<br />

Berlin – Hannover durch eine feste Fahrbahn. Auf<br />

der HGV-Strecke Köln – Rhein/Main wurden mehrere<br />

Oberbauformen der festen Fahrbahn angewendet.<br />

Für die erste chinesische HGV-Strecke Beijing – Tianjin<br />

bestellte das Eisenbahnministerium die festen<br />

Fahrbahn Bauart Bögl [3], <strong>für</strong> die Strecke Zhengzhou<br />

– Xi’an erstmals in China eine feste Fahrbahn Bauart<br />

Züblin, eine Konstruktion in Ortbetonbauweise.<br />

Gemeins<strong>am</strong> ist diesen festen Fahrbahnbauformen<br />

die hydraulisch g<strong>eb</strong><strong>und</strong>ene Tragschicht (HGT) auf der<br />

Frostschutzschicht <strong>und</strong> auf erstgenannter die fugenlose<br />

Betontragschicht (BTS) mit den einbetonierten<br />

Zweiblockschwellen (Bild 5). Die Betontragschicht<br />

ist längsbewehrt. Bei der festen Fahrbahn ist der<br />

Gleis-Erde-Ableitbelag kleiner als beim Schotteroberbau.<br />

Daher ist in der Betonfahrbahn eine innere Bewehrung<br />

vorhanden, die elektrisch durchverb<strong>und</strong>en<br />

ist, der Bahnerdung dient <strong>und</strong> das Potenzial steuert.<br />

Die Breite des Planums beträgt 13,6 m (Bild 5).<br />

Die Überhöhung im kleinsten Bogenradius 9 000 m<br />

erreicht bei 350 km/h Geschwindigkeit 170 mm. Der<br />

5,0 m Gleisabstand führt zu r<strong>und</strong> 2,0 m Abstand zwischen<br />

den Enden der gegenüberliegenden Stützrohre<br />

bei an- <strong>und</strong> umgelenkten Oberleitungsauslegern. D<strong>am</strong>it<br />

ist an einer abgeschalteten <strong>und</strong> geerdeten Oberleitung<br />

das Arbeiten möglich, während die Oberleitung<br />

des anderen Gleises unter Spannung steht.<br />

112 (2014) Heft 3<br />

93

Projekte<br />

200<br />

300<br />

RL<br />

AF<br />

chen mit den Radien 1100/∞ <strong>und</strong> 4500/∞ zwischen den<br />

Hauptgleisen <strong>und</strong> in die Bahnsteiggleise, die mit höchstens<br />

80 beziehungsweise 160 km/h befahren werden.<br />

1 : m<br />

9 000<br />

Gleisachse<br />

5 300<br />

1600<br />

1600<br />

300<br />

300<br />

500<br />

4 300 5 000<br />

4 300<br />

Oberleitungsmasmast<br />

Oberleitungs-<br />

Doppelblockschwelle<br />

3 100<br />

3 100<br />

Die Normalspurweite mit 1 435 mm, der Schienentyp<br />

UIC 65 <strong>und</strong> die maximale Längsneigung der Strecke<br />

mit 25 ‰ ermöglichen einen komfortablen Betri<strong>eb</strong>.<br />

In den Bahnhöfen Gong Yi, Luoyang, Mianchi, San<br />

Menxia, Lingbao, Huashan, Weinan, Lintong befinden<br />

sich Überleitstellen mit zwei Bauarten der Klothoidenwei-<br />

100<br />

Mastf<strong>und</strong><strong>am</strong>ent Mastf<strong>und</strong><strong>am</strong>ent<br />

Feste Fahrbahn<br />

2 800 2 200 2 800<br />

700<br />

3 800 1200 3 800<br />

700<br />

Bild 5:<br />

Streckenquerschnitt mit fester Fahrbahn <strong>und</strong> Oberleitung.<br />

RL Rückleiter<br />

AF Negativfeeder<br />

Bild 6:<br />

HGV-Zug CRH2; hier auf der Strecke Beijing – Tijanjin.<br />

Bild 7:<br />

HGV-Zug CRH380A.<br />

1800<br />

300<br />

1 : m<br />

5 Züge<br />

Nach der Inbetri<strong>eb</strong>nahme verkehren zwischen Zhengzhou<br />

– Xi’an die Tri<strong>eb</strong>züge CRH2, CRH3 <strong>und</strong> ab Herbst<br />

2010 probeweise der Zug CRH2-380A. Der CRH2<br />

(Bild 6) ist ein an die chinesischen Anforderungen angepasster<br />

Tri<strong>eb</strong>zug aus der japanischen Shinkansen-Hochgeschwindigkeitsflotte.<br />

Nach einem ersten Export nach<br />

Taiwan, stellt der CRH2 den zweiten aus Japan exportierten<br />

Shinkansen dar. Von den insges<strong>am</strong>t 60 achtteiligen<br />

Zügen, produzierte Hitachi die ersten drei komplett<br />

in Japan, weitere sechs Züge wurden in Japan vormontiert<br />

<strong>und</strong> in China zus<strong>am</strong>mengesetzt. Die restlichen 51<br />

Tri<strong>eb</strong>züge wurden mit japanischem <strong>Technologie</strong>transfer<br />

bei Sifang Locomotive and Rolling Stock vor- <strong>und</strong> endmontiert.<br />

Vier der acht Wagen beim CRH2A oder jeder<br />

der acht Wagen beim CRH2B sind angetri<strong>eb</strong>en, wobei<br />

der CRH2B zwischen Zhengzhou <strong>und</strong> Xi’an verkehrt.<br />

Die Züge führen ein bis vier Wagen erster Klasse, einen<br />

Bistrowagen <strong>und</strong> Wagen mit Sitzen der zweiten Klasse.<br />

Die neueste, ab 2010 ausgelieferte CRH2-380A<br />

Generation, auch mit CHR380A bezeichnet, ist<br />

<strong>für</strong> 380 km/h Betri<strong>eb</strong>sgeschwindigkeit zugelassen<br />

(Bild 7). Diese Fahrzeuge, von der China South Locomotive<br />

& Rolling Stock Corporation Ltd. (CSR) in<br />

Qingdao, hergestellt, basieren auf dem Hitachi <strong>Technologie</strong>transfer<br />

<strong>und</strong> verkehrten im Jahr 2010 probeweise<br />

auf der Relation Zhengzhou – Xi’an.<br />

Der von Siemens gelieferte Velaro CN (CN <strong>für</strong> China)<br />

ist der zweite auf Basis der Velaro-Plattform entwickelte<br />

Zug (Bild 8). Ihn zeichnen verbreiterte Wagenkästen<br />

<strong>und</strong> technische Anpassungen an den Hochgeschwindigkeitsverkehr<br />

in der Volksrepublik China aus, wo er<br />

unter der Bezeichnung CRH3 verkehrt.<br />

Die Züge sind jeweils r<strong>und</strong> 200 m lang. Trotz Normalspur<br />

wie bei den europäischen Varianten mit der Wagenbreite<br />

2 950 mm sind die Einheiten in China um 315 mm<br />

breiter <strong>und</strong> bieten Platz <strong>für</strong> 601 Fahrgäste. In den Wagen<br />

der 2. Klasse finden bei fünf Sitzen pro Reihe 529 Fahrgäste<br />

Platz, in dem 1.-Klasse-Mittelwagen gibt es bei vier<br />

Sitzen pro Reihe 56 Sitzplätze, in den Lounge-Abteilen<br />

hinter den beiden Fahrerständen je acht 1.-Klasse-Sitze.<br />

Ein Bistrowagen ist vorhanden. Wie landesüblich, gibt es<br />

in jedem Wagen einen Wasserkocher [4]. Zu den weiteren<br />

Besonderheiten zählen fehlende Trittstufen an den<br />

Türen, sodass ein niveaugleicher Zugang möglich ist. Der<br />

Zug ist mit leistungsfähigen Klimaanlagen ausgestattet.<br />

Es ist ein mehrsprachiges Fahrgastinformationssystem<br />

mit visuellen Anzeigen <strong>für</strong> innen <strong>und</strong> außen installiert.<br />

Die Züge, <strong>für</strong> die Stromart 1 AC 25 kV 50 Hz ausgerüstet,<br />

sind <strong>für</strong> den Verkehr in Doppeltraktion bis 350 km/h<br />

Betri<strong>eb</strong>sgeschwindigkeit vorgesehen <strong>und</strong> erreichen<br />

8 800 kW Dauerleistung. Die Zugsicherung, basierend<br />

94 112 (2014) Heft 3

Projekte<br />

auf dem europäischen ETCS-System, Level 1, wurde<br />

auf chinesische Verhältnisse angepasst. Der Zug ist mit<br />

generatorischen Bremsen ausgerüstet, die eine Energierückgewinnung<br />

zulassen. Außerdem besteht das Bremssystem<br />

aus pneumatischen Reibungsbremsen mit Radscheibenbremsen.<br />

Als Feststellbremsen im Stand nutzt<br />

der Zug Federspeicherbremsen [4]. Der Lieferauftrag<br />

beinhaltet auch die Instandhaltung dieser Züge.<br />

Nach dem Vertragsabschluss über 60 achtteilige Velaro-Hochgeschwindigkeitszüge<br />

lieferte Siemens 2008<br />

die ersten drei komplett in Krefeld-Uerdingen gefertigten<br />

Züge. Die Vor- <strong>und</strong> Endmontage der restlichen<br />

57 Einheiten nahm bis 2010 der chinesische Partner<br />

Tangshan Locomotive & Rolling Stock Works in einem<br />

Werk der China North Locomotive and Rolling Stock<br />

Industry Corporation (CNR) in Tangshan im Rahmen<br />

eines <strong>Technologie</strong>transfers vor. Das Auftragsvolumen<br />

des Siemens-Anteils belief sich auf r<strong>und</strong> 669 Mio. EUR.<br />

Die Inbetri<strong>eb</strong>setzung des ersten Zuges aus deutscher<br />

Produktion, der im Januar 2008 in der Hafenstadt Tianjin<br />

eintraf, nahmen Siemens-Inbetri<strong>eb</strong>nahmeingenieure im<br />

April 2008 rechtzeitig zur Olympiade beim chinesischen<br />

Partner Tangshan Locomotive & Rolling Stock Works in<br />

Tangshan vor. Der erste in China g<strong>eb</strong>aute CRH3 konnte<br />

bereits im April 2008 in Betri<strong>eb</strong> gesetzt werden [4]. Am<br />

26. April 2008 begannen die Testfahrten auf der ersten<br />

HGV-Strecke Chinas Beijing – Tianjin, deren Oberleitungs<strong>und</strong><br />

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgungsanlagen von Siemens geliefert<br />

<strong>und</strong> errichtet wurden. Am 24. Juni 2008 stellte ein<br />

in China hergestellter CRH3-Zug mit 394,3 km/h einen<br />

neuen Geschwindigkeitsrekord <strong>für</strong> Schienenfahrzeuge<br />

unter Anwesenheit des d<strong>am</strong>aligen Eisenbahnministers<br />

Liu Zhijun in China auf. Die CRH3-Tri<strong>eb</strong>züge verkehren<br />

gegenwärtig auf den HGV-Strecken Beijing – Zhengzhou<br />

– Guangzhou <strong>und</strong> Zhengzhou – Xi’an.<br />

6 Betri<strong>eb</strong>sführung<br />

Der Betri<strong>eb</strong> der HGV-Strecke Zhengzhou – Xi’an beginnt<br />

gegen 6:00 Uhr <strong>und</strong> endet gegen 23:00 Uhr.<br />

Die nächtliche Zugpause ist der Instandhaltung der<br />

Strecke einschließlich der Oberleitung <strong>und</strong> <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

vorbehalten.<br />

Es verkehrten pro Tag <strong>und</strong> Richtung 21 Tri<strong>eb</strong>züge,<br />

die nach der Inbetri<strong>eb</strong>nahme der HGV-Strecke<br />

Beijing – Shijiazhuang –- Zhengzhou – Wuhan – Guangzhou<br />

im Dezember 2012 das Transportministerium<br />

auf 46 steigerte.<br />

Die Oberleitungsanlage <strong>und</strong> die <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

sind <strong>für</strong> 350 km/h Betri<strong>eb</strong>sgeschwindigkeit<br />

ausgelegt, die Abnahmegeschwindigkeit betrug<br />

385 km/h <strong>für</strong> Doppeltraktion mit je einem Stromabnehmer<br />

je Tri<strong>eb</strong>zugeinheit.<br />

Wegen des schweren Zugunglücks auf der Yong-<br />

Taiwen-HGV-Strecke in der Nähe von Wenzhou<br />

in der Zhejiang-Provinz im Jahr 2011 senkte das<br />

Transportministerium die Betri<strong>eb</strong>sgeschwindigkeit<br />

Bild 8:<br />

HGV-Zug CRH3.<br />

auf den HGV-Strecken von 350 km/h auf 300 km/h.<br />

Nach diesem schweren Unfall verkehrten daher auch<br />

die HGV-Züge auf der Relation Zhengzhou – Xi’an<br />

mit 300 km/h. Zwischenzeitlich ist diese Geschwindigkeitsbeschränkung<br />

aufgehoben, sodass die Züge<br />

wieder mit 350 km/h Betri<strong>eb</strong>sgeschwindigkeit zwischen<br />

Zhengzhou <strong>und</strong> Xi’an fahren.<br />

Die Betri<strong>eb</strong>sführung <strong>für</strong> die Hochgeschwindigkeitszüge<br />

<strong>und</strong> die Steuerung der Oberleitungsanlage<br />

nehmen im neu errichteten Bahnhof in Zhengzhou<br />

<strong>und</strong> Xi‘an die Betri<strong>eb</strong>sleitzentrale beziehungsweise die<br />

Energieleitstelle vor. Die Betri<strong>eb</strong>sleitzentrale <strong>und</strong> die<br />

Energieleitstelle steuern außerdem die Sperrpausen <strong>für</strong><br />

die Instandhaltung in den nächtlichen Betri<strong>eb</strong>spausen.<br />

Literatur<br />

[1] Kiyoharu, T.: Expansion of High-Speed Rail Services, Development<br />

of High-Speed Railways in China. In: Japan<br />

Railway & Transport Review 57 (2011) 3, S. 36–41.<br />

[2] Harries, K.: Jane’s World Railways 2009–2010. In: Verlag<br />

Jane’s Information Group, London, 2011.<br />

[3] Bögl, M.: Feste Fahrbahn Bögl. Information der Max Bögl<br />

Bauunternehmung GmbH & Co. KG, Sengenthal, 2012.<br />

[4] Siemens AG: Velaro CN Hochgeschwindigkeitszüge <strong>für</strong><br />

das Chinesische Eisenbahnministerium (MOR) – Technische<br />

Daten. Information der Siemens AG, Infrastructure<br />

& Cities Sector, Rail Systems Division, 2012.<br />

AUTORENDATEN<br />

Dipl.-Ing. Rainer Puschmann (63), Studium<br />

<strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> an der Hochschule <strong>für</strong> Verkehrswesen<br />

Dresden <strong>und</strong> Studium Eisenbahnbau<br />

an der Fachschule Verkehrstechnik Dresden. Verschiedene<br />

Tätigkeiten bei den Deutschen <strong>Bahnen</strong><br />

<strong>und</strong> der Siemens AG, EBA- <strong>und</strong> EBC-Gutachter.<br />

Seit 2013 als Chief Expert bei SPL Powerlines<br />

Germany in Forchheim tätig.<br />

Adresse: SPL Powerlines Germany, Breitweidig 7,<br />

91301 Forchheim, Deutschland;<br />

Fon: +49 9191 977167, Mobile: +49 151 72713215;<br />

E-Mail: rainer.puschmann@powerlines-group.com<br />

112 (2014) Heft 3<br />

95

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

Drehzahlvariable Antri<strong>eb</strong>e <strong>für</strong><br />

Pumpspeicherkraftwerke <strong>und</strong><br />

Windturbinen<br />

Hans Schlunegger, Innertkirchen; Thorsten Schütte, Västerås<br />

Seit einigen Jahren erhalten Pumpspeicherwerke mehrheitlich drehzahlvariable Antri<strong>eb</strong>e. Eine ähnliche<br />

Aufgabe stellt sich <strong>für</strong> Windturbinen. Derzeit konkurrieren dabei die doppeltgespeiste Asynchronmaschine<br />

mit Rotorkreisumrichter <strong>und</strong> die Synchronmaschine mit Vollumrichter, wobei letztere Systemvorteile<br />

hat. Die Fortschritte bei der Leistungselektronik erlauben heute diese Lösung auch <strong>für</strong> sehr<br />

große Leistungen, sodass der Trend dahin geht. Für die Traktionsenergieversorgung von AC-<strong>Bahnen</strong><br />

kann die direkte Kombination von Synchrongenerator <strong>und</strong> Umrichter gleichfalls interessant werden.<br />

VARIABLE SPEED DRIVES FOR PUMPED-STORAGE POWER PLANTS AND WIND TURBINES<br />

Since several years pumped-storage power plants are mostly equipped with variable speed drives. For<br />

wind turbines, the situation is similar. Today, the double-fed asynchronous machine with rotor-side converter<br />

and the synchronous machine with full-size converter are the concurring solutions, with system<br />

advantages for the latter. The pogress in power electronics enables today for this solution also for very<br />

large power, thus the trend is towards it. For traction power supply of AC railways, the direct combination<br />

of synchronous generator and frequency converter can emerge as an attractive alternative as well.<br />

ENTRAȊNEMENTS À VITESSE VARIABLE POUR CENTRALES DE POMPAGE-TURBINAGE ET TURBINES<br />

ÉOLIENNES<br />

Depuis quelques années, les centrales de pompage-turbinage sont équipées en majorité d’entraînements<br />

à vitesse variable. Ce système équipe également les turbines éoliennes. Sur ce terrain, la<br />

machine asynchrone à double alimentation avec convertisseur dans le circuit du rotor et la machine<br />

synchrone alimentée par convertisseur à pleine puissance se font concurrence, cette dernière<br />

présentant néanmoins plus d’avantages. Les progrès réalisés dans l’électronique de puissance permettent<br />

aujourd’hui l’application de ces solutions aussi à de très grandes puissances en orientant<br />

la tendance dans ce sens. Pour l’alimentation de lignes en courant de traction CA, la combinaison<br />

directe de générateur synchrone et de convertisseur peut être elle aussi intéressante.<br />

1 2 3 4<br />

Bild 1:<br />

Schema doppeltgespeiste Asynchronmaschine mit Umrichter im Rotorkreis<br />

(Grafiken/Bilder 1, 2, 3, 5 <strong>und</strong> 7: KWO).<br />

1 Landesnetz 3 AC 220 oder 380 kV<br />

50 Hz<br />

2 Blockschaltfeld<br />

3 Blocktransformator, sek<strong>und</strong>är üblich<br />

10 bis 18 kV<br />

4 Umkehrtrenner<br />

5 Ständerkreisschalter<br />

6 Anfahrschalter<br />

7 Asynchronmaschine mit Schleifringläufer<br />

9<br />

10<br />

5<br />

11<br />

6 7 8<br />

12<br />

M<br />

8 Arbeitsmaschine<br />

9 Läuferkreisschalter<br />

10 Umrichtertransformator, sek<strong>und</strong>är üblich<br />

einige kV je nach Maschinengröße<br />

11 Frequenzumrichter, sek<strong>und</strong>är beispielsweise<br />

0 → 5 kV <strong>und</strong> –5 → +5 Hz<br />

12 Crowbar: elektronischer Schalter zum<br />

Schutz des Umrichters vor zu hoher<br />

Spannung bei zu großem Schlupf der<br />

Asynchronmaschine<br />

1 Einführung<br />

Zeitgleich mit der Anwendung des Dreiphasenwechselstroms<br />

zur Erzeugung, Übertragung <strong>und</strong> Verteilung<br />

elektrischer Energie vor 130 Jahren entstand auch der<br />

Wunsch nach drehzahlvariablen Antri<strong>eb</strong>en, insbesondere<br />

<strong>für</strong> die elektrische Zugförderung. Viele industrielle<br />

Antri<strong>eb</strong>e konnten ohne Nachteile mit konstanter Drehzahl<br />

betri<strong>eb</strong>en werden, <strong>und</strong> Anlagen mit großem Drehzahlbereich<br />

wie Walzwerke, Großkrane oder Seilbahnen<br />

wurden mit Ward-Leonard-Antri<strong>eb</strong>en ausgerüstet. Netzkupplungsumformer<br />

zur frequenzelastischen Kupplung<br />

zweier Netze erhielten doppeltgespeiste Asynchronmaschinen.<br />

Wasserkraftwerke inklusive Pumpspeicherwerke<br />

wurden dagegen ausnahmslos mit starr an die Netzfrequenz<br />

g<strong>eb</strong><strong>und</strong>enen <strong>und</strong> so mit konstanter Drehzahl<br />

laufenden Synchronmaschinen g<strong>eb</strong>aut.<br />

Von Pumpspeicherwerken wird jedoch in Zukunft<br />

eine hohe Flexibilität verlangt. Häufige <strong>und</strong> schnelle<br />

Wechsel zwischen den Betri<strong>eb</strong>smodi Pumpen <strong>und</strong><br />

96 112 (2014) Heft 3

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

Turbinieren werden die Regel sein. Moderne Pumpspeicherwerke<br />

bis zu 800 m Förder- <strong>und</strong> Fallhöhe<br />

werden mit reversiblen Pumpturbinen ausgerüstet.<br />

Bei noch größeren Höhendifferenzen werden dagegen<br />

mehrstufige Pumpen in Kombination mit Peltonturbinen<br />

eingesetzt. Weil letztere einen über großen<br />

Bereich hohen Wirkungsgrad haben, können sie<br />

bei gleichzeitig mit Volllast arbeitenden Pumpen derselben<br />

Maschinengruppe die vom Netz aufgenommene<br />

Wirkleistung günstig regeln. Diese Betri<strong>eb</strong>sart<br />

wird als hydraulischer Kurzschluss bezeichnet.<br />

2 Gründe <strong>für</strong> drehzahlvariablen<br />

Betri<strong>eb</strong><br />

Pumpturbinen haben folgende Eigenschaften:<br />

• Bei einer bestimmten Förderhöhe oder Fallhöhe<br />

liegt ihre energieoptimale Drehzahl im Pumpbetri<strong>eb</strong><br />

gr<strong>und</strong>sätzlich höher als im Turbinenbetri<strong>eb</strong>.<br />

• Bei gleicher Drehzahl ist die Leistung im Pumpbetri<strong>eb</strong><br />

kleiner als im Turbinenbetri<strong>eb</strong>.<br />

• Für den besten Wirkungsgrad kann nur die eine<br />

oder die andere Betri<strong>eb</strong>sart ausgelegt werden.<br />

Diese Nachteile können durch Variation der Drehzahl<br />

eliminiert werden. Zusätzlich kann d<strong>am</strong>it die Leistung<br />

auch im Pumpbetri<strong>eb</strong> verändert werden, wodurch sich<br />

Systemdienstleistungen in Form primärer <strong>und</strong> sek<strong>und</strong>ärer<br />

Regelenergie anbieten lassen. Bei stark schwankenden<br />

Förderhöhen <strong>und</strong> Fallhöhen bietet die Drehzahlvariation<br />

weitere Vorteile, denn d<strong>am</strong>it lässt sich der Turbinenbetri<strong>eb</strong><br />

<strong>für</strong> jede Fallhöhe im besten Wirkungsgrad fahren.<br />

Zudem wird durch Erweiterung des Betri<strong>eb</strong>sbereichs<br />

der Abstand zur Kavitationsgrenze vergrößert.<br />

Gr<strong>und</strong>sätzlich sind zwei Konzepte zur Drehzahlvariation<br />

von Pumpturbinen möglich, nämlich die<br />

doppeltgespeiste Asynchronmaschine mit Umrichter<br />

im Rotorkreis oder die Synchronmaschine mit Vollumrichter.<br />

Übersteigt die Förderhöhenspanne ein<br />

gewisses Maß, kann der notwendige Drehzahlbereich<br />

allerdings nur mit einer Synchronmaschine mit<br />

Vollumrichter abgedeckt werden.<br />

Windturbinen müssen sogar drehzahlvariabel betri<strong>eb</strong>en<br />

werden, d<strong>am</strong>it die Strömungsverhältnisse an<br />

den Rotorblättern an die Windgeschwindigkeit angepasst<br />

<strong>und</strong> Windböen abgefangen werden können.<br />

Doppeltgespeiste Asynchronmaschinen mit Leistung<br />

bis 80 MW wurden schon vor Jahrzehnten zur elastischen<br />

Kupplung von Netzen unterschiedlicher Frequenz<br />

eingesetzt. Der Rotorkreis war in den Anfängen<br />

mit einer ganzen Reihe von so genannten Hintermaschinen<br />

wie Scherbiusmaschine (Drehstromverstärker),<br />

Frequenzumformer <strong>und</strong> Erregermaschinen oder<br />

Drehtransformatoren <strong>für</strong> die Regelung von Wirk- <strong>und</strong><br />

Blindleistung verb<strong>und</strong>en. Im Laufe der Zeit wurden<br />

diese Komponenten stufenweise durch leistungselektronische<br />

Geräte ersetzt, zuerst bei neuen Anlagen <strong>und</strong><br />

später fast überall auch bei bestehenden anlässlich ihrer<br />

Modernisierung. Am längsten hielten sich die auf<br />

der Rotorwelle sitzenden Scherbius- <strong>und</strong> gleichartigen<br />

Maschinen anderer Hersteller, die schließlich durch<br />

statische Umrichter ersetzt wurden.<br />

Die Anwendung der doppeltgespeisten Asynchronmaschine<br />

großer Leistung in Pumpspeicherwerken<br />

begann um die Jahrtausendwende in den<br />

Pumpspeicherwerken Ohkawachi in Japan <strong>und</strong> Goldisthal<br />

in Thüringen, bei letzterem mit zwei drehzahlvariablen<br />

300-MW-Maschinensätzen [1; 2]. Die Rotoren<br />

sind hier mit Direktumrichtern verb<strong>und</strong>en, die<br />

Drehstrom mit Frequenzen bis etwa der halben Netzfrequenz<br />

erzeugen können (Bild 1). Sie bestehen aus<br />

drei netzgeführten Umkehrstromrichtern, deren Ausgänge<br />

um je 120 Grad versetzt sind. Der Anschnittwinkel<br />

wird mit der Sek<strong>und</strong>ärfrequenz moduliert.<br />

Dieses Schema entsprach bis vor Kurzem dem<br />

Stand der Technik. Deshalb werden auch die beiden<br />

derzeit in der Schweiz g<strong>eb</strong>auten Pumpspeicherwerke<br />

Linth-Limmern im Kanton Glarus <strong>und</strong> Nante de Drance<br />

im Kanton Wallis mit dieser Technik ausgerüstet. Dabei<br />

werden im Rotorkreis selbstgeführte Umrichter<br />

mit Gleichspannungszwischenkreis eingesetzt.<br />

Ein wesentlicher Nachteil dieser Lösung ist der sehr<br />

komplizierte Aufbau des Rotors. Die Beherrschung der<br />

Zentrifugalkräfte an den Wicklungsenden stößt an konstruktive<br />

Grenzen <strong>und</strong> bestimmt die maximale Drehzahl,<br />

obschon die optimale Auslegung der Pumpturbine<br />

manchmal eine höhere Drehzahl verlangen würde. Der<br />

Vorteil des relativ kleinen, nur <strong>für</strong> die Schlupfleistung zu<br />

dimensionierenden Umrichters wird durch die Forde-<br />

1 2 3 5<br />

4<br />

6 7<br />

3 Konzepte zur<br />

Drehzahlvariation<br />

3.1 Doppeltgespeiste Asynchronmaschine<br />

112 (2014) Heft 3<br />

Bild 2:<br />

Schema Synchronmaschine mit Vollumrichter.<br />

1 Landesnetz 3 AC 220 oder 380 kV 50 Hz 5 Maschinenschalter, nur je nach Bauart,<br />

2 Blockschaltfeld<br />

Hersteller oder Betreiber des Umrichters<br />

3 Blocktransformator, sek<strong>und</strong>är üblich 6 Synchronmaschine mit Schenkelpolläufer<br />

10 bis 18 kV<br />

7 Arbeitsmaschine<br />

4 Frequenzumrichter, sek<strong>und</strong>är beispielsweise<br />

0 kV 0 Hz (Anfahren) → 18 kV 51 Hz<br />

8 Erregereinrichtung, primär Eigenbedarfsnetz<br />

üblich 10 bis 20 kV<br />

8<br />

97

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

SS 1<br />

2301<br />

SS 1<br />

2301<br />

SS 2<br />

2302<br />

SS 2<br />

2302<br />

2306<br />

2300<br />

233 kV<br />

251 A<br />

2306<br />

2300<br />

237 kV<br />

213 A<br />

2305<br />

2303<br />

69 MW<br />

74 Mvar<br />

2305<br />

2303<br />

2 MW<br />

87 Mvar<br />

2304<br />

2304<br />

- 65,0 Mvar<br />

- 78,8 Mvar<br />

4117<br />

4117<br />

AC<br />

4114<br />

AC<br />

4114<br />

AC<br />

4113<br />

AC<br />

4113<br />

4118<br />

Gen<br />

Pp<br />

FU-PhS<br />

FU-Pp<br />

T<br />

P<br />

4116<br />

4115<br />

- 65,0 MW<br />

2,3 Mvar<br />

4118<br />

Gen<br />

Pp<br />

FU-PhS<br />

FU-Pp<br />

1 1<br />

0,0 m 3 /s<br />

13,9 m 3 /s<br />

4116<br />

4115<br />

0 MW<br />

0,0 Mvar<br />

Aus A 0 Aus Aus<br />

Masch<br />

1<br />

T<br />

P<br />

0,0 m 3 /s<br />

0,0 m 3 /s<br />

Masch<br />

1<br />

Bild 3:<br />

Ausschnitte Leitsystem Maschine 1 im Werk Grimsel 2 bei Pumpbetri<strong>eb</strong> (links) <strong>und</strong> Phasenschi<strong>eb</strong>erbetri<strong>eb</strong> (rechts) des 100-MW-<br />

Umrichters (Grafik: KWO/Autor).<br />

oberer Teil gasisolierte Schaltanlage: S<strong>am</strong>melschienen <strong>und</strong> -Trenner – Leistungsschalter mit beidseitigen Erdungstrennern – Trenner<br />

<strong>und</strong> Erdungstrenner<br />

Vorzeichenwechsel der Leistungswerte beachten!<br />

unterer Teil Maschinen- <strong>und</strong> Umrichteranlage: Blocktransformator – Umrichter mit beidseitigen Trennern (beidseitige Transformatoren<br />

nicht dargestellt) – Bypasstrenner <strong>und</strong> Bremstrenner (4116) mit beidseitigen Erdungstrennern – Synchronmaschine<br />

A 0 Netzregelung in Betri<strong>eb</strong><br />

FU-PhS automatisches Progr<strong>am</strong>m Umrichter-Phasenschi<strong>eb</strong>er betri<strong>eb</strong> vorbereitet<br />

FU-Pp automatisches Progr<strong>am</strong>m Umrichter-Pumpbetri<strong>eb</strong> vorbereitet<br />

Momentanwerte links: 69 MW cos φ = 0,68 ab Netz – 65 MW cos φ = 0,999 ab Umrichter – 13,9 m 3 /s x 410 m ab Pumpe<br />

Momentanwerte rechts: 87 Mvar cos φ = 0,023 ab Netz<br />

rung der European Network of Transmission System Operators<br />

for Electricity (ENTSO-E) zur Lieferung von Blindleistung<br />

bei Unterspannung teilweise aufgehoben [3].<br />

Die Produktion dieser Blindleistung kann zwischen dem<br />

netzseitigen <strong>und</strong> dem maschinenseitigen Stromrichter<br />

aufgeteilt werden <strong>und</strong> hat Einfluss auf die Baugrößen<br />

von Maschine <strong>und</strong> Umrichter. Je nach Größe <strong>und</strong> Dauer<br />

des Spannungseinbruchs wird der Rotor über die<br />

Crowbar kurzgeschlossen, einen elektronischen Schalter,<br />

der den Umrichter vor zu hoher Spannung schützt.<br />

Bis zum Wiederzuschalten des Umrichters nimmt die<br />

Maschine nur induktive Blindleistung auf <strong>und</strong> kann<br />

nicht zur Stützung der Netzspannung beitragen. Wenn<br />

dagegen der Umrichter die geforderte Blindleistung alleine<br />

aufbringen soll, liegt seine Scheinleistung in der<br />

Größe derjenigen eines Vollumrichters.<br />

98 112 (2014) Heft 3

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

3.2 Synchronmaschine mit Vollumrichter<br />

Durch die Fortschritte der Stromrichtertechnik können<br />

große Leistungen beherrscht <strong>und</strong> somit auch zum<br />

Antri<strong>eb</strong> drehzahlvariabler Pumpturbinen Synchronmaschinen<br />

verwendet werden (Bild 2). Wasserkraftwerke<br />

sind sowieso nahezu ausschließlich mit diesem<br />

Maschinentyp ausgerüstet. Für neue Projekte können<br />

die Hersteller also beim Entwurf auf bereits existierende<br />

Maschinen abstellen <strong>und</strong> dadurch das Risiko von<br />

komplizierten Neukonstruktionen vermeiden.Weil die<br />

Rotoren wesentlich einfacher aufg<strong>eb</strong>aut sind, muss<br />

der Drehzahlbereich nicht begrenzt werden <strong>und</strong> kann<br />

auf denjenigen der Pumpturbine abgestimmt werden.<br />

Umrichter <strong>für</strong> Synchronmaschinen sind vor einigen<br />

Jahren bis 100 MW Leistung g<strong>eb</strong>aut worden [4].<br />

Es handelte sich allerdings um so genannte lastgeführte<br />

Umrichter (LCI, load commutated inverter) mit<br />

Stromzwischenkreis. Diese wurden aber in Pumpspeicherwerken<br />

nur vereinzelt angewendet [5], weil<br />

der hohe Oberschwingungsgehalt sowohl das Netz<br />

als auch die Maschinen stark beansprucht. Deshalb<br />

Bild 4:<br />

Maschinensaal Pumpspeicherkraftwerk Grimsel 2 mit vier<br />

Maschinensätzen, Blickrichtung jeweils Pumpe – Synchronmaschine<br />

100 MVA – Francis-Turbine (Foto: KWO).<br />

1 2 3<br />

4<br />

5 6<br />

7<br />

8<br />

8<br />

9 10<br />

11<br />

12<br />

13<br />

Bild 5:<br />

Schema 100-MW-Umrichter im Pumpspeicherkraftwerk Grimsel 2.<br />

1 Landesnetz 3 AC 220 kV 50 Hz<br />

2 Blockschaltfeld<br />

3 Blocktransformator, sek<strong>und</strong>är 13,5 kV<br />

4 Bypassschalter<br />

5 Synchronmaschine<br />

6 Turbine <strong>und</strong> Pumpe getrennt<br />

7 Direktbetri<strong>eb</strong> Turbinieren (Regelfall) oder Pumpen (Ausnahmefall)<br />

mit 50 Hz 750 min –1<br />

8 Umrichterbetri<strong>eb</strong> Pumpen mit 46 → 51 Hz 690 → 765 min –1<br />

9 Netztransformatoren 2 x 50 MVA, sek<strong>und</strong>är 2 x 3,5 kV<br />

10 Umrichter aus Dreipunktbrücken <strong>und</strong> Zwischenkreis-Spannungsbegrenzung<br />

DC ±5,4 kV<br />

11 Maschinentransformatoren 2 x 50 MVA, sek<strong>und</strong>är 0 kV 0 Hz<br />

(Anfahren) → 13,5 kV 51 Hz<br />

12 Sternpunkterdung (auch beim Blocktransformator)<br />

13 Ladetransformator zum sanften Aufmagnetisieren des<br />

Blocktransformators, primär Eigenbedarfsnetz 16 kV<br />

112 (2014) Heft 3<br />

99

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

1<br />

Bild 6:<br />

50-MW-Umrichterblock im Pumpspeicherkraftwerk Grimsel 2,<br />

oben Aluminiumrohre als Verbindungen zu Stromrichtertransformatoren<br />

(Foto: ABB).<br />

2 7<br />

4<br />

Bild 7:<br />

Schema modularer Multilevel-Umrichter.<br />

1 Landesnetz 3 AC 220 oder 380 kV 50 Hz<br />

2 Blocktransformator, sek<strong>und</strong>är üblich 10 bis 18 kV<br />

3 Umrichter, sek<strong>und</strong>är 0 → 10 oder 18 kV <strong>und</strong> 0 → (50 + x) Hz<br />

4 Phasenbaustein<br />

5 Schaltzelle aus IGBT- oder IGCT-Ventilen <strong>und</strong> Kondensator<br />

6 DC-Zwischenkreisspannung<br />

7 Synchronmaschine<br />

3<br />

6<br />

5<br />

5<br />

kommt ein nachträglicher Umbau bestehender Anlagen<br />

kaum mehr in Frage. Zudem ist der netzseitige<br />

Leistungsfaktor derartiger Umrichter induktiv <strong>und</strong><br />

nicht beeinflussbar.<br />

Mit modernen Halbleiterelementen wie Insulated<br />

Gate Bipolar Transistor (IGBT) oder Integrated<br />

Gate Commutated Thyristor (IGCT) konnten dagegen<br />

spannungsgeführte Umrichter realisiert werden.<br />

Diese bestehen aus einem netzseitigen Stromrichter,<br />

dem Gleichspannungs-Zwischenkreis <strong>und</strong> dem<br />

maschinenseitigen Stromrichter. Beide Stromrichter<br />

sind meistens gleich aufg<strong>eb</strong>aut <strong>und</strong> unterscheiden<br />

sich höchstens in der Dimensionierung <strong>für</strong> verschieden<br />

hohe Blindleistungsanforderungen auf der Netz<strong>und</strong><br />

der Maschinenseite. Diese sind als beispielhafte<br />

Momentaufnahmen in Bild 3 zu sehen.<br />

Die Bilder kommen aus dem Leitsystem des<br />

Pumpspeicherwerks Grimsel 2 der Kraftwerke Oberhasli<br />

(KWO) , wo kürzlich der größte in einem Wasserkraftwerk<br />

eingesetzte Umrichter mit 100 MW Leistung<br />

in Betri<strong>eb</strong> genommen wurde (Bilder 4, 5 <strong>und</strong><br />

6) [6]. Die bestehende Synchronmaschine arbeitet<br />

jetzt im Pumpbetri<strong>eb</strong> von 690 bis 765 min –1 , entsprechend<br />

einem Frequenzbereich von 46 bis 51 Hz.<br />

Dreh-zahlvariabler Turbinenbetri<strong>eb</strong> ist nur sinnvoll<br />

bei stark schwankender Fallhöhe, die es hier nicht<br />

gibt. Der gemessene Wirkungsgrad beträgt 97,2 %<br />

bei 100 MW netzseitiger Umrichterleistung.<br />

3.3 Zukünftige Umrichterbauart<br />

In Zukunft wird es Umrichter g<strong>eb</strong>en, die ohne<br />

Stromrichter-Transformatoren arbeiten. Strom <strong>und</strong><br />

Spannung <strong>am</strong> Ausgang des Blocktransformators<br />

werden umgewandelt <strong>und</strong> der Maschine zugeführt.<br />

Üblicherweise reicht der Nennspannungsbereich<br />

von Synchronmaschinen von 10 bis 18 kV. Diese<br />

Spannungen können nicht mit einem einzigen Halbleiterelement<br />

beherrscht werden. Die Stromrichter<br />

müssen demzufolge mehrstufig ausgeführt werden.<br />

Bei diesen so genannten Modular Multilevel Converter<br />

sind mehrere Schaltzellen in Serie geschaltet (Bild 7).<br />

Jede Schaltzelle besteht im Wesentlichen aus einem<br />

Kondensator <strong>und</strong> zwei Schaltelementen (IGBT oder<br />

IGCT) inklusive Freilaufpfad. Der Kondensator wird<br />

entweder geladen, entladen oder umgangen. Durch<br />

entsprechende Wahl der Lade-, Entlade- <strong>und</strong> Neutralzeiten<br />

der Kondensatoren in den einzelnen<br />

Schaltzellen kann deren Spannung beeinflusst werden.<br />

Die gewünschte Spannung <strong>am</strong> Eingang oder<br />

Ausgang wird den Mittelpunkten der als Spannungsteiler<br />

wirkenden Schaltzellen entnommen.<br />

Der Wirkungsgrad solcher Umrichter liegt im Nennbetri<strong>eb</strong><br />

bei 98,5 %.<br />

Diese <strong>und</strong> andere Fortschritte bei der Stromrichtertechnik<br />

werden der einfacheren Synchronmaschine<br />

noch mehr den Weg <strong>eb</strong>nen.<br />

100 112 (2014) Heft 3

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

TABELLE 1<br />

Vergleich 3AC-Antri<strong>eb</strong>svarianten <strong>für</strong> drehzahlvariable Pumpturbinen.<br />

Asynchronmaschine<br />

mit Rotorkreisumrichter<br />

Synchronmaschine<br />

mit Vollumrichter<br />

Umrichterleistung 1 ≈30% 100 %<br />

Drehzahlbereich ±10 % ±100 %<br />

abdeckbarer Förderhöhenbereich begrenzt groß<br />

Drehzahl begrenzendes Bauteil Rotor Pumpturbine<br />

Rotor der Maschine komplizierte 3AC-Wicklung einfache Schenkelkpole<br />

Leistungsfaktor der Maschine ≈0,9 ≡1<br />

Nenndrehmomentbereich begrenzt fast unbegrenzt<br />

Drehrichtungstrenner notwendig keine<br />

Generatorschalter notwendig je nach Schutzkonzept<br />

besondere Anfahrapparaturen notwendig keine<br />

Zahl der Rotor-Schleifringe 3 ... 6 2<br />

Anfahrvorgang kompliziert einfach<br />

Zeit <strong>für</strong> Umschaltungen 2 lang kurz<br />

Pumpturbine beim Anfahren leer gefüllt<br />

Netzanschlussbedingungen 3 erfüllbar erfüllbar<br />

Blindleistungserzeuger netzseitig Maschine <strong>und</strong> Umrichter Umrichter<br />

Blindleistung bei Unterspannung netzseitig<br />

bis Bemessungsleistungen<br />

von Maschine <strong>und</strong> Umrichter<br />

1<br />

auch <strong>für</strong> zugehörige Transformatoren, <strong>für</strong> Asynchronvariante typisches Beispiel<br />

2<br />

von Pumpen- auf Turbinenbetri<strong>eb</strong> <strong>und</strong> umgekehrt<br />

3<br />

Grid-Code, Betri<strong>eb</strong> bei Unterspannung (Low Voltage Ride-Through)<br />

bis Umrichterbemessungsleistung<br />

3.4 Vergleich der Antri<strong>eb</strong>svarianten<br />

Sollen die beiden beschri<strong>eb</strong>enen Antri<strong>eb</strong>svarianten<br />

miteinander verglichen werden, sind in einem ersten<br />

Schritt die technischen <strong>und</strong> physikalischen Eigenschaften<br />

<strong>und</strong> die sich daraus erg<strong>eb</strong>enden Grenzen<br />

aufzulisten. In Tabelle 1 sind einige <strong>für</strong> den Vergleich<br />

wichtige Eigenschaften genannt <strong>und</strong> Bild 8 zeigt die<br />

Rotorkonstruktionen. Danach ist zu erwarten, dass<br />

die Synchronmaschine mit Vollumrichter in Zukunft<br />

vermehrt eingesetzt wird.<br />

Als ein Nachteil wird immer wieder deren ang<strong>eb</strong>lich<br />

schlechterer Ges<strong>am</strong>twirkungsgrad genannt.<br />

So wurden kürzlich bei 100-MW-Nennbetri<strong>eb</strong><br />

97,95 % <strong>für</strong> die Asynchronmaschine mit<br />

umrichtergespeistem Rotor <strong>und</strong> 97,37 % <strong>für</strong> die<br />

Synchronmaschine mit Vollumrichter angeg<strong>eb</strong>en.<br />

Abgesehen von Fragen zum Genauigkeitsgrad solcher<br />

berechneten Werte gelten beispielsweise die<br />

dabei mit 300 kW sehr niedrig angenommenen<br />

Verluste des Erregersystems der Asynchronmaschine<br />

nur <strong>für</strong> einen schmalen Drehzahlbereich. Werden<br />

größere Drehzahlbereiche gefordert, nähern<br />

sich die Wirkungsgrade beider Antri<strong>eb</strong>ssysteme auf<br />

nahezu gleiche Werte an.<br />

Bei weiterer Betrachtung zeigt sich außerdem,<br />

dass die Energieeffizienz der beiden Varianten nicht<br />

vereinfachend durch Gegenüberstellung der Leistungsverluste<br />

an bestimmten Betri<strong>eb</strong>spunkten verglichen<br />

werden darf. Je nach Betri<strong>eb</strong>sweise der Anlage,<br />

insbesondere bei häufigem Wechsel zwischen<br />

Bild 8:<br />

Rotorbauarten (Grafik: S<strong>am</strong>mlung Behmann).<br />

links <strong>für</strong> Asychronmaschine, mit drei Doppelschleifringen <strong>für</strong><br />

3AC-Wicklungsspeisung<br />

rechts <strong>für</strong> Synchronmaschine, mit zwei Einfachschleifringen <strong>für</strong><br />

DC-Schenkelpolspeisung<br />

112 (2014) Heft 3<br />

101

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

TABELLE 2<br />

Vergleich der <strong>für</strong> Energieverluste maßg<strong>eb</strong>enden Par<strong>am</strong>eter.<br />

Vorteil <strong>für</strong> Asynchron- <strong>und</strong> Nachteil <strong>für</strong> Synchronvariante<br />

Verlustleistung des Umrichters<br />

Nachteil <strong>für</strong> Asynchron- <strong>und</strong> Vorteil <strong>für</strong> Synchronvariante<br />

Läuferverluste<br />

Konditionierung des Schleifringeraumes<br />

Erzeugen netzseitiger Blindleistung<br />

Entleeren <strong>und</strong> Wiederfüllen des Hydrobereiches zum Pumpenstart 1<br />

1<br />

gravierend bei häufigem Wechsel von Pumpen- auf Turbinenbetri<strong>eb</strong> <strong>und</strong> umgekehrt<br />

HINTERGRUND<br />

Aufgezwungener Synchronismus durch direkte<br />

Kupplung von AC-Netzen oder direkten Netzanschluss<br />

von Betri<strong>eb</strong>smitteln ist in gewissen Fällen<br />

ganz unmöglich, in anderen mit schweren Mängeln<br />

behaftet: Windturbinen werden zerstört,<br />

Synchron-Synchron-Umformer zwingen den<br />

Phasenwinkel des stärkeren Netzes dem schwächeren<br />

auf, Pumpen lassen ihre Leistung nicht<br />

oder kaum regeln <strong>und</strong> 1AC-Bahntransformatoren<br />

an 3AC-Landesnetzen verseuchen diese mit<br />

kräftigem Gegensystem.<br />

Wenn man deshalb die Frequenz oder die Phasenzahl<br />

eines AC-Netzes von der eines anderen<br />

oder diejenige einer rotierenden Maschine von<br />

derjenigen des Netzes entkoppeln will, kann das<br />

auf verschiedene Weise geschehen:<br />

• man macht auf einer Seite die kuppelnden Maschinen<br />

asynchron zur anderen, zum Beispiel<br />

durch Läuferspeisung,<br />

• man lässt die Maschinen synchron an ihren<br />

Netzen <strong>und</strong> ändert die Drehzahl durch eine<br />

hydraulische Kupplung [1] oder<br />

• man lässt die Maschinen synchron an ihren<br />

AC-Netzen <strong>und</strong> baut eine DC-Kupplung, sei<br />

sie mit wenigen Kilovolt betri<strong>eb</strong>en in einem<br />

Gerüst versteckt oder mit Megavolt betri<strong>eb</strong>en<br />

h<strong>und</strong>erte Kilometer lang.<br />

Die Frage ist also, wo <strong>und</strong> wie man den Asynchronismus<br />

installiert: in die Maschine oder außerhalb,<br />

elektrotechnisch oder hydraulisch – mechanisch<br />

wegen Verschleiß <strong>und</strong> Verlust ausgekl<strong>am</strong>mert –<br />

<strong>und</strong> was es kostet.<br />

In allen drei Fällen steht schon jetzt oder bald<br />

der Vollumrichter als Sieger da, weil die Leistungselektronik<br />

relativ zur anderen Ausrüstungen<br />

immer billiger <strong>und</strong> im Wirkungsgrad besser<br />

wird. Das muss nicht ewig so bleiben, sondern<br />

soll die Verfechter anderer Methoden zum Wettbewerb<br />

aufrufen.<br />

[1] Marguerre, F.: Bahnstromerzeugung mit der Voith-<br />

Marguerre-Kupplung. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 27<br />

(1956), H. 6, S. 136–144, H. 7, S. 162–167.<br />

Thorsten Schütte<br />

TABELLE 3<br />

Für neue Gruppen mit drehzahlvariabler Pumpturbine<br />

besonders zu beachtende Kriterien <strong>und</strong><br />

deren Par<strong>am</strong>eter mit Folgen.<br />

Auslegung Maschinen<br />

Fördermengen- <strong>und</strong> -höhenbereiche<br />

9 größte Maschinendrehzahl<br />

9 Zentrifugalkräfte Rotor<br />

Auslegung Umrichter mit Transformatoren<br />

Netzanschlussbedingungen<br />

9 Scheinleistung<br />

Kapitalbedarf, auch wegen Raumbedarf 1<br />

Maschinengröße<br />

Umrichter mit Transformatoren<br />

Schaltgeräte<br />

Kranhöhen <strong>und</strong> -lasten<br />

Kapitalbedarf<br />

Komplexität der Maschine 2<br />

Anforderungen Betri<strong>eb</strong> <strong>und</strong> Instandhaltung<br />

Umschaltzeiten <strong>und</strong> -häufigkeit 3<br />

Wirkungsgrad in Teillastbereichen<br />

Schleifringe <strong>und</strong> Bürstenapparat<br />

Nutzungsdauer der Pumpturbine<br />

Umschalthäufigkeit 3<br />

1<br />

gravierend bei Kavernenbauweise<br />

2<br />

besonders Schleifringe <strong>und</strong> Bürstenapparat<br />

3<br />

von Pumpen- auf Turbinenbetri<strong>eb</strong> <strong>und</strong> umgekehrt<br />

Pumpen <strong>und</strong> Turbinieren, fallen nämlich die Energieverluste<br />

ganz unterschiedlich aus, <strong>und</strong> wegen genau<br />

dieses Unterschiedes definiert DIN 1304 Teil 1 hier<strong>für</strong><br />

nach dem Wirkungsgrad η noch den Arbeits- oder<br />

Nutzungsgrad ζ. Tabelle 2 zeigt diejenigen Par<strong>am</strong>eter,<br />

welche die Energieverluste in solchen Vergleichen<br />

beeinflussen.<br />

Zweifellos sind die Energieverluste ein wichtiges<br />

Vergleichskriterium, aber nicht das einzige. Ebenso<br />

wichtig sind der Kapitaleinsatz, die Nutzungsdauer<br />

<strong>und</strong> der Instandhaltungsaufwand. In Tabelle 3 sind<br />

einige Bewertungskriterien mit deren Einfluss angeg<strong>eb</strong>en.<br />

In allen drei Tabellen kommen als Par<strong>am</strong>eter<br />

die Schleifringe zum Übertragen von 3AC-Rotorstrom<br />

oder DC-Erregerstrom vor, die wegen<br />

der höheren zu übertragenden Leistung bei der<br />

Asynchronmaschine größer sind als bei der Synchronmaschine.<br />

Schleifringlose, das heißt mitrotierende<br />

Erregersysteme sind allerdings hier nicht<br />

möglich, weil das Hochfahren schon Erregung im<br />

Stillstand braucht.<br />

4 Andere Anwendungen<br />

Die Entwicklung der Antri<strong>eb</strong>stechnik <strong>für</strong> Pumpspeicherkraftwerke<br />

verläuft genau wie bei den<br />

Windkraftwerken. Bei dem deutschen Offshore-<br />

Pilotprojekt alpha ventus wurden noch beide An-<br />

102 112 (2014) Heft 3

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

tri<strong>eb</strong>svarianten eing<strong>eb</strong>aut [7]. Inzwischen gewinnt<br />

aber die Synchronmaschine mit Vollumrichter<br />

gegenüber der Asynchronmaschine mit Rotorumrichter<br />

auch hier Land: Letztere hat die Ständerwicklung<br />

an 50 Hz liegen, kann aber nicht beli<strong>eb</strong>ig<br />

vielpolig g<strong>eb</strong>aut werden <strong>und</strong> braucht deshalb<br />

dicke Getri<strong>eb</strong>e. Erstere ist dagegen von der Netzfrequenz<br />

unabhängig <strong>und</strong> kann deshalb bei mittelgroßer<br />

Polzahl mit kleinem Getri<strong>eb</strong>e oder sogar<br />

vielpolig ohne Getri<strong>eb</strong>e auskommen. Vor allem ist<br />

mit ihr das Tor weit offen zur 16 2 /3-Hz-Offshore-<br />

Windkraftübertragung [8].<br />

Das Konzept eignet sich auch <strong>für</strong> die Traktionsenergieversorgung,<br />

wenn eine Bahn mit eigenem<br />

Hochspannungsnetz die Durchleitungsentgelte<br />

<strong>für</strong> die Energieabnahme eigener Großumrichter<br />

vermeiden will. Statt diese an das 3AC-Landesnetz<br />

anzuschließen, kann sie sich an einem<br />

Gemeinschaftskraftwerk investiv beteiligen <strong>und</strong><br />

einen Generator direkt mit einem Vollumrichter<br />

<strong>für</strong> die Bahnfrequenz kombinieren. Der Generator<br />

lässt sich dabei maßschneidern, zum Beispiel mit<br />

höherer Frequenz als 50 Hz bei einem Gasturbinen-Turbosatz,<br />

mit niedrigerer bei einem langs<strong>am</strong><br />

drehenden Kaplanpropeller oder mit variabler<br />

Drehzahl <strong>und</strong> Frequenz bei einem Wasserkraftwerk<br />

mit stark schwankender Wassermenge <strong>und</strong>/<br />

oder Fallhöhe. Weil 3 000 min –1 eigentlich zu niedrig<br />

<strong>für</strong> kleine <strong>und</strong> mittelgroße Gas- <strong>und</strong> D<strong>am</strong>pfturbinen<br />

sind, könnten da<strong>für</strong> Standardgruppen<br />

<strong>für</strong> 60 Hz mit 3 600 min –1 eingesetzt werden <strong>und</strong><br />

die Leistung mit dem Umrichter auf 1 AC 16 2 /3 Hz<br />

oder 25 Hz umgewandelt werden.<br />

Literatur<br />

[1] Kuwabara, T.; Shibuya, A.; Furuta, H.; Kita, E.: Design and<br />

dyn<strong>am</strong>ic response characteristics of 400 MW adjustable<br />

speed pumped storage unit for Ohkawachi Power Station.<br />

IEEE Transactions on Energy Conversion, Volume 11,<br />

Issue 2 , June 1996.<br />

[2] Bogenrieder, W.: Moderne Pumpspeicherwerke im Gigawattbereich<br />

– Darstellung <strong>am</strong> Beispiel des PSW<br />

Goldisthal. Fraunhofer IWES (Hrsg.): Tagungsband 7.<br />

Kasseler Symposium Energie-Systemtechnik, 14.-15.<br />

November 2002.<br />

[3] ENTO-E: Network Code for Requirements for Grid<br />

Connection Applicable to all Generators (RfG). 26 June<br />

2012.<br />

[4] NN: ABB Sets World Record for NASA Wind Tunnel. Druckschrift<br />

ABB Schweiz 99/05/200/0, 3BHT490269R0001.<br />

[5] Förster, H.; Wagnitz, R.: Ein Frequenzumrichter <strong>für</strong> die<br />

Speicherpumpe im Pumpspeicher-Kraftwerk Forbach<br />

der Badenwerke. Sonderdruck aus AEG Technik Magazin<br />

4 (1993)<br />

[6] NN: Leistungsstärkster Umrichter der Welt <strong>für</strong> Pumpspeicherwerk<br />

Grimsel 2. In: ABB hydro news 2/2013,<br />

S. 3–5.<br />

[7] Be: Windenergiepark alpha ventus. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

108 (2010), H. 5, S. 226–229.<br />

[8] Erlich, I.; Fischer, W.; Braun, R.; Brakelmann, H.; Meng, X.:<br />

Dreiphasiges 16,7-Hz-System <strong>für</strong> die Übertragung von<br />

offshore-Windenergie. Teil 1: System <strong>und</strong> Komponenten,<br />

Teil 2: Simulation, Erg<strong>eb</strong>nisse <strong>und</strong> Analyse. In: ew<br />

– Magazin <strong>für</strong> Energiewirtschaft 2013, H. 11, S. 53–57;<br />

H. 12, S. 46–49. Rezension in: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 111<br />

(2013), H. 11, S. 697–698.<br />

AUTORENDATEN<br />

Dr. sc. techn. Hans Schlunegger<br />

(68), Studium Elektrotechnik ETH<br />

Zürich; zuerst bei Sécheron; 1971 bis<br />

1977 Assistent <strong>am</strong> <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> Industrielle<br />

Elektronik ETH Zürich, Promotion;<br />

bei Brown Boveri im Fachg<strong>eb</strong>iet<br />

elektrische Traktion, von 1977 bis<br />

1989 stellvertretender Obermaschineningenieur<br />

bei BLS Lötschbergbahn,<br />

danach Leiter Technik <strong>und</strong> Mitglied<br />

der Geschäftsleitung bei Jungfraubahnen.<br />

Seit 2006 Besucherführer <strong>und</strong><br />

beratender Ingenieur bei Kraftwerke<br />

Oberhasli, Projektleiter 100-MW-<br />

Vollumrichter Grimsel 2.<br />

Adresse: Kraftwerke Oberhasli AG, Grimselstr.<br />

19, 3862 Innertkirchen, Schweiz;<br />

E-Mail: hans.schlunegger@kwo.ch<br />

Dr. rer. nat. Thorsten Schütte<br />

(56), Studium Meteorologie <strong>und</strong><br />

Physik Universitäten Kiel <strong>und</strong> Uppsala,<br />

Promotion 1987; Privatdozent<br />

Universität Uppsala ab 1990; seit<br />

1987 bei verschiedenen schwedischen<br />

Unternehmen als Entwicklungsingenieur<br />

<strong>für</strong> elektrische Isolation, als Senior<br />

Scientist <strong>für</strong> Bahnstromversorgung,<br />

später <strong>für</strong> Sternpunktbehandlung,<br />

dann erneut <strong>für</strong> Bahnstromversorgung<br />

<strong>und</strong> Hochspannungstechnik,<br />

besonders Rückstromführung <strong>und</strong><br />

elektrische Isolation.<br />

Adresse: Atkins Sverige AB, Kopparbergsvägen<br />

8, 72213 Västerås,<br />

Schweden;<br />

Fon: +46 21 44014-30, Fax: -39;<br />

E-Mail:<br />

thorsten.schutte@atkinsglobal.com<br />

112 (2014) Heft 3<br />

103

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

Trennschalter <strong>für</strong> AC-<br />

Oberleitungsanlagen<br />

André Dölling, Sonja Leistner, Erlangen<br />

Die Trennschalter der Reihe Sicat ® 8WL6144 der Siemens AG <strong>für</strong> AC-Oberleitungen mit Spannungen<br />

bis 25 kV stellen Weiterentwicklungen der bewährten Baureihe 8WL6127 dar. Sie wurden auf der<br />

Basis der neuesten europäischen Normen gestaltet <strong>und</strong> geprüft. Ein wesentliches Merkmal sind die<br />

wartungsarmen Kontakte. Die Deutsche Bahn <strong>und</strong> das Eisenbahnb<strong>und</strong>es<strong>am</strong>t gaben die Baureihe <strong>für</strong><br />

die Anwendung frei.<br />

DISCONNECTORS FOR AC CONTACT LINE SYSTEMS<br />

The disconnectors of type Sicat ® 8WL6144 of Siemens AG are developments of the well proven<br />

disconnector series type Sicat 8WL6127. They have been designed and tested based on the most<br />

recent European standards. The low-maintenance contact pieces characterize these disconnectors.<br />

German Railway and Rail Authority EBA released these units for use in Germany.<br />

DISJONCTEURS POUR LEGNES AÉRIENNES DE CONTACT CA<br />

Les disjoncteurs de la série Sicat ® 8WL6144 de Siemens pour les lignes aériennes de contact CA avec<br />

des tensions jusqu’à 25 kV sont des <strong>am</strong>éliorations de la série éprouvée 8WL6127. Ils ont été conçus<br />

et testés sur la base des dernières normes européennes. Ils se distinguent not<strong>am</strong>ment par leurs<br />

contacts sans entretien. La Deutsche Bahn et l’Office fédéraux des chemins de fer ont donné leur<br />

feu vert à l’utilisation de la série.<br />

1 Einführung<br />

1.1 Hintergr<strong>und</strong><br />

In den Jahren 2010 bis 2012 überarbeitete <strong>und</strong> verbesserte<br />

die Business Unit Rail Electrification der Siemens<br />

AG ihr Produktspektrum der Schaltgeräte <strong>für</strong><br />

Oberleitungsanlagen der AC-<strong>Bahnen</strong>ergieversorgungen<br />

mit Nennspannungen bis 25 kV, zum Beispiel<br />

durch wartungsarme Kontakte.<br />

Für Wechselspannungsanlagen, ob ein- oder<br />

mehrpolig, werden Freilufttrenn- <strong>und</strong> -erdungsschalter<br />

der Baureihe Sicat 8WL6144 (Bild 1) eingesetzt.<br />

Diese Schaltgeräte wurden unter Beachtung<br />

von EN 50152-2 [1] <strong>für</strong> Nennspannungen bis<br />

25 kV, Frequenzen 16,7, 50 <strong>und</strong> 60 Hz <strong>und</strong> Nennströme<br />

bis 2,5 kA aus der Baureihe Sicat 8WL6127<br />

weiterentwickelt <strong>und</strong> Ende 2012 <strong>für</strong> die Anwendung<br />

freigeg<strong>eb</strong>en.<br />

1.2 Aufgaben <strong>und</strong> Verwendung<br />

Trennschalter dienen in Fahrleitungsanlagen aller Art<br />

zum vorwiegend lastfreien Verbinden <strong>und</strong> Trennen<br />

von Speis<strong>eb</strong>ereichen <strong>und</strong> Schaltgruppen. Im geöffneten<br />

Zustand zeigen sie eine sichtbare Trennstrecke,<br />

die Voraussetzung zur Durchführung von Instandsetzungsarbeiten<br />

ist.<br />

Bei Wechselspannungsanlagen in Tunneln, bei<br />

denen kein lastfreies Ein- <strong>und</strong> Ausschalten <strong>und</strong> kein<br />

Anordnen der Schaltelemente außerhalb des Tunnels<br />

möglich sind, sollten Lasttrennschalter mit Vakuumschaltk<strong>am</strong>mern<br />

verwendet werden.<br />

Lasttrennschalter oder Trennschalter sind häufig<br />

an Einspeisungen in die Oberleitung <strong>und</strong> in Parallelführungen<br />

zu Streckentrennungen <strong>und</strong> -trennern<br />

angeordnet. In Einspeisungen in Ladegleise oder<br />

Instandhaltungsstätten werden die Trennschalter<br />

meist mit Erdkontakten zum Bahnerden der Oberleitung<br />

ausgerüstet.<br />

Spezielle Erdungsschalter 8WL6144-1A (Bild 2),<br />

auch Erdungstrennschalter genannt, werden in automatisierten<br />

Erdungsanlagen wie Sicat AES [2] eingesetzt,<br />

die nach Freischalten der Oberleitung diese<br />

Bahnerden.<br />

Trennschalter werden weit überwiegend elektrisch<br />

angetri<strong>eb</strong>en <strong>und</strong> ferngesteuert. Die Schalterfernantri<strong>eb</strong>e<br />

Sicat 8WL6243; -44, -53 <strong>und</strong> -54 [3]<br />

übertragen die eingeleitete Kraft über ein Gestänge<br />

nahezu verlustfrei an die Schaltelemente. Handbetätigte<br />

Schaltgeräte unterscheiden sich von mit Motor<br />

betri<strong>eb</strong>enen nur in der Art der Krafteinbringung<br />

ohne Motor von Hand.<br />

Universell einsetzbare Trennschalter zeichnen sich<br />

durch geringere Fertigungs- <strong>und</strong> Lagerkosten <strong>und</strong><br />

einheitliche Vorgaben <strong>für</strong> Planung, Errichtung <strong>und</strong><br />

Instandhaltung der Oberleitungsanlagen aus.<br />

104 112 (2014) Heft 3

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

Bild 2:<br />

AC-25-kV-Erdungsschalter Sicat 8WL6144-1A.<br />

1 Hauptkontakt<br />

2 Stützisolator Sicat 8WL3078-3D<br />

3 Isolatorersatz<br />

Bild 1:<br />

AC-25-kV-Trennschalter ohne Erdkontakt Sicat 8WL6144-0<br />

(alle Fotos: Siemens).<br />

1 Hauptkontakt mit Kontaktmesser <strong>und</strong> -feder<br />

2 Anschlusslasche<br />

3 Lichtbogenhörner<br />

4 Stützisolatoren Sicat 8WL3078-3D<br />

5 Gr<strong>und</strong>sockel<br />

6 Schwenkh<strong>eb</strong>el<br />

7 Gr<strong>und</strong>platte<br />

2 Anforderungen<br />

2.1 Anlagen- <strong>und</strong> umweltbedingte<br />

Anforderungen<br />

Wechselstrom-Oberleitungstrennschalter der Reihe<br />

Sicat 8WL6144 (Bild 1) <strong>für</strong> Freiluftanlagen erfüllen<br />

die technischen Anforderungen nach EN 50152-2<br />

[1] <strong>und</strong> EN 50119 [4] sowie die umg<strong>eb</strong>ungsbedingten<br />

Anforderungen nach EN 50125-2 [5]. Die Bemessungswerte<br />

<strong>und</strong> Vorgaben <strong>für</strong> Prüfungen erfüllen<br />

die Vorgaben aus EN 62271-1 [6], EN 62271-102 [7]<br />

<strong>und</strong> EN 62271-103 [8]. Ergänzungen zu diesen generischen<br />

Anforderungen sind in diesem Abschnitt<br />

aufgeführt. Sie leiten sich auch aus EN 50163 [9]<br />

<strong>und</strong> EN 50124-1 [10] ab.<br />

Für die Schalter wurde gefordert:<br />

• Verwendbarkeit <strong>für</strong> alle in AC-<strong>Bahnen</strong> vorkommenden<br />

Spannungen <strong>und</strong> Ströme<br />

• Eignung <strong>für</strong> die Umg<strong>eb</strong>ungstemperaturen -45 °C<br />

bis +45 °C <strong>und</strong> Eisansätze bis 10 mm Dicke<br />

• Unempfindlichkeit gegen Vandalismus<br />

• Montagefre<strong>und</strong>lichkeit durch geringes Gewicht<br />

<strong>und</strong> bruchsichere Werkstoffe, insbesondere <strong>für</strong><br />

Isolatoren<br />

• Verringerung der L<strong>eb</strong>enszykluskosten gegenüber<br />

vorhandenen Ausführungen durch wartungsarme<br />

Kontaktsätze<br />

• hohe Verfügbarkeit <strong>und</strong> Betri<strong>eb</strong>szuverlässigkeit<br />

Mehrere der genannten Ziele sind bei den Geräten<br />

der Siemens AG langjähriger Standard, so der universelle<br />

Einsatz unter allen klimatischen <strong>und</strong> elektrischen<br />

Bedingungen sowie die Verwendung von 25-kV-Verb<strong>und</strong>isolatoren<br />

der Reihe Sicat 8WL3078 [11].<br />

112 (2014) Heft 3<br />

105

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

Bild 3:<br />

AC-25-kV-Trennschalter Sicat 8WL6144-0, Anordnung auf<br />

Mastspitze mit Speisung des Oberleitungskettenwerks über<br />

Schalterfallleitungen.<br />

1 Trennschalter Sicat 8WL6144-0<br />

2 Schalterfallleitungen<br />

3 Schalterfernantri<strong>eb</strong> Sicat 8WL6253-0A<br />

2.2 <strong>Elektrische</strong> Anforderungen<br />

Aus den aufgeführten Normen <strong>und</strong> Vorgaben der<br />

Bahnverwaltungen <strong>für</strong> universell einsetzbare AC-<br />

Trennschalter <strong>für</strong> Oberleitungsanlagen lassen sich<br />

die elektrischen Anforderungen ableiten:<br />

• Nennspannung U n 25 kV<br />

• Bemessungsspannung U Ne 27,5 kV<br />

• Bemessungs-Isolationsspannung U Nm 36 kV<br />

• Bemessungs-Stoßspannung U Ni zur Erde 250 kV<br />

<strong>und</strong> über die Trennstrecke 290 kV<br />

• Bemessungskurzzeit-Stehwechselspannung,<br />

beregnet U d zur Erde 95 kV <strong>und</strong> über die Trennstrecke<br />

110 kV<br />

• Bemessungs-Kurzzeitstrom I k 40 kA<br />

• Bemessungs-Stoßstrom I p 100 kA<br />

• Bemessungs-Kurzschlussdauer t k 1 s<br />

• Bemessungs-Betri<strong>eb</strong>sstrom I n 1,7 bis 2,5 kA<br />

• Eingeschränktes Bemessungs-Ausschaltvermögen<br />

beim Schalten im Notfall 1,7 kA<br />

• Bemessungsfrequenz f r 16,7, 50 <strong>und</strong> 60 Hz<br />

Während Trennschalter in DC-Nahverkehrsanlagen<br />

oft in Höhe des Fahrdrahtes angeordnet werden, befinden<br />

sich Trennschalter bei AC-<strong>Bahnen</strong> meist auf<br />

dem Mastkopf <strong>und</strong> sind über Schalterfallleitungen<br />

mit der Oberleitung verb<strong>und</strong>en (Bild 3). D<strong>am</strong>it sind<br />

die Trennschalter in AC-Anlagen stärker Blitzeinschlägen<br />

ausgesetzt. Die Ausführung der Trennschalter,<br />

die Materialauswahl <strong>und</strong> die Isolationskoordination<br />

müssen darauf abzielen, dass die nicht vermeidbaren<br />

Überspannungen keine nachhaltige Beschädigung<br />

der Isolatoren verursachen.<br />

In AC-Netzen ist es wegen der Unterwerksabstände<br />

wichtig, einzelne Schaltgruppen der Oberleitung<br />

ohne Betätigung der Leistungsschalter in den<br />

Schaltanlagen spannungsfrei schalten zu können,<br />

um großräumige Betri<strong>eb</strong>sunterbrechungen wegen<br />

Instandhaltungsarbeiten oder in Notfällen zu vermeiden.<br />

Der dabei über den Trennschalter fließende<br />

Betri<strong>eb</strong>sstrom muss in solchen Fällen getrennt werden<br />

können. Zum Vermeiden eines Abbrandes an<br />

den Hauptkontakten wird ähnlich dem Prinzip eines<br />

Leistungsschalters ein N<strong>eb</strong>enschlusspfad über die<br />

Lichtbogenhörner während des Ausschaltens aktiv.<br />

Beim Auftrennen der elektrischen Verbindung entsteht<br />

ein Lichtbogen, dessen Länge infolge des sich<br />

öffnenden Schalters <strong>und</strong> des thermischen Auftri<strong>eb</strong>s<br />

zunimmt <strong>und</strong> der bei Unterschreitung der elektrischen<br />

Brennbedingungen erlischt. Die Trennschalter<br />

erfüllen dennoch nicht die Anforderungen <strong>für</strong><br />

Lasttrennschalter nach EN 50152-2. Ist kein Raum<br />

<strong>für</strong> das Lichtbogenlöschen verfügbar, zum Beispiel<br />

in Tunneln, müssen alternative Anordnungen oder<br />

Lasttrennschalter mit Vakuumschaltk<strong>am</strong>mern verwendet<br />

werden.<br />

Um eine kompaktere Bauweise eines Trennschalters<br />

zu erreichen, kann von der nach EN 50124-1<br />

empfohlenen Mindest-Luftstrecke 480 mm nach<br />

unten abgewichen werden, wenn durch elektrische<br />

Prüfungen nachgewiesen wird, dass die Blitzstoßspannung<br />

250 kV ertragen wird.<br />

2.3 Mechanische <strong>und</strong> betri<strong>eb</strong>liche<br />

Anforderungen<br />

Die mechanischen Anforderungen <strong>für</strong> AC-Trennschalter<br />

lassen sich aus dem elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong><br />

mit Fahrleitungen ableiten:<br />

• Schaltbarkeit durch Hand- <strong>und</strong> Schalterfernantri<strong>eb</strong>e<br />

mit 200 mm Schalthub, bis 1 kN Schaltkraft<br />

<strong>und</strong> typischerweise unter 100 Schaltspielen<br />

pro Jahr<br />

• Kompatibilität zu vorhandenen Schaltgestängen,<br />

Anordnungen bis drei Schalter je Mast, Traversen<br />

<strong>und</strong> Materialien<br />

• Unempfindlichkeit gegen Transportbelastungen<br />

• geringes Gewicht <strong>und</strong><br />

• Austauschbarkeit von Verschleiß- <strong>und</strong> Ersatzteilen<br />

vor Ort<br />

Für die Kompatibilität mit Trennschaltern in bestehenden<br />

Anlagen war es notwendig, Schalthub,<br />

Schaltkräfte <strong>und</strong> Schnittstellengeometrie beizube-<br />

106 112 (2014) Heft 3

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

Bild 4:<br />

AC-25-kV-Trennschalter mit Erdkontakt Sicat 8WL6144-1.<br />

1, 2 Lichtbogenhorn 6 Schwenksockel<br />

3a, 3b Schutzdach<br />

7 Gr<strong>und</strong>sockel<br />

4a Hauptkontaktsatz 8 Gr<strong>und</strong>platte<br />

4b Erdkontaktsatz 9 Erdkontaktmesser<br />

5 Silikon-Verb<strong>und</strong>isolator<br />

mit -stütze<br />

Bild 5:<br />

AC-25-kV-Trennschalter in Bipol-Anordnung Sicat 8WL6144-2.<br />

1 Trennschalter<br />

3 Antri<strong>eb</strong>swelle<br />

2 Schwenksockel mit Flansch<br />

4 Schwenkh<strong>eb</strong>el<br />

halten. Die verwendeten Werkstoffe sind entsprechend<br />

den Umg<strong>eb</strong>ungsbedingungen <strong>und</strong> mit den<br />

verwendeten Werkstoffen der Oberleitung kompatibel<br />

auszuwählen.<br />

In Hallen, Instandhaltungsanlagen <strong>und</strong> Systemwechselbahnhöfen<br />

kommen zwischen 100 Schaltungen<br />

je Jahr <strong>und</strong> 50 Schaltungen je Tag vor.<br />

Wegen des Schaltens unter Last <strong>und</strong> der Stromzuführung<br />

zu den Oberleitungen über Schalterfallleitungen<br />

lassen sich auf einem Mastkopf höchstens<br />

zwei Schalter anordnen. Bei Mehrspannungsanlagen<br />

sind die Trennschalter möglichst synchron zu betätigen<br />

<strong>und</strong> das Überschlagen von Lichtbögen durch<br />

typischerweise 1,5 m Mindestabstand zu vermeiden.<br />

Für die Feineinstellung der Einlauftiefe des Schaltmessers<br />

in den Kontakt entwickelte Siemens 2010<br />

die Einstellmuffe Sicat 8WL6229-0 <strong>für</strong> Gestänge aus<br />

3<br />

/4 ‘‘ -Stahlrohren, die das Lösen der Gestänge- <strong>und</strong><br />

Befestigungskomponenten zum Einstellen unnötig<br />

macht. Im Netz der DB AG wird dieses Muffe nach<br />

der Zeichnung Ebs 09.10.04 [12] verwendet.<br />

3 Konstruktive Gestaltung<br />

<strong>und</strong> Eigenschaften der<br />

AC-Trennschalter<br />

3.1 Aufbau <strong>und</strong> Varianten<br />

Ausgehend von den im Abschnitt 2 dargestellten<br />

Anforderungen wurde <strong>für</strong> die Trennschalter <strong>für</strong> AC-<br />

Anlagen ein Gr<strong>und</strong>typ entwickelt, aus dem die Varianten<br />

abgeleitet werden können:<br />

• Trennschalter ohne Erdkontakt Sicat 8WL6144-0,<br />

Bild 1<br />

• Trennschalter mit Erdkontakt Sicat 8WL6144-1,<br />

Bild 4<br />

• Erdungsschalter mit Einlaufüberwachung<br />

mit dem Sicherheitsintegrationslevel (SIL) 1<br />

Sicat 8WL6144-1A, Bild 2<br />

• Bipoltrennschalter ohne Erdkontakt<br />

Sicat 8WL6144-2, Bild 5<br />

• Bipoltrennschalter mit Erdkontakt<br />

Sicat 8WL6144-3<br />

112 (2014) Heft 3<br />

107

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

Diese aus einem Baukasten generierbaren Schaltervarianten<br />

decken alle g<strong>eb</strong>räuchlichen Anwendungsfälle<br />

ab. Anordnungen <strong>für</strong> Mehrspannungsanlagen<br />

lassen sich anlagenspezifisch aus den Trennschaltern<br />

Sicat 8WL6144-0 <strong>und</strong> -1 zus<strong>am</strong>menstellen.<br />

Auf einem Gr<strong>und</strong>sockel aus Aluminium sind die<br />

Aufnahme <strong>für</strong> den festen Isolator <strong>und</strong> der Schwenkteil<br />

mit der Aufnahme des beweglichen Isolators<br />

montiert. Für Ausführungen mit Erdkontakt wird<br />

die Erdkontaktstütze mit dem Erdkontaktmesser<br />

<strong>am</strong> Gr<strong>und</strong>sockel angeschraubt. Für Anwendungen<br />

in Mehrspannungsanlagen ist der Schwenkh<strong>eb</strong>el<br />

<strong>für</strong> den Gestängeanschluss an einer gemeins<strong>am</strong>en<br />

Antri<strong>eb</strong>swelle befestigt. Die Kontakte sind jeweils<br />

direkt mit der Armatur <strong>am</strong> Isolatorkopf verschraubt<br />

<strong>und</strong> werden durch ein Schutzdach vor Witterungseinflüssen<br />

geschützt. Beide Lichtbogenhörner sind<br />

an je einem Teil des Hauptkontaktes angeordnet<br />

<strong>und</strong> kontaktieren sich nur während des Schaltens in<br />

einem N<strong>eb</strong>enschluss. Sie sorgen d<strong>am</strong>it <strong>für</strong> ein sicheres<br />

Verlöschen des bei Kontakttrennung entstehenden<br />

Lichtbogens.<br />

Beim Erdungsschalter Sicat 8WL6144-1A (Bild 2)<br />

ersetzt eine metallene, feste Säule den Isolator. Im<br />

eingelaufenen Zustand wird die Oberleitung mit der<br />

Erde verb<strong>und</strong>en. Der Schaltzustand wird dadurch visuell<br />

eindeutig <strong>und</strong> nachvollziehbar angezeigt. Dieser<br />

Zustand wird auch über die Einlaufüberwachung<br />

Sicat DMS an die Steuerung übertragen. Die Anlagensteuerung<br />

visualisiert unter Berücksichtigung<br />

weiterer Anlagenpar<strong>am</strong>eter den geerdeten <strong>und</strong> gesicherten<br />

Zustand des Oberleitungsabschnitts.<br />

Mit Hilfe eines Trennschalters Sicat 8WL6144-0<br />

ohne <strong>und</strong> eines Schalters Sicat 8WL6144-1 mit Erdkontakt<br />

kann mit einem Koppelmechanismus beider<br />

Gestänge ein Dreistellungstrenner mit den Stellungen<br />

EIN / NEUTRAL / GEERDET realisiert werden. Die<br />

Schaltermechanik stellt sicher, dass eine Verbindung<br />

der Einspeisung mit der Erde nicht möglich ist.<br />

3.2 Konstruktion<br />

Maße <strong>und</strong> Kompatibilität<br />

Die Gr<strong>und</strong>maße der seit 2001 gelieferten Trennschalter<br />

Sicat 8WL6127 [13] wurden bei der Nachfolgeserie<br />

Sicat 8WL6144 nur unwesentlich geändert. Die<br />

Schnittstellen <strong>für</strong> die mechanischen Befestigungen<br />

<strong>und</strong> die elektrischen Anschlüsse wurden beibehalten.<br />

Die Kompatibilität zu den Vorgängerprodukten<br />

besteht also <strong>und</strong> ein Austausch gegen Schalter der<br />

neuen Baureihe ist gewährleistet.<br />

Der 1200 mm lange Kriechweg an den Isolatoren<br />

<strong>und</strong> die Luftstrecken 460 mm zwischen den Kontakten<br />

<strong>und</strong> 420 mm zwischen unter Spannung stehenden<br />

<strong>und</strong> geerdeten Teilen sichern eine ausreichende<br />

Isolation unter allen Betri<strong>eb</strong>sbedingungen.<br />

Kontaktsatz<br />

Der neu entwickelte Kontaktsatz besteht nicht mehr<br />

aus zwei parallel angeordneten Einzelsätzen sondern<br />

aus einem Federkontakt mit acht Fingern aus Kupfer,<br />

die bei eingelaufenem Kontaktmesser zu einer<br />

sicheren Führung der Ströme führen. Das Ein- oder<br />

Nachjustieren der Kontakte ist anders als bei den<br />

Vorgängerausführungen nicht mehr erforderlich. Die<br />

Stromtragfähigkeit kann durch die Anzahl der Kontaktfinger<br />

den Anforderungen angepasst werden.<br />

Die Anschlussfahne <strong>für</strong> die Leiteranschlüsse ist<br />

beidseitig montierbar, kann an die Bedürfnisse der<br />

Anlage angepasst werden <strong>und</strong> erlaubt Leiteranschlüsse<br />

mit geraden Kabelschuhen von beiden Seiten.<br />

Der Kontaktsatz wird über Cupal-Bleche direkt an<br />

den Armaturen der Isolatoren angeschraubt. Auf der<br />

Rückseite dieser Verschraubung werden die Lichtbogenhörner<br />

befestigt, wobei der Kontaktsatz nicht<br />

gelöst werden muss.<br />

Alle Komponenten des Kontakts sind standardmäßig<br />

versilbert. Die Kontaktmesser <strong>und</strong> -finger sind<br />

wie bei den DC-3-kV-Trennschaltern [14] zusätzlich<br />

mit Silbergraphit beschichtet. Die wegen der selbstschmierenden<br />

Eigenschaften fettfreien Kontakte erfordern<br />

keine Wartung.<br />

Lichtbogenhörner<br />

Die Lichtbogenhörner aus Kupferdraht mit Wolfr<strong>am</strong>spitzen<br />

wurden weitgehend unverändert von<br />

der Schalterreihe Sicat 8WL6127 übernommen. Die<br />

elektrischen Prüfungen <strong>und</strong> die Betri<strong>eb</strong>serfahrungen<br />

bestätigen die Verschleißbeständigkeit <strong>und</strong> Lichtbogenlöscheigenschaften<br />

dieser Lichtbogenhörner. In<br />

r<strong>und</strong> zwölf Jahren Einsatz wurden keine Lichtbogenhörner<br />

nachbestellt.<br />

Lichtbogenhörner aus Edelstahl kosten zwar weniger,<br />

können aber den Lichtbogen nicht wiederholt<br />

löschen <strong>und</strong> wegen der geringeren elektrischen Leitfähigkeit<br />

die Lichtbogenfußpunkte auch nicht immer<br />

nach oben führen. Beim Löschvorgang entstehen<br />

Funken aus glühenden Metallteilen, die eine Brandgefahr<br />

darstellen.<br />

Zukünftige Weiterentwicklungen betreffen neue<br />

Materialen <strong>für</strong> die Spitzen der Lichtbogenhörner,<br />

wie ODS-Kupferlegierung (ODS, Oxide dispersion<br />

strengthened/oxid-dispersionsverfestigt), die bereits<br />

gute Erg<strong>eb</strong>nisse <strong>für</strong> DC-Anwendungen gezeigt haben.<br />

Isolatoren<br />

Der Silikon-Verb<strong>und</strong>isolator der Reihe Sicat 8WL3078<br />

erreicht mit 138 mm Schirmdurchmesser über<br />

1 200 mm Kriechweg. Die ges<strong>am</strong>te Luftstrecke des<br />

Isolators ist größer als die geforderten 420 mm. Län-<br />

108 112 (2014) Heft 3

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

gere Kriechwege nach K<strong>und</strong>enanforderungen können<br />

durch zusätzliche Schirme erfüllt werden. Die<br />

Maße des Trennschalters bleiben dabei gleich.<br />

Die Armaturen der Isolatoren wurden aus Aluminiumlegierung<br />

neu gestaltet. Durch die hohe Maßhaltigkeit<br />

konnte auf zusätzliche Einstellmöglichkeiten<br />

<strong>für</strong> die Montage der Kontakte verzichtet werden.<br />

Die Isolatorarmatur <strong>am</strong> geerdeten Ende ist einfach<br />

montier- <strong>und</strong> austauschbar <strong>und</strong> sichert einen langzeitstabilen<br />

Halt in den Sockeln.<br />

Für die Schalterstellungsüberwachung Sicat<br />

DMS wurde ein Isolator mit einer Lichtwellenleiterdurchführung<br />

<strong>für</strong> die optische Stellungsmeldung<br />

entwickelt [15; 16]. In einen Kanal in der Längsachse<br />

der Isolatoren werden Adern des Lichtwellenleiters<br />

eingezogen <strong>und</strong> danach der Kanal elektrisch<br />

isolierend vergossen.<br />

Schwenk- <strong>und</strong> Gr<strong>und</strong>sockel<br />

Die beiden Sockel nehmen die Isolatoren der festen<br />

<strong>und</strong> beweglichen Schaltsäule auf. In den bisherigen<br />

Ausführungen der Reihe Sicat 8WL6127 wurden die<br />

Isolatoren über je drei Ringschneidschrauben gehalten<br />

<strong>und</strong> konnten d<strong>am</strong>it ausgerichtet werden. Bei der<br />

neuen Ausführung werden die Isolatoren ähnlich einem<br />

Topf befestigt <strong>und</strong> nur mit einer Schraube über<br />

Formschluss verdrehsicher geklemmt <strong>und</strong> ausgerichtet.<br />

Die Trockenlagerung der Schwenksockelachse<br />

der Schalterreihe 8WL6127 hat sich bewährt <strong>und</strong><br />

wurde beibehalten.<br />

Gr<strong>und</strong>platte<br />

Bild 6:<br />

Einlaufüberwachung Sicat 8WL61 <strong>für</strong> DC- <strong>und</strong> AC-15- <strong>und</strong><br />

25- kV-Trennschalter.<br />

1 Trennschalter<br />

2 Magneteinheit<br />

3 Sensoreinheit<br />

Auf der Gr<strong>und</strong>platte werden der Schwenk- <strong>und</strong><br />

Gr<strong>und</strong>sockel <strong>und</strong> der optionale Erdkontakt aufg<strong>eb</strong>aut.<br />

Der Trennschalter wird dann mit zwei M16-<br />

Schrauben auf einer Schaltertraverse <strong>am</strong> Mastkopf<br />

befestigt. Anlagenspezifische Anforderungen können<br />

bei der Gestaltung der Gr<strong>und</strong>platte berücksichtigt<br />

werden.<br />

Statt des bisherigen feuerverzinkten U-100-Profils<br />

wird ein Strangpress-Rechteckprofil aus Aluminiumlegierung<br />

verwendet, das geringeres Gewicht <strong>und</strong><br />

höhere Torsionssteifigkeit aufweist. In einzelnen Fällen<br />

könnten im Profil mit 47 mm Innenhöhe kleine<br />

Vögel nisten oder dieses als Schlafplatz nutzen. Offensichtlich<br />

ist jedoch, dass es sich hier durchwegs<br />

um Vögel unterhalb Starengröße handeln würde.<br />

Somit ist die Gefahr einer Überbrückung eines Isolators<br />

durch diese Vögel in diesem Bereich auszuschließen.<br />

Nach zweijähriger Betri<strong>eb</strong>serprobung an<br />

zwei Einbauorten wurde keine Nutzung der Gr<strong>und</strong>platte<br />

als Vogelbrutstätte festgestellt. Es ist somit<br />

von keiner Gefährdung <strong>und</strong> Beeinflussung der Vögel<br />

auszugehen. Dem Vogelschutz nach B<strong>und</strong>esnaturschutzgesetz<br />

[17] <strong>und</strong> der Vogelschutzrichtlinie der<br />

Europäischen Union [18] ist d<strong>am</strong>it Genüge getan.<br />

3.3 Einlaufüberwachung<br />

Die Einlaufüberwachung Sicat DMS [15] gibt es in<br />

den beiden Ausführungen Sicat 8WL6144-7 ohne Sicherheitsbewertung<br />

<strong>und</strong> Sicat 8WL6144-7D (Bild 6)<br />

mit dem Sicherheitsintegrationslevel 1. Sie unterscheiden<br />

sich durch einen zusätzlichen Sensor, der<br />

innerhalb des Sensorgehäuses eing<strong>eb</strong>aut ist <strong>und</strong> die<br />

gewünschte Red<strong>und</strong>anz darstellt.<br />

Dank der Baukastentechnik ist die Einlaufüberwachung<br />

an alle Ausführungen der Schalterserie<br />

Sicat 8WL6144 anbau- oder nachrüstbar. Die Hauptkomponenten<br />

Sensor <strong>und</strong> Magnet werden über Befestigungswinkel<br />

an die Gr<strong>und</strong>- <strong>und</strong> Schwenksockel<br />

ang<strong>eb</strong>aut. Das Sensorkabel wird zugentlastet <strong>und</strong><br />

führt entweder zur im Schalterfernantri<strong>eb</strong> integrierten<br />

oder zur extern angeordneten Auswerteeinheit.<br />

Durch die konstruktiv geg<strong>eb</strong>ene, geometrisch konstante<br />

Drehbewegung des Schwenksockels lässt sich<br />

zuverlässig auf die Einlauftiefe des Kontaktmessers<br />

oder auf die Luftstrecke schließen. Bild 7 zeigt einen<br />

Erdungsschalter Sicat 8WL6144-1A mit Einlaufüberwachung<br />

Sicat 8WL6144-7D (SIL 1).<br />

112 (2014) Heft 3<br />

109

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

Bild 7:<br />

Erdungsschalter Sicat 8WL6144-1A mit Einlaufüberwachung<br />

Sicat 8WL6144-7D (SIL 1).<br />

1 Hauptkontakt mit Kontaktmesser <strong>und</strong> -feder<br />

2 Anschlusslasche<br />

3 Isolatorersatz<br />

4 Stützisolator Sicat 8WL3078-3D<br />

5 Gr<strong>und</strong>sockel<br />

6 Schwenkh<strong>eb</strong>el<br />

7 Gr<strong>und</strong>platte<br />

8 Einlaufüberwachung Sicat 8WL6144-7D, SIL 1<br />

4 Typprüfungen <strong>und</strong><br />

Betri<strong>eb</strong>serprobungen<br />

Im Zuge der Produktentwicklung wurden alle in<br />

EN 50152-2 aufgeführten Typprüfungen durchgeführt<br />

<strong>und</strong> bestanden. Im Siemens Fahrleitungslabor<br />

in Ludwigshafen <strong>und</strong> <strong>am</strong> Siemens-Standort Erlangen<br />

wurden Maß- <strong>und</strong> Funktionskontrollen, Messungen<br />

der Schaltkräfte <strong>und</strong> Schalthäufigkeitsprüfungen <strong>für</strong><br />

die Klasse 2 nach EN 50152-2 an Schaltern in Ein<strong>und</strong><br />

Bipolausführung durchgeführt. Die gemessenen<br />

maximalen Schaltkräfte lagen zwischen 0,8 <strong>und</strong><br />

1,0 kN bei Einpolausführung. Während der Schalthäufigkeitsprüfungen<br />

wurde auch der Verschleiß der<br />

Kontakte gemessen. Bis 50 000 Schaltspiele nahm<br />

die Schichtdicke im Durchschnitt um r<strong>und</strong> 2 μm ab.<br />

Lokale Maxima bis 10 μm wurden registriert. Der<br />

höchste Materialabtrag wurde im Mittel bereits nach<br />

r<strong>und</strong> 3 000 Schaltspielen erreicht. Weitere Schaltspiele<br />

führten zu keiner signifikanten Verschleißzunahme.<br />

Bei den elektrischen Typprüfungen wurden die<br />

dielektrischen Eigenschaften, die Kurzzeitstrom-,<br />

Erwärmungs- <strong>und</strong> Ausschaltbelastbarkeit bei Betri<strong>eb</strong>sstrom<br />

gemessen. Die dielektrischen Prüfungen<br />

wiesen, wie in Abschnitt 2.3 gefordert, die Spannungsfestigkeit<br />

<strong>für</strong> unterschiedliche Spannungsformen<br />

<strong>und</strong> -bedingungen sowie unterschiedliche<br />

Schaltzustände nach.<br />

Kurzschlussprüfungen müssen mit realistischen<br />

Nachbildungen die Leitungsanschlüsse <strong>und</strong> Montag<strong>eb</strong>edingungen<br />

<strong>am</strong> Mast durchgeführt werden.<br />

In einem zertifizierten Prüflabor wurde die Kurzzeitbelastbarkeit<br />

mit 40 kA <strong>für</strong> 1 s Dauer mit dem Stoßstromfaktor<br />

2,5 nachgewiesen. Der Kontaktsatz bestand<br />

diese Prüfung ohne Abbrandspuren.<br />

Wegen der Abhängigkeit des Lichtbogenverhaltens<br />

vom Strom sind Prüfungen der Ausschaltfähigkeit<br />

im ges<strong>am</strong>ten Strombereich erforderlich. Je drei<br />

Prüfungen mit Strömen 100 A, 500 A, 1 000 A <strong>und</strong><br />

1 700 A bestätigten die Ausschaltfähigkeit im ges<strong>am</strong>tem<br />

Bereich.<br />

Zum Nachweis des Abbrands der Wolfr<strong>am</strong>spitzen<br />

bei 1 700 A Strom <strong>und</strong> 25 kV Spannung wurden<br />

fünf Prüfungen durchgeführt. Der Trennschalter<br />

wurde mit realistischen Schaltzeiten unter Last geöffnet<br />

(Bild 8). Nach fünf Prüfungen brannten die<br />

Wolfr<strong>am</strong>spitzen um weniger als 10 mm ab. Mit den<br />

Erfahrungen bei den Prüfungen der Trennschalter<br />

Sicat 8WL6127 mit baugleichen Lichtbogenhörnern<br />

ergibt sich durch Extrapolation, dass bei 15<br />

Ausschaltungen der Abbrand der Wolfr<strong>am</strong>spitzen<br />

unter 30 mm bleibt. Die Anforderungen an die<br />

Ausschaltstrombelastbarkeit nach Abschnitt 2.2<br />

werden also auch erfüllt.<br />

Die Vereisungsprüfungen nach EN 62271-102 [7]<br />

wiesen sowohl das zuverlässige Ein- <strong>und</strong> Ausschalten<br />

bei 10 mm Eisdicke nach.<br />

Die Funktion bei den niedrigen <strong>und</strong> hohen<br />

Grenztemperaturen wurde in der Klimak<strong>am</strong>mer<br />

nachgewiesen.<br />

Dem Abschluss der Typprüfungen <strong>und</strong> der Freigabe<br />

der Schalter folgte eine zweijährige Betri<strong>eb</strong>serprobung<br />

bei der DB AG an zwei Standorten mit<br />

unterschiedlichen Schalthäufigkeiten südwestlich<br />

von Berlin. Nach erfolgreicher Erprobung der Schalterbaureihe<br />

8WL6144 gab die DB AG Anfang August<br />

2013 das Produkt frei <strong>und</strong> das Eisenbahnb<strong>und</strong>es<strong>am</strong>t<br />

(EBA) erteile die Typzulassung. Zulassungen <strong>für</strong> die<br />

Nutzung der Schalterbaureihe bei anderen <strong>Bahnen</strong><br />

werden, falls notwendig, angestr<strong>eb</strong>t.<br />

5 Anwendungsmerkmale <strong>und</strong><br />

K<strong>und</strong>ennutzen<br />

Seit 2001 wurden r<strong>und</strong> zwölftausend Trennschalter<br />

der Serie Sicat 8WL6127 ausgeliefert. Die Schalter<br />

110 112 (2014) Heft 3

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

erwiesen sich als robust, zuverlässig <strong>und</strong> <strong>für</strong> den Einsatz<br />

als Trennschalter in AC-Bahnstromversorgungsanlagen<br />

voll geeignet. Dies wird auch von der Nachfolg<strong>eb</strong>aureihe<br />

Sicat 8WL6144 erwartet.<br />

Die weiter entwickelte Schalterbaureihe zeichnet<br />

sich aus durch:<br />

• eine universell einsetzbare Bauweise mit <strong>und</strong><br />

ohne Erdkontakt, Ein- <strong>und</strong> Bipolausführungen<br />

<strong>und</strong> Erdungsschalter <strong>für</strong> alle üblichen AC-Bahnspannungen,<br />

Betri<strong>eb</strong>s- <strong>und</strong> Kurzschlussströme<br />

• Kompatibilität mit allen gängigen Schaltertraversen,<br />

Schaltergestängen <strong>und</strong> Schalterantri<strong>eb</strong>en<br />

mit 200 mm Schalthub<br />

• Wartungsarmmut durch fettfreien Kontaktsatz<br />

mit dauerhaft selbstschmierender Silbergraphitbeschichtung<br />

• hohe Stromtragfähigkeit bis 2,5 kA <strong>und</strong> Umweltresistenz<br />

durch versilberte Kontakte<br />

• gutes Lichtbogenlöschvermögen beim Ausschalten<br />

von Betri<strong>eb</strong>sströmen bis 1,7 kA<br />

• hohe elektrische Durchschlagfestigkeit U Ni bis<br />

250 kV<br />

• Kriechstromfestigkeit durch Kriechwege größer<br />

1 200 mm mit der Vergleichszahl der Kriechwegbildung<br />

CTI größer 600 (CTI, Comparative<br />

Tracking Index) <strong>und</strong> Überspanungskategorie OV4<br />

nach EN 50124-1 [10]<br />

• lange L<strong>eb</strong>ensdauer durch korrosionsbeständige<br />

Werkstoffe <strong>und</strong> schmutz- <strong>und</strong> wasserabweisende<br />

Oberflächen der Isolatoren<br />

• Montagefre<strong>und</strong>lichkeit <strong>und</strong> Vandalismusresistenz<br />

durch bruchsichere Isolatoren<br />

• Konstruktion, Fertigung <strong>und</strong> Prüfung nach den<br />

neuesten europäischen Normen<br />

• Typzulassung durch das Eisenbahnb<strong>und</strong>es<strong>am</strong>t<br />

(EBA)<br />

• Eignung <strong>für</strong> die Einlaufüberwachung Sicat DMS<br />

In der online erhältlichen Produktinformation [19]<br />

<strong>für</strong> die Serie Sicat 8WL6144 sind die technischen Eigenschaften<br />

zus<strong>am</strong>mengefasst.<br />

Literatur + Links<br />

[1] EN 50152-2:2013-07: Bahnanwendungen – Ortsfeste<br />

Anlagen – Besondere Anforderungen an Wechselstrom-<br />

Schalteinrichtungen – Teil 2: Trennschalter, Erdungsschalter<br />

<strong>und</strong> Lastschalter mit einer Nennspannung größer<br />

als 1 kV.<br />

[2] Dölling, A.; Focks, M.; Gumberger, G.: Fahrleitungserdung<br />

– automatisiert mit Sicat ® AES. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

111 (2013), H. 3, S. 172–184.<br />

[3] http://w3.siemens.com/smartgrid/global/de/produktesysteme-loesungen/bahnelektrifizierung/fahrleitungen/<br />

Documents/8WL6243ff_PI_121_00.pdf.<br />

[4] EN 50119:2010-05: Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen<br />

– Oberleitungen <strong>für</strong> den elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong>.<br />

Bild 8:<br />

Trennschalter Sicat 8WL6144-0 während der Ausschaltung von 1,7 kA bei AC 25 kV 50 Hz.<br />

[5] EN 50125-2:2010-11: Bahnanwendungen – Umweltbedingungen<br />

<strong>für</strong> Betri<strong>eb</strong>smittel – Teil 2: Ortsfeste elektrische<br />

Anlagen.<br />

[6] EN 62271-1:2009-08: Hochspannungs-Schaltgeräte<br />

<strong>und</strong> -Schaltanlagen – Teil 1: Gemeins<strong>am</strong>e Bestimmungen.<br />

[7] EN 62271-102:2012-06: Hochspannungs-Schaltgeräte<br />

<strong>und</strong> -Schaltanlagen – Teil 102: Wechselstrom-Trennschalter<br />

<strong>und</strong> Erdungsschalter.<br />

[8] EN 62271-103:2012-04: Hochspannungs-Schaltgeräte<br />

<strong>und</strong> -Schaltanlagen – Teil 103: Lastschalter <strong>für</strong> Bemessungsspannungen<br />

über 1 kV bis einschließlich 52 kV.<br />

[9] EN 50163:2005-07: Bahnanwendungen – Speisespannungen<br />

von Bahnnetzen.<br />

[10] EN 50124-1:2006-04: Bahnanwendungen – Isolationskoordination<br />

– Teil 1: Gr<strong>und</strong>legende Anforderungen<br />

– Luft- <strong>und</strong> Kriechstrecken <strong>für</strong> alle elektrischen<br />

<strong>und</strong> elektronischen Betri<strong>eb</strong>smittel.<br />

[11] http://w3.siemens.com/smartgrid/global/de/produktesysteme-loesungen/bahnelektrifizierung/fahrleitungen/<br />

Documents/8WL3078_PI_111_00.pdf.<br />

[12] Ebs 09.10.04-1 <strong>und</strong> -2: Gestänge zum Antri<strong>eb</strong> <strong>für</strong><br />

Mastschalter <strong>und</strong> Hallenschalter mit radialem <strong>und</strong><br />

linearem Hub. Deutsche Bahn AG, München, 2013.<br />

[13] Rankers, M.; Schmieder, A.: Disconnectors for AC overhead<br />

contact lines. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 100 (2002),<br />

H. 6, S. 207–213.<br />

[14] Dölling, A.; Leistner, S.: Lasttrenn- <strong>und</strong> Trennschalter <strong>für</strong><br />

DC-Oberleitungsanlagen. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 114<br />

(2014), H. 1-2, S. 44–52.<br />

[15] Dölling, A.: Schalterstellungsmeldung Sicat ® DMS. In:<br />

<strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 111 (2013), H. 12, S. 770–776.<br />

[16] http://w3.siemens.com/smartgrid/global/de/<br />

bahnelektrifizierung/fahrleitungen/Documents/<br />

8WL6134_PI_250_00.pdf<br />

[17] B<strong>und</strong>esnaturschutzgesetz (BNatSchG), Ausfertigungsdatum:<br />

29.07.2009<br />

112 (2014) Heft 3<br />

111

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

[18] Richtlinie 79/409/EWG: Richtlinie über die Erhaltung<br />

der wild l<strong>eb</strong>enden Vogelarten–kurz: Vogelschutzrichtlinie<br />

– vom 2. April 1979, kodifizierte Fassung Richtlinie<br />

2009/147/EG vom 30. November 2009, <strong>am</strong> 15. F<strong>eb</strong>ruar<br />

2010 in Kraft getreten.<br />

[19] http://w3.siemens.com/smartgrid/global/de/<br />

bahnelektrifizierung/fahrleitungen/Documents/<br />

8WL6144_PI_110_00.pdf.<br />

AUTORENDATEN<br />

Dr.-Ing. André Dölling (34), Studium<br />

des Verkehrsingenieurwesens an der TU<br />

Dresden, 2003 bis 2007 wissenschaftlicher<br />

Mitarbeiter <strong>und</strong> Promotion an<br />

der Fakultät Verkehrswissenschaften<br />

„Friedrich List“, Professur <strong>für</strong> elektrische<br />

<strong>Bahnen</strong>. Seit 2007 tätig bei Siemens<br />

AG, bis 2012 im Bereich Entwicklung<br />

von Fahrleitungskomponenten <strong>und</strong><br />

-systemen, jetzt Produktportfolio Manager<br />

im Bereich Bahnelektrifizierung/<br />

Fahrleitung. Außerdem seit 2008 beziehungsweise<br />

2009 Lehrbeauftragter <strong>für</strong><br />

Fahrleitungen an der TU Dresden <strong>und</strong><br />

Bahnelektrifizierung an der Technischen<br />

Hochschule Nürnberg.<br />

Dipl.-Ing. Sonja Leistner (38),<br />

Studium der Werkstoffwissenschaften an<br />

der Universität Erlangen-Nürnberg. Seit<br />

2002 tätig bei Siemens AG im Bereich<br />

Entwicklung von Fahrleitungskomponenten<br />

<strong>und</strong> -systemen, leitet unterschiedliche<br />

FuE-Projekte unter anderem<br />

auf den G<strong>eb</strong>ieten Schaltgeräte <strong>und</strong><br />

Bahnisolatoren.<br />

Adresse: Siemens AG, IC SG RE PI<br />

CPO, Mozartstr. 33b, 91052, Erlangen,<br />

Deutschland;<br />

Fon: +49 9131 7-20267, Fax: -21393;<br />

E-Mail: sonja.leistner@siemens.com<br />

Adresse: Siemens AG, IC SG RE PI,<br />

Mozartstr. 33b, 91052, Erlangen,<br />

Deutschland;<br />

Fon: +49 9131 7-23740, Fax: -21393;<br />

E-Mail: andre.doelling@siemens.com<br />

10 Jahre acrpsBestellung unter:<br />

Jubiläumsausgabe 10 Jahre acrps a.c. rail power supply<br />

Vorträge der Fachtagungen 2003-2011<br />

Mit ihrer diesjährigen internationalen Fachtagung feiert die acrps<br />

– a.c. rail power supply zehnjähriges Bestehen <strong>und</strong> blickt auf<br />

eine erfolgreiche Entwicklung zurück.<br />

Gr<strong>und</strong> <strong>für</strong> uns, anlässlich dieses Jubiläums die ges<strong>am</strong>melten<br />

Vorträge der Fachtagungen aus den Jahren 2003 – 2011 <strong>und</strong><br />

d<strong>am</strong>it das g<strong>eb</strong>allte Fachwissen zu Themenbereichen der Elektrotechnik<br />

im Verkehrswesen in einer hochwertigen Jubiläumsausgabe<br />

zu veröffentlichen.<br />

Das Buch erscheint erstmals zur 6. acrps-Tagung <strong>am</strong> 07.03.2013<br />

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Hardcover, Umfang: ca. 500 Seiten, farbig)<br />

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Fax: +49 201 82002-34<br />

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€ 120,-<br />

112 112 (2014) Heft 3

Fahrleitungsanlagen<br />

Zulassung von Oberleitungen <strong>und</strong> ihren<br />

Komponenten<br />

André Dölling, Axel Schmieder, Stephan Zenglein, Erlangen<br />

Für die Zulassung von Oberleitungen <strong>und</strong> ihren Komponenten ist eine Reihe von Voraussetzungen zu<br />

erfüllen. Die hierzu erforderlichen Verfahren werden durch die Anwendung der technischen Spezifikation<br />

TS 50562 [1] unterstützt. Anhand der Zulassung einer Oberleitungsbauart <strong>und</strong> von Komponenten<br />

wird gezeigt, wie die drei Möglichkeiten der Nachweisführung angewandt werden können,<br />

um deren Zulassung durch Behörden <strong>und</strong> Anwendern zu erhalten.<br />

APPROVAL OF OVERHEAD CONTACT LINES AND THEIR COMPONENTS<br />

In view of approval of overhead contact lines and their components a list of preconditions needs<br />

to be met. The necessary procedures are supported by the application of the technical specification<br />

TS 50562 [1]. By the ex<strong>am</strong>ples of an overhead contact line design and of components it is<br />

demonstrates how the three alternatives of verification can be adopted, to achieve approval by<br />

authorities and users.<br />

HOMOLOGATION DE LIGNES AÉRIENNES DE CONTACT ET DE LEURS COMSOSANTS<br />

L’homologation de lignes aériennes de contact et de leurs composants doit satisfaire à plusieurs<br />

conditions préalables. Les procédures nécessaires à cette fin s’appuient sur l’application de la spécification<br />

technique TS 50562 [1]. L’exemple de l’homologation d’un type de ligne aérienne et de ses<br />

composants montre comment on peut appliquer les trois possibilités de vérification pour obtenir<br />

l’homologation par les autorités et les utilisateurs.<br />

1 Einführung<br />

Oberleitungen haben sich seit über 100 Jahren<br />

als leistungsfähig, zuverlässig <strong>und</strong> wirtschaftlich<br />

<strong>für</strong> die Energiezufuhr zu Bahnfahrzeugen bewährt<br />

[2]. Eine hohe Verfügbarkeit der nicht red<strong>und</strong>anten<br />

Oberleitungen ermöglicht einen störungsfreien<br />

Zugbetri<strong>eb</strong>.<br />

In den letzten Jahrzehnten haben sich die Anforderungen<br />

an Oberleitungen mit steigenden Betri<strong>eb</strong>sgeschwindigkeiten<br />

<strong>und</strong> Streckenlasten erhöht.<br />

Zahlreiche in den 60er <strong>und</strong> 70er Jahren errichtete<br />

Anlagen nähern sich dem Ende ihrer L<strong>eb</strong>ensdauer<br />

<strong>und</strong> erfordern Maßnahmen zur Aufrechterhaltung<br />

der Sicherheit <strong>und</strong> Betri<strong>eb</strong>ssicherheit. Unter Sicherheit<br />

wird in diesem Sinne das Beherrschen von Gefährdungen<br />

<strong>und</strong> Vermeiden von physischen Schäden<br />

<strong>für</strong> Menschen <strong>und</strong> Umwelt verstanden.<br />

Neue innovative Lösungen sind gefragt, die technisch<br />

mehr leisten, weniger kosten <strong>und</strong> universell<br />

in allen Ländern einsetzbar <strong>und</strong> zulassungsfähig<br />

sind. Die Oberleitungen müssen <strong>für</strong> den Betri<strong>eb</strong><br />

auf den Strecken im interoperablen europäischen<br />

Eisenbahnnetz geeignet sein. Folgerichtig wurden<br />

die gesetzlichen <strong>und</strong> normativen Anforderungen an<br />

die Anlagen <strong>und</strong> Komponenten diesem Zweck angepasst.<br />

Für Oberleitungsingenieure bedeutet dies<br />

neue Herausforderungen.<br />

Durch die aktive Mitgestaltung bei der Erstellung<br />

der Bahnnormen leisten auch Siemensmitarbeiter<br />

einen wichtigen Beitrag zur Gewährleistung der<br />

Sicherheit der Anlagen. Die langfristige <strong>und</strong> rechtzeitige<br />

Zus<strong>am</strong>menarbeit mit den Betreibern, Zulassungsstellen<br />

<strong>und</strong> Universitäten hat sich bei der<br />

Entwicklung, Erprobung <strong>und</strong> Zulassung neuer Oberleitungsbauarten<br />

<strong>und</strong> -komponenten bewährt.<br />

Eine wesentliche Rolle bei der Nachweisführung<br />

<strong>für</strong> die Personensicherheit in der <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

spielt die Technische Spezifikation TS 50562<br />

[1], die demnächst in eine europäische Norm überführt<br />

wird. Die nachfolgend dargestellte Vorgehensweise<br />

der TS 50562 entspricht den Risikoakzeptanzprinzipien<br />

nach CSM RA <strong>und</strong> führt mit ihrem<br />

pragmatischen Ansatz zu sinnvollen Erg<strong>eb</strong>nissen [3].<br />

2 Nachweisprozess gemäß<br />

TS 50562<br />

2.1 Gesetzlicher Rahmen<br />

Die Europäischen Richtlinie 2004/49/EG [4; 5]<br />

(Railway Safety Directive) bildet die gesetzliche<br />

Gr<strong>und</strong>lage <strong>für</strong> die Eisenbahnsicherheit. Aus der<br />

Richtlinie wurde die Verordnung 352/2009 [6]<br />

112 (2014) Heft 3<br />

113

Fahrleitungsanlagen<br />

Fernsteuerung <strong>für</strong> das<br />

elektrische <strong>Bahnen</strong>ergieversorgungssystem<br />

Hochspannungsanlagen<br />

Leitungen<br />

Wandlung<br />

Schalten<br />

<strong>Elektrische</strong>s <strong>Bahnen</strong>ergieversorgungssystem<br />

aus der Fahrleitung<br />

gespeiste elektrische<br />

Einrichtungen<br />

Bahnfahrzeuge<br />

Fahrleitungssystem<br />

Verteilung der<br />

Traktrionsenergie<br />

entlang der Strecke<br />

Unterwerke <strong>und</strong><br />

Schaltstellen<br />

Wandlung<br />

Netzfilter<br />

Schutz <strong>und</strong> Steuerung<br />

Rückleitung<br />

Bild 1:<br />

<strong>Elektrische</strong>s <strong>Bahnen</strong>ergieversorgungssystem <strong>und</strong> seine Schnittstellen (nach [2]).<br />

über die Festlegung einer gemeins<strong>am</strong>en Sicherheitsmethode<br />

<strong>für</strong> die Evaluierung <strong>und</strong> Bewertung<br />

von Risiken, kurz Common Safety Methods Risk Assessment<br />

(CSM RA), abgeleitet.<br />

2.2 Technische Spezifikationen <strong>und</strong><br />

Normen<br />

Technische Anforderungen nach TSI Energy,<br />

EN 50119, EN 50122 <strong>und</strong> EN 50388 sind die Gr<strong>und</strong>lage<br />

<strong>für</strong> die Konstruktion <strong>und</strong> Prüfung der <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

<strong>und</strong> deren Komponenten <strong>und</strong> die<br />

Nachweisführung <strong>für</strong> die Sicherheit. Dazu gehört eine<br />

Beschreibung <strong>für</strong> <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung (Bild 1).<br />

Normen auszuwählen <strong>und</strong> die notwendigen Maßnahmen<br />

umzusetzen. Wenn die anerkannten Regeln<br />

der Technik nicht ausreichen, dann kommen andere<br />

Risikoakzeptanzprinzipien wie die Analyse der<br />

Ähnlichkeit von Referenzsystemen oder eine explizite<br />

Risikoabschätzung nach CSM RA in Betracht. Die<br />

entsprechende Vorgehensweise ist in Leitfäden des<br />

Eisenbahn-B<strong>und</strong>es<strong>am</strong>ts <strong>und</strong> der Europäischen Eisenbahnagentur<br />

ERA zur CSM RA beschri<strong>eb</strong>en.<br />

Der Prozess (Bild 2) besteht aus den Schritten:<br />

Systemdefinition, Gefährdungsermittlung, Gefährdungsklassifikation,<br />

Wahl des Risikoakzeptanzprinzips<br />

<strong>und</strong> Risikoevaluierung. Der Nachweis der Umsetzung<br />

der aus der Risikobewertung abgeleiteten<br />

Maßnahmen schließt den Prozess ab.<br />

2.3 Nachweisprozess nach TS 50562<br />

In der <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung sind <strong>für</strong> die meisten<br />

Aspekte im Zus<strong>am</strong>menhang mit Sicherheit <strong>und</strong> Zuverlässigkeit<br />

Normen etabliert. Deshalb bietet sich<br />

das Risikoakzeptanzprinzip Anwendung der anerkannten<br />

Regeln der Technik der CSM RA <strong>für</strong> die <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

an. Die einschlägigen Normen sind<br />

den Prozessen der EN 50126 [7] zuzuordnen. D<strong>am</strong>it<br />

werden heute <strong>und</strong> auch zukünftig die Erwartungen<br />

an die Bahnsicherheit erfüllt. Für Beispiele wird im<br />

Folgenden die Anwendung der TS 50562 dargestellt.<br />

Die Intention der TS 50562 ist, systematisch die<br />

Gefährdungen zu identifizieren, die geeigneten<br />

3 Anwendungen der TS 50562<br />

3.1 Allgemeines<br />

Gemäß Bild 2 gibt es drei Risikoakzeptanzprinzipien:<br />

• Anwendung der anerkannten Regeln der Technik<br />

• Analyse der Ähnlichkeit mit Referenzsystemen<br />

• explizite Risikoabschätzung<br />

Die Regeln der Technik werden angewendet, wenn<br />

<strong>für</strong> die Anwendung eine geeignete Vorschrift existiert.<br />

Dies ist an Beispielen im Abschnitt 3.2 beschri<strong>eb</strong>en.<br />

114 112 (2014) Heft 3

Fahrleitungsanlagen<br />

Wenn eine Vorschrift die Anwendung nicht vollständig<br />

abdeckt, zum Beispiel wenn eine neue Funktion<br />

ergänzt werden muss, reicht die Anwendung<br />

der Regeln der Technik alleine nicht aus. Sie kann<br />

aber <strong>für</strong> die enthaltenen Funktionen herangezogen<br />

werden. Für die neuen Funktionen oder Abweichungen<br />

kann der Nachweis anhand ähnlicher Referenzsysteme<br />

oder durch adäquate Ertüchtigung geführt<br />

werden (Abschnitt 3.3).<br />

Wenn keine geeignete Norm oder Referenz zur<br />

Verfügung steht, wird eine vollständige Risikoanalyse<br />

durchgeführt (Abschnitt 3.4). Die Anwendung dieser<br />

drei Risikoakzeptanzprinzipien wird im Folgenden an<br />

konkreten Beispielen erläutert.<br />

Systemdefinition<br />

Risikobewertung<br />

Risikoanalyse<br />

3.2 Anwendung der anerkannten Regeln<br />

der Technik<br />

3.2.1 Hängerklemmen nach DIN 43147 aus<br />

Edelstahl<br />

Anwendung der<br />

anerkannten Regeln<br />

der Technik<br />

Weitgehend<br />

akzeptables Risiko?<br />

Nein<br />

Wahl des<br />

Gr<strong>und</strong>satzes der<br />

Risikoakzeptanz<br />

Analyse der<br />

Ähnlichkeit mit<br />

Referenzsystemen<br />

Risikoevaluierung<br />

Hängerklemmen Sicat(R) 8WL4620 <strong>für</strong> Rillen-Fahrdrähte<br />

nach EN 50149 <strong>und</strong> Tragseil 50 mm² nach<br />

DIN 48201-2 (Bild 3) entsprechen den Anforderungen<br />

der DIN 43147-1 [8]. Der Klemmbügel <strong>und</strong><br />

der Aufhäng<strong>eb</strong>ügel werden danach aus dem Werkstoff<br />

CuNi2Si hergestellt. Für andere Tragseile sind<br />

bei gleichem Material andere Formen im Teil 2 der<br />

DIN 43147 spezifiziert.<br />

Schrauben <strong>und</strong> Muttern wurden bei Sicat<br />

8WL4620 bereits auf Edelstahl umgestellt. Dies<br />

hatte wirtschaftliche, beschaffungstechnische <strong>und</strong><br />

vereinheitlichungstechnische Ursachen.<br />

Siemens prüfte die Fertigung der Klemm- <strong>und</strong><br />

Aufhäng<strong>eb</strong>ügel dieser Hängerklemmen aus Edelstahl.<br />

Bleche aus Edelstahl wurden bereits seit mehreren<br />

Jahren in Fahrleitungen eingesetzt, jedoch<br />

nicht bei Bauteilen mit Betri<strong>eb</strong>sstrombelastung. Vor<br />

dem Einsatz derartiger Hängerklemmen in Oberleitungskettenwerken<br />

war nachzuweisen, dass diese<br />

den aktuellen Anforderungen zum Beispiel der<br />

EN 50119 entsprechen. Aus der Funktionsanalyse<br />

der Hängerklemme ließ sich ableiten, dass diese<br />

Betri<strong>eb</strong>s- <strong>und</strong> im begrenztem Umfang Kurzschlussströme<br />

tragen können <strong>und</strong> d<strong>am</strong>it den elektrischen<br />

Anforderungen entsprechen. <strong>Elektrische</strong> Berechnun-<br />

Gefährdungsermittlung<br />

Gefährdungsklassifikation<br />

Sicherheitsanforderungen<br />

Nachweis der<br />

Erfüllung der<br />

Sicherheitsanforderungen<br />

Bild 2:<br />

Verschiedene Risikoakzeptanzprinzipien nach [5].<br />

Ja<br />

explizite<br />

Risikoabschätzung<br />

Bild 3:<br />

Hängerklemmen 8WL4620 nach DIN 43147-1, Form A [7],<br />

<strong>für</strong> Rillen-Fahrdrähte (links) nach DIN EN 50149 <strong>und</strong> Tragseil<br />

50 mm 2 nach DIN 48201-2 (rechts).<br />

1 Klemmbügel<br />

2 Aufhäng<strong>eb</strong>ügel<br />

3, 4 Schraube <strong>und</strong> Mutter M10<br />

112 (2014) Heft 3<br />

115

Fahrleitungsanlagen<br />

Bild 4:<br />

Schalterfernantri<strong>eb</strong> im Edelstahl-Gehäuse, Sicat 8WL6253<br />

(alle Fotos: Siemens AG).<br />

gen mit dem Multiphysikprogr<strong>am</strong>m ANSYS zeigten,<br />

dass bei gleicher Strombelastung die thermischen<br />

<strong>und</strong> thermo-dyn<strong>am</strong>ischen Auswirkungen nur marginal<br />

unterschiedlich sind. D<strong>am</strong>it wurde 2009 die erste<br />

Hängerklemme Sicat 8WL4620-0A aus Edelstahl zum<br />

Einsatz freigeg<strong>eb</strong>en. Seit dieser Zeit sind keine technischen<br />

Probleme bekannt geworden.<br />

Bild 5:<br />

AC 25 kV Trennschalter ohne Erdkontakt Sicat 8WL6144-0.<br />

1 Hauptkontakt mit Kontaktmesser <strong>und</strong> -feder<br />

2 Anschlusslasche<br />

3 Lichtbogenhörner<br />

4 Stützisolatoren Sicat 8WL3078-3D<br />

5 Gr<strong>und</strong>sockel<br />

6 Schwenkh<strong>eb</strong>el<br />

7 Gr<strong>und</strong>platte<br />

3.2.2 Schalterfernantri<strong>eb</strong><br />

8WL6243; -44; -53; -54<br />

Die Business Unit Rail Electrification der Siemens AG<br />

überarbeitete ihr Produktportfolio <strong>für</strong> ferngesteuerte<br />

Schalterantri<strong>eb</strong>e in Oberleitungsanlagen (Bild 4). Die<br />

neuen Antri<strong>eb</strong>e der Serie Sicat 8WL6243; -44; -53; -54<br />

[9] <strong>und</strong> Sicat 8WL6270 betätigen Trenn- <strong>und</strong> Lasttrennschalter<br />

[10; 11] in AC- <strong>und</strong> DC-Anlagen, arretieren diese<br />

in ihren Endstellungen <strong>und</strong> melden die Schalterstellung<br />

zurück. Die Schalterantri<strong>eb</strong>e sind mechanisch mit<br />

den Trenn- <strong>und</strong> Lasttrennschaltern über ein Gestänge<br />

verb<strong>und</strong>en. Bei Oberleitungsschaltern ist dieses Gestänge<br />

einige Meter lang <strong>und</strong> wird an Masten, Schaltgerüsten<br />

oder Bauwerkswänden geführt. Die Gestängeführung<br />

muss die durch den Antri<strong>eb</strong> eingeleitete Kraft<br />

möglichst verlustfrei an die Schaltelemente übertragen.<br />

Die Schalterfernantri<strong>eb</strong>e müssen die aus den<br />

Schaltgerätenormen abgeleiteten Anforderungen,<br />

zum Beispiel EN 50123 [12] oder EN 50152 [13], er-<br />

116 112 (2014) Heft 3

Fahrleitungsanlagen<br />

eine Risikobewertung <strong>und</strong> -analyse gemäß CSM RA<br />

<strong>und</strong> TS 50562. Diese Analyse belegte, dass an die<br />

neuen Schalterantri<strong>eb</strong>e keine speziellen Zuverlässigkeitsanforderungen<br />

gestellt werden müssen <strong>und</strong><br />

sie entsprechend dem Stand der Technik entwickelt<br />

wurden. Mit den Nachweisen der Typprüfung <strong>und</strong><br />

der Risikoanalyse wurde beim Eisenbahn-B<strong>und</strong>es<strong>am</strong>t<br />

(EBA) der Antrag auf Typzulassung inklusive der Nutzung<br />

in OLSP-Anlagen gestellt. Die Zulassung durch<br />

das EBA wurde im Dezember 2013 <strong>und</strong> in der Folge<br />

durch DB Netz AG, I.NVT 4, erteilt.<br />

3.2.3 AC-25-kV-Trennschalter <strong>für</strong><br />

Oberleitungsanlagen<br />

Bild 6:<br />

Erdungsschalter Sicat 8WL6144-1A mit Einlaufüberwachung<br />

Sicat 8WL6144-7D (SIL 1).<br />

1 Hauptkontakt mit Kontaktmesser <strong>und</strong> -feder<br />

2 Anschlusslasche<br />

3 Isolatorersatz<br />

4 Stützisolator Sicat 8WL3078-3D<br />

5 Gr<strong>und</strong>sockel<br />

6 Schwenkh<strong>eb</strong>el<br />

7 Gr<strong>und</strong>platte<br />

8 Einlaufüberwachung Sicat DMS Sicat 8WL6144-7D, SIL 1<br />

füllen. Vorgaben <strong>für</strong> Umg<strong>eb</strong>ungsbedingungen sowie<br />

betri<strong>eb</strong>liche <strong>und</strong> elektrische Anforderungen sind in<br />

EN 50125-2 [14] beziehungsweise EN 50119 [15]<br />

<strong>und</strong> EN 50121-5 [16] enthalten.<br />

Die im Rahmen der Produktentwicklung durchgeführten<br />

mechanischen, elektrischen <strong>und</strong> klimatischen<br />

Typprüfungen bilden den gegenwärtigen<br />

Stand der Technik ab <strong>und</strong> sind Bestandteil der Nachweise<br />

<strong>und</strong> Produktfreigaben. Dazu gehörten der<br />

Funktionsnachweis mit 10 000 Schaltspielen, die<br />

Ermittlung der maximalen Schaltkräfte als Funktion<br />

des Schalthubs, die dauerhafte Endlagenarretierung,<br />

die Ermittlung der Leistungsaufnahme, der Leerlaufverluste<br />

<strong>und</strong> des Betri<strong>eb</strong>s an langen Leitungen, der<br />

Nachweis der elektromagnetischen Verträglichkeit<br />

sowie der Funktionsnachweis bei extremen Umg<strong>eb</strong>ungsbedingungen.<br />

Nach Abschluss der Entwicklung wurden Betri<strong>eb</strong>serprobungen<br />

bei der Deutschen Bahn mit zwei<br />

Jahren Dauer durchgeführt. Nach Beenden der erfolgreichen<br />

Betri<strong>eb</strong>serprobung erstellte Siemens<br />

Die Business Unit Rail Electrification der Siemens AG<br />

verbesserte ihre Schaltgeräte <strong>für</strong> AC-Oberleitungsanlagen<br />

der Serie Sicat 8WL6144 (Bild 5) zum Beispiel<br />

durch wartungsfreie Schaltkontakte. Trennschalter<br />

trennen <strong>und</strong> verbinden Speis<strong>eb</strong>ereiche <strong>und</strong> Schaltgruppen;<br />

sie werden vorwiegend lastfrei geschaltet.<br />

Im geöffneten Zustand zeigen sie eine sichtbare<br />

Trennstrecke als Voraussetzung <strong>für</strong> sicheres Arbeiten<br />

bei Instandsetzungen. Spezielle Ausführungen<br />

der neuen Serie 8WL6144 sind die Erdungsschalter<br />

Sicat 8WL6144-1A (Bild 6), auch Erdungsstrennschalter<br />

genannt. Sie werden in automatisierten Erdungsanlagen<br />

wie Sicat AES [17] eingesetzt, die dem<br />

Bahnerden der Oberleitung dienen.<br />

Für ein- oder mehrpolige Wechselspannungsanlagen<br />

sind Schalter der Serie Sicat 8WL6144 geeignet<br />

<strong>und</strong> wurden 2010 <strong>für</strong> Nennspannungen bis AC 25 kV,<br />

die Frequenzen16,7 Hz, 50 Hz <strong>und</strong> 60 Hz <strong>und</strong> Nennströme<br />

bis 2,5 kA als Nachfolger der Serie 8WL6127<br />

[18] freigeg<strong>eb</strong>en. Sie entsprechen den Anforderungen<br />

der EN 50152-2 [19], EN 50119 <strong>und</strong> EN 50125-2. Die<br />

Bemessungs- <strong>und</strong> Prüfwerte folgen aus EN 62271-1<br />

Bild 7:<br />

Sicat H 1.0 auf der Strecke HSL-Zuid.<br />

112 (2014) Heft 3<br />

117

Fahrleitungsanlagen<br />

[20], EN 62271-102 [21] <strong>und</strong> EN 62271-103 [22] mit<br />

Verweisen auf EN 50163 [23] <strong>und</strong> EN 50124-1 [24].<br />

Dieses Beispiel zeigt den gut dokumentierten Stand<br />

der Technik. Im Zuge der Produktentwicklung wurden<br />

alle Typprüfungen nach EN 50152-2 sowie ergänzende<br />

Prüfungen bestanden [11]. Nach Abschluss<br />

der Freigabe der neuen Schalterbaureihe begann bei<br />

der DB AG eine zweijährige Betri<strong>eb</strong>serprobung an<br />

zwei Standorten mit unterschiedlicher Schalthäufigkeit.<br />

Nach erfolgreicher Erprobung erteilte das EBA<br />

im August 2013 die die Typzulassung. Voraussetzung<br />

war auch eine Risikoanalyse entsprechend CSM RA,<br />

die den Einsatz der Schalter in den unterschiedlichen<br />

Einsatzbedingungen betrachtete. Über die Normen<br />

hinaus ergaben sich aus der Analyse keine weiteren<br />

Anforderungen. Die Produktnorm EN 50152 gedeckt<br />

erkannte Risiken ab.<br />

3.3 Analyse der Ähnlichkeit mit Referenzprodukten<br />

3.3.1 Oberleitungen <strong>für</strong><br />

Betri<strong>eb</strong>sgeschwindigkeiten bis<br />

400 km/h mit ein oder zwei aktiven<br />

Stromabnehmern<br />

Auf Gr<strong>und</strong>lage der Oberleitungsbauart Re330 entwickelte<br />

Siemens auf Basis erprobter Sicat-Oberleitungskomponenten<br />

die interoperable Oberleitung<br />

Sicat H 1.0 [25; 26] <strong>für</strong> Befahrgeschwindigkeiten<br />

bis 350 km/h mit zwei <strong>und</strong> 400 km/h mit einem angelegten<br />

Stromabnehmer. Die Hochgeschwindigkeitsstrecke<br />

Köln – Rhein/Main der DB AG wurde als<br />

erste Strecke d<strong>am</strong>it ausgerüstet. Weitere Anlagen in<br />

den Niederlanden [27] (Bild 7), in Spanien [28] <strong>und</strong><br />

China [29] wiesen die hohe Zuverlässigkeit <strong>und</strong> Betri<strong>eb</strong>sverfügbarkeit<br />

dieser Bauart nach. Inbegriffen<br />

sind Standsicherheit <strong>und</strong> G<strong>eb</strong>rauchstauglichkeit der<br />

F<strong>und</strong><strong>am</strong>ente, die elektrische Sicherheit durch Schutz<br />

vor nicht zulässigen Berührungsspannungen, das<br />

Bahnerden <strong>und</strong> die Betri<strong>eb</strong>ssicherheit über die ges<strong>am</strong>te<br />

L<strong>eb</strong>ensdauer, die durch planmäßige Instandhaltung<br />

erreicht wird.<br />

Eine möglichst planmäßige Fahrdrahtlage ist <strong>für</strong><br />

das Zus<strong>am</strong>menwirken zwischen Stromabnehmer<br />

<strong>und</strong> Oberleitung [30] notwendig. Die Güte einer<br />

Oberleitungsanlage wird daran gemessen, wie lange<br />

den Zügen Energie geliefert wird <strong>und</strong> nicht daran,<br />

wie lange sie ohne Instandsetzung im Betri<strong>eb</strong> bleibt.<br />

Dabei können sich höhere Investitionen <strong>für</strong> höher<br />

wertige Komponenten mit längerer L<strong>eb</strong>ensdauer,<br />

zum Beispiel längerer Standzeit des Fahrdrahtes,<br />

durch geringere L<strong>eb</strong>enszykluskosten rechnen.<br />

Die Entwicklung einer Oberleitungsbauart erfordert<br />

zahlreiche Maßnahmen zum Erreichen <strong>und</strong><br />

Nachweis einer hohen Zuverlässigkeit <strong>und</strong> Verfügbarkeit<br />

[31]. Diese Maßnahmen sind:<br />

• Simulation <strong>und</strong> Messungen des Zus<strong>am</strong>menwirkens<br />

von Stromabnehmer <strong>und</strong> Oberleitung<br />

• Anpassen der Fahrdrahtseitenlage an die<br />

Anforderungen der Interoperabilität <strong>für</strong> die<br />

Befahrung mit der Eurowippe <strong>und</strong> nationalen<br />

Stromabnehmern<br />

• Entwicklung neuer Materialien mit höherer<br />

Festigkeit, Weiterentwicklung <strong>und</strong> Prüfung<br />

von Oberleitungskomponenten zum Beispiel<br />

Kettenwerkshänger, Silikon-Verb<strong>und</strong>isolatoren,<br />

Radspanner mit Zugkräften bis 40 kN <strong>und</strong> Streckentrennern<br />

• Entwicklung <strong>und</strong> Bau neuer Prüfstände <strong>für</strong> Typprüfungen,<br />

zum Beispiel an Hängern<br />

• Weiterentwicklung der Projektierungssoftware<br />

wie Sicat Master [32] <strong>und</strong> der Hänger- <strong>und</strong> Auslegerberechnungssoftware<br />

Sicat Candrop<br />

• RAMS-Studien<br />

• neue Montagetechnologien, -fahrzeuge <strong>und</strong><br />

-werkzeuge <strong>für</strong> das Verlegen hochfester Fahrdrähte<br />

• umfassende Qualitätssicherung durch Audits,<br />

Werksabnahmen <strong>und</strong> technische Abnahmen der<br />

Anlagen<br />

• neue Monitoring- <strong>und</strong> Diagnosemethoden der<br />

Anlagen <strong>für</strong> Betri<strong>eb</strong> <strong>und</strong> Instandhaltung<br />

Zuverlässigkeit <strong>und</strong> eine lange L<strong>eb</strong>ensdauer stellen<br />

sich nur dann ein, wenn die Vorgaben durch Montagefirmen<br />

vollständig umgesetzt werden. Hier<strong>für</strong><br />

wird das Personal durch Schulungen qualifiziert.<br />

Die Befahrgeschwindigkeit der Oberleitungen<br />

konnte über viele Jahrzehnte in 50 bis 100-km/h-<br />

Schritten erhöht werden. Die mit den Referenzsystemen<br />

ges<strong>am</strong>melten Erfahrungen wurden jeweils<br />

<strong>für</strong> den Eignungsnachweis der leistungsfähigeren<br />

Oberleitungsbauart genutzt. Mit den genannten<br />

Voraussetzungen <strong>und</strong> Maßnahmen sowie zusätzlichen<br />

Erfahrungen aus Prüffahrten mit hohen Geschwindigkeiten<br />

[33] ließen sich Oberleitungen<br />

<strong>für</strong> 400 km/h befahrbar mit zwei Stromabnehmern<br />

gestalten.<br />

3.3.2 Oberleitung mit windschiefem Kettenwerk<br />

<strong>für</strong> Befahrgeschwindigkeiten bis 250 km/h<br />

Die Oberleitungsbauart Sicat SX [34] wurde durch<br />

Siemens entwickelt <strong>und</strong> 2009 in Ungarn beim Infrastrukturbetreiber<br />

MÀV erprobt (Bild 8). Sie ist <strong>für</strong><br />

AC-15-kV <strong>und</strong> AC-25-kV-<strong>Bahnen</strong> mit Nennströmen<br />

bis 700 A im Längskettenwerk gestaltet. Die Bauart<br />

ist <strong>für</strong> 250 km/h Befahrgeschwindigkeit ausgelegt.<br />

Ziel der Entwicklung war eine Oberleitungsbauart<br />

mit signifikant geringeren Aufwendungen gegenüber<br />

vorhandenen Bauarten bei Materialeinsatz,<br />

Installation <strong>und</strong> Instandhaltung. Die einzelnen Maßnahmen<br />

waren:<br />

118 112 (2014) Heft 3

Fahrleitungsanlagen<br />

• Ersatz des Bronze-Tragseils durch ein Verb<strong>und</strong>seil<br />

mit einem Mantel aus Aluminiumlegierung <strong>und</strong><br />

einem Kern aus aluminiumummantelten Stahldrähten<br />

(97-AL3/56-A20SA)<br />

• voll-windschiefes, mit der TSI Energie konformes<br />

Längskettenwerk<br />

• größere Mastabstände <strong>und</strong> somit Reduzierung<br />

der Anzahl der Stützpunkte<br />

• Nachspannabschnitte bis r<strong>und</strong> 2 000 m Länge<br />

<strong>und</strong> vereinfachte Übergänge<br />

• Verwendung eines hochfesten, verschleißarmen<br />

Kupfer-Magnesium-Fahrdrahtes mit 80 mm 2<br />

Querschnitt <strong>und</strong> 12 kN Betri<strong>eb</strong>szugkraft<br />

• Reduzieren des Regulierungsaufwandes bei<br />

Installation <strong>und</strong> Instandhaltung durch den<br />

Einsatz softwaregestützter Berechnungen <strong>für</strong> die<br />

Planung, Fertigung <strong>und</strong> Montage der Ausleger<br />

<strong>und</strong> Hänger<br />

Die Stützpunktabstände bis 100 m auf Geraden bei<br />

32 m/s Bemessungswindstärke sind um mindestens<br />

20 m länger als der heute übliche Wert. Die Idee<br />

<strong>für</strong> diese Oberleitungsbauart leitete sich aus älteren<br />

Konstruktionen ab. Die d<strong>am</strong>aligen Schwierigkeiten<br />

bei Errichtung, Betri<strong>eb</strong> <strong>und</strong> Instandhaltung vollwindschiefer<br />

Kettenwerke können durch die heute<br />

verfügbaren Hilfsmittel <strong>für</strong> Planung <strong>und</strong> Errichtung<br />

überw<strong>und</strong>en werden. Die vorhandenen Oberleitungsbauarten<br />

wurden in Verbindung mit heutigen<br />

<strong>Technologie</strong>n als Referenzsystem herangezogen.<br />

Die durch Siemens entwickelten Radspanner mit<br />

dem Übersetzungsverhältnis 1 : 1,5 bis 40 kN Abspannkraft<br />

<strong>und</strong> neue Tragseil- <strong>und</strong> Fahrdrahtmaterialien<br />

erlauben, die bisherigen Nachspannlängen auf<br />

geraden Strecken von 1 500 m auf 2 000 m bei 110 K<br />

Temperaturdifferenz zu erhöhen. Nur Hängerklemmen,<br />

Stromklemmen <strong>und</strong> Z-Anker-Klemmen mussten<br />

<strong>für</strong> das Aluminiumverb<strong>und</strong>-Tragseil entwickelt<br />

werden. Alle anderen bewährten Oberleitungskomponenten<br />

der Sicat-Plattform können in dieser Oberleitungsbauart<br />

genutzt werden.<br />

Zulassung <strong>für</strong> <strong>und</strong> Betri<strong>eb</strong>serprobung auf der<br />

Strecke Boba–Bajánsenye im Westen Ungarns nahmen<br />

mehrere Jahre in Anspruch. Der Betreiber forderte<br />

<strong>für</strong> die Betri<strong>eb</strong>serprobung eine Kompatibilität<br />

mit den existierenden Bauarten sowie Instandhaltbarkeit<br />

mit vorhandener Fahrzeugausstattung <strong>und</strong><br />

Werkzeugen, gleiche oder bessere Betri<strong>eb</strong>szuverlässigkeit<br />

wie bei vorhandenen Bauarten, Anpassung an<br />

die ungarische Instandhaltungsstrategie, Schulung<br />

der Mitarbeiter, Dokumentation <strong>und</strong> langfristige Sicherstellung<br />

der Ersatzteile.<br />

Innerhalb von zwei Wochen wurde die Oberleitungsanlage<br />

errichtet <strong>und</strong> ohne Nacharbeiten in<br />

Betri<strong>eb</strong> gesetzt. Regelmäßige Inspektionen innerhalb<br />

der zweijährigen Betri<strong>eb</strong>serprobung zeigten<br />

keine Auffälligkeiten oder Störungen. Im Anschluss<br />

an die erfolgreiche Betri<strong>eb</strong>serprobung wurde auf<br />

Bild 8:<br />

Sicat SX in der Geraden, Strecke – Bajánsenye der Ungarischen<br />

Staatsbahn MÁV.<br />

Basis des Entwicklungsprojekts <strong>und</strong> der Betri<strong>eb</strong>serfahrungen<br />

die Europäische Typzulassung angestoßen.<br />

Anfang 2014 wird die TSI-Zertifizierung dieser<br />

innerhalb der Sicat-Produktf<strong>am</strong>ilie neuen Oberleitungsbauart<br />

fertiggestellt.<br />

3.3.3 AC-25-kV-Erdungsschalter <strong>für</strong><br />

automatisierte Erdungsanlagen Sicat AES<br />

<strong>und</strong> OLSP<br />

Sicat AES [17] ist ein Produkt der Siemens AG zum<br />

automatisierten Erden von Fahrleitungen <strong>und</strong> Herstellen<br />

eines sicheren Zustandes. Anwendungsg<strong>eb</strong>iete<br />

sind elektrifizierte Tunnel in Fernverkehrsbahnen<br />

<strong>und</strong> Instandhaltungshallen <strong>für</strong> elektrisch<br />

angetri<strong>eb</strong>ene Fahrzeuge. Im Netz der Deutsche<br />

Bahn AG tragen diese Anlagen die Bezeichnung<br />

OberLeitungsSpannungsPrüf- <strong>und</strong> Erdungsautomatik<br />

(OLSP). Die Erdungseinrichtung ist auch <strong>für</strong> Nahverkehrsanlagen<br />

geeignet.<br />

Für die Elektronikkomponenten der Erdungsautomatik<br />

wurden die IEC 61508 [35] <strong>und</strong> die<br />

bahnspezifischen Normen EN 50128 [36] <strong>und</strong><br />

EN 50129 [37] zu Gr<strong>und</strong>e gelegt, um den Forderungen<br />

in unterschiedlichen nationalen Märkten<br />

gerecht zu werden. Sicat AES wird <strong>für</strong> Anwendungen<br />

bis zum Sicherheitsintegrationslevel SIL 2 eingesetzt<br />

<strong>und</strong> erfüllt hier<strong>für</strong> sicherheitstechnische<br />

Anforderungen.<br />

112 (2014) Heft 3<br />

119

Fahrleitungsanlagen<br />

Bild 9:<br />

Einlaufüberwachung 8WL6144-7 <strong>am</strong> AC 25 kV Trennschalter<br />

ohne Erdkontakt 8WL6144-0.<br />

1 Trennschalter<br />

2 Magneteinheit<br />

3 Sensoreinheit<br />

Die Last- oder Trennschalter zum Freischalten<br />

der Schaltgruppe, Spannungswandler <strong>und</strong> Erdungsschalter<br />

sind Bestandteile der fahrleitungstechnischen<br />

Ausrüstung der Sicat-AES-Anlagen. Am Beispiel<br />

des AC-25-kV-Erdungsschalter Sicat 8WL6144-1A<br />

(Bild 6) der Klasse E0 nach EN 50152-2 [19] wird<br />

die Entwicklung <strong>und</strong> Zulassung zeigt. Die Anforderungen<br />

<strong>für</strong> diese Komponente erg<strong>eb</strong>en sich aus der<br />

Produktnorm EN 50152-2.<br />

Weiterentwicklung <strong>und</strong> Sicherheitsnachweis gemäß<br />

CSM RA wurden mit dem Risikoakzeptanzkriterium<br />

Analyse der Ähnlichkeit mit Referenzsystemen<br />

durchgeführt. Als Gr<strong>und</strong>lage diente der Erdungsschalter<br />

Sicat 8WL6127-1A, der im Zuge der Entwicklung<br />

der OLSP im Jahr 1998 technisch freigeg<strong>eb</strong>en<br />

<strong>und</strong> zugelassen wurde. Zusätzlich zu den<br />

Anforderungen der EN 50152-2 wurde im Rahmen<br />

der Sicherheitsbetrachtung der automatisierten Erdungsanlage<br />

d<strong>am</strong>als eine Einlaufüberwachung <strong>für</strong><br />

den Erdungsschalter gefordert. Diese Einlaufüberwachung<br />

sollte so nah wie möglich <strong>am</strong> Hauptkontakt<br />

des Erdungsschalters angeordnet sein, um<br />

Einflüsse des Schaltergestänges <strong>und</strong> des Schalters<br />

auszuschließen <strong>und</strong> d<strong>am</strong>it sicherzugehen, dass die<br />

Meldung „Oberleitung geerdet“ nur <strong>für</strong> vollständig<br />

geschlossene Kontakte ausgeg<strong>eb</strong>en wird. Aus diesem<br />

Gr<strong>und</strong> wurde ein Positionsschalter mit Öffner<strong>und</strong><br />

Schließer-Meldekontakten <strong>für</strong> den Erdungsschalter<br />

8WL6127-1A ausgewählt <strong>und</strong> isoliert zum<br />

Hauptkontakt adaptiert.<br />

Bei der Weiterentwicklung der Serie Sicat 8WL6127<br />

<strong>und</strong> Ablösung durch die Serie Sicat 8WL6144 wurde<br />

der Erdungsschalter 2012 <strong>eb</strong>enfalls überarbeitet.<br />

Eine zusätzliche Einlaufüberwachung wurde auch bei<br />

der Weiterentwicklung der OLSP gefordert. Einige<br />

Jahre vor dieser Weiterentwicklung wurde eine Studie<br />

zu möglichen Alternativen durchgeführt, deren<br />

Erg<strong>eb</strong>nisse verwendet wurden. Die Entwicklung <strong>und</strong><br />

Integration der gewählten Vorzugslösung entsprach<br />

dem Risikoakzeptanzgr<strong>und</strong>satz der expliziten Risikoabschätzung<br />

nach CSM RA.<br />

Relevante Entwicklungsschritte waren:<br />

• Integration der Einlaufüberwachung Sicat DMS<br />

(Disconnector Monitoring System) [38]<br />

• Konstruktion der zu modifizierenden <strong>für</strong> Einzelteile<br />

<strong>und</strong> Baugruppen<br />

• Fehlerarten <strong>und</strong> Auswirkungsanalyse (FMEA)<br />

• mechanische Typprüfung<br />

• elektrische Typprüfung<br />

• Klimaprüfung<br />

Auf der Basis der Trennschalterserie 8WL6144 war nur<br />

der Verb<strong>und</strong>isolator <strong>am</strong> festen Schaltkontakt durch<br />

eine Aluminiumkonstruktion zu ersetzen, an der die<br />

Funktion des Erdungsschalters zu erkennen ist. Die<br />

Lichtbogenhörner konnten entfallen, da der Erdungsschalter<br />

nur bei freigeschalteter <strong>und</strong> auf Spannungsfreiheit<br />

geprüfter Oberleitung geschlossen wird.<br />

Mit der neuen Einlaufüberwachung Sicat DMS<br />

<strong>und</strong> der Anbauposition <strong>am</strong> Schwenksockel des beweglichen<br />

Schaltkontakts war eine Fehlerarten- <strong>und</strong><br />

Auswirkungsanalyse (FMEA) notwendig. Dabei wurde<br />

untersucht, welche Fehlerszenarien <strong>am</strong> Isolator,<br />

Isolatorersatz, an den Armaturen <strong>und</strong> der Schalterstellungsmeldung<br />

auftreten können <strong>und</strong> welche Auswirkungen<br />

diese auf die geforderte Funktion haben.<br />

Daraus abgeleitet ergaben sich zusätzliche Prüfungen<br />

<strong>und</strong> Nachweise, die im Rahmen der erweiterten<br />

Typprüfung zu erbringen waren.<br />

Da nur wenige Details verändert wurden, konnten<br />

Prüfungen der Trennschalterserie 8WL6144 auf den<br />

Erdungsschalter 8WL6144-1A übertragen werden.<br />

Die Steifigkeit <strong>und</strong> Verformung des festen Schaltkontakts<br />

mit Verb<strong>und</strong>isolator <strong>und</strong> mit Isolatorersatz<br />

waren <strong>für</strong> Schaltkräfte bis 4 kN nachzuweisen. Bei zulässigen<br />

Schaltkräften wurden keine plastischen Verformungen<br />

festgestellt. Eine mögliche Überlast kann<br />

zwar einzelne Komponenten verformen, jedoch wegen<br />

der geringen Amplitude nicht zu einer Fehlfunktion<br />

führen. Die Umweltverträglichkeit bei -40 °C<br />

<strong>und</strong> die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)<br />

nach EN 50125-5 wurden <strong>eb</strong>enfalls nachgewiesen.<br />

Wegen der bereits erprobten Trennschalterserie<br />

Sicat 8WL6144 <strong>und</strong> der nur geringfügigen konstruktiven<br />

Änderungen <strong>für</strong> den Erdungsschalter<br />

Sicat 8WL6144-1A war keine zusätzliche Betri<strong>eb</strong>ser-<br />

120 112 (2014) Heft 3

Fahrleitungsanlagen<br />

Unerwünschtes Ereignis:<br />

Personen gefährdet<br />

AND<br />

Oberleitung wird<br />

nicht freigeschaltet<br />

Oberleitung wird<br />

nicht geerdet<br />

Anlage signalisiert<br />

fehlerhaft sicheren<br />

Zustand „spannungsfrei“<br />

Anlage signalisiert<br />

fehlerhaft sicheren<br />

Zustand „geerdet“<br />

FREI_SCHALTEN<br />

ERDEN<br />

OR<br />

OR<br />

Spannungszustand<br />

wird falsch erkannt/erfasst<br />

Erdungszustand wird<br />

falsch erkannt/erfasst<br />

ERK_SPG<br />

Spannungszustand wird<br />

fehlerhaft übertragen<br />

oder verarbeitet<br />

ERK_ERDG<br />

Erdungszustand wird<br />

fehlerhaft übertragen<br />

oder verarbeitet<br />

FWA_SPG<br />

FWA_ERDG<br />

Spannungszustand wird<br />

falsch angezeigt<br />

Erdungszustand wird<br />

falsch angezeigt<br />

ANZ_SPG<br />

ANZ_ERDG<br />

Bild 10:<br />

Gefährdungsanalyse der automatisierten Erdung von Fahrleitungen (Grafik: Siemens AG).<br />

probung im Netz der DB AG erforderlich. Die neue<br />

Einlaufüberwachung wurde bereits 2011 zus<strong>am</strong>men<br />

mit dem Trennschalter 8WL6144-0 südlich von Berlin<br />

erprobt. Nach Vorlage der Erprobungserg<strong>eb</strong>nisse,<br />

der Nachweise, des Sicherheitsnachweises der Einlaufüberwachung<br />

Sicat DMS (SIL 1) <strong>und</strong> des Risikomanagements<br />

(CSM RA) erteilten DB AG die technische<br />

Freigabe <strong>und</strong> das EBA die Zulassung im August 2013.<br />

3.4 Gr<strong>und</strong>satz der expliziten Risikoabschätzung<br />

3.4.1 Einlaufüberwachung Sicat DMS <strong>für</strong> Trenn<strong>und</strong><br />

Erdungsschalter (SIL 1) in AC- <strong>und</strong><br />

DC-Anlagen<br />

Eine Anwendung der Schalterstellungsmeldung<br />

(Bild 9) wurde <strong>am</strong> Beispiel des Erdungsschalters<br />

8WL6144-1A in Abschnitt 3.3.3 vorgestellt. Die Vorrichtung<br />

erfüllt Anforderungen nach EN 50125-2<br />

[13] <strong>und</strong> EN 50119 [14]. <strong>Elektrische</strong> <strong>und</strong> mechanische<br />

Belastungen der Trennschalter im Betri<strong>eb</strong>s- <strong>und</strong><br />

Fehlerfall dürfen zu keiner Funktionsbeeinträchtigung<br />

der Einlaufüberwachung führen. Dieser<br />

Nachweis der gegenseitigen Beeinflussung durch<br />

elektrische <strong>und</strong> elektromagnetische Effekte (EMV)<br />

ist gemäß EN 50121-5 [15] <strong>für</strong> alle elektronischen<br />

Schaltungen <strong>und</strong> Sensoren in ortsfesten Anlagen der<br />

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung verpflichtend.<br />

Darüber hinaus waren nachzuweisen:<br />

• universelle Verwendbarkeit <strong>für</strong> alle Siemens-<br />

Trennschalter in DC- <strong>und</strong> AC-<strong>Bahnen</strong><br />

• Eignung <strong>für</strong> -40 bis +45 °C Umg<strong>eb</strong>ungstemperatur<br />

<strong>und</strong> Freiluftbelastungen ohne Beeinflussung<br />

der Trennschalterfunktion<br />

• hohe Verfügbarkeit <strong>und</strong> Zuverlässigkeit <strong>und</strong><br />

• Nachweis des Sicherheitsintegritätslevels SIL 1<br />

nach EN 50126 [6] <strong>für</strong> den Einsatz zum Beispiel<br />

bei der automatisierten Fahrleitungserdung mit<br />

Sicat AES [17].<br />

Abhängig von Konstruktion, Umg<strong>eb</strong>ungsbedingungen,<br />

Montage <strong>und</strong> Schaltergestänge können<br />

Kontakte unterschiedlich tief einlaufen. Die Einlaufüberwachung<br />

berücksichtigt daher die betri<strong>eb</strong>lichen<br />

Grenzwerte der Einlauftiefe der Schaltmesser<br />

im Kontaktsatz <strong>und</strong> vermeidet Fehlmeldungen des<br />

Schaltzustands einerseits <strong>und</strong> Überlastungen der<br />

Schalter andererseits.<br />

Die Schalterstellungsmeldung erfordert eine<br />

Auswerteeinheit <strong>für</strong> das Sensorsignal. Diese ist im<br />

112 (2014) Heft 3<br />

121

Fahrleitungsanlagen<br />

TABELLE 1<br />

Funktionale Gefährdungsanalyse <strong>für</strong> eine Funktion.<br />

Das System Sicat AES soll das Signal Zustand Erdung zeigt geerdet nur genau dann an die Fernwirkanlage<br />

übertragen, wenn das Sensorsignal der Erdungserkennungssensorik Werte annimmt, die der Position<br />

Erdungsschalter geschlossen entsprechen. Erläuterung an zwei beispielhaften Fehlerszenarien im Hinblick auf<br />

mögliche Anwesenheit von Personal im Oberleitungsbereich.<br />

Anzeige Fehlermodus Effekt Schadensmöglichkeit Sicherheitsziele<br />

Szenario 1<br />

Signal <strong>für</strong> den Zustand<br />

der Erdung<br />

zeigt: geerdet<br />

Signal <strong>für</strong> den Zustand<br />

der Erdung<br />

zeigt: nicht geerdet<br />

Szenario 2<br />

Signal <strong>für</strong> den Zustand<br />

der Erdung<br />

zeigt: geerdet<br />

Signal <strong>für</strong> den Zustand<br />

der Erdung<br />

zeigt: nicht geerdet<br />

Oberleitung ist geerdet<br />

Signal ist auf<br />

Anzeige geerdet<br />

blockiert<br />

Signal ist auf Anzeige<br />

nicht geerdet<br />

blockiert<br />

Oberleitung ist nicht geerdet<br />

Signal ist auf<br />

Anzeige geerdet<br />

blockiert<br />

Signal ist auf Anzeige<br />

nicht geerdet<br />

blockiert<br />

Meldung entspricht dem<br />

tatsächlichen Zustand<br />

Gemeldeter Erdungszustand<br />

weicht von tatsächlicher Stellung<br />

des Erdungsschalters ab<br />

Gemeldeter Erdungszustand<br />

weicht von tatsächlicher Stellung<br />

des Erdungsschalters ab<br />

Meldung entspricht dem<br />

tatsächlichen Zustand<br />

Keine<br />

Keine<br />

Bahn- oder Rettungspersonal<br />

kann zu Tode<br />

kommen<br />

keine<br />

nicht<br />

erforderlich<br />

nicht<br />

erforderlich<br />

bei nicht geerdeter<br />

Oberleitung darf Signal<br />

nicht geerdet anzeigen<br />

nicht<br />

erforderlich<br />

Schalterantri<strong>eb</strong> integriert oder als externe Auswerteeinheit<br />

Sicat 8WL6255 ausgeführt. Sie besitzt eine<br />

Lernfunktion zum Ausgleich von Verdrehungen des<br />

Sensors. Wegen der besonderen Anforderungen<br />

zum Beispiel bei der automatisierten Erdungsanlage<br />

Sicat AES, wurde die Einlaufüberwachung Sicat<br />

DMS gemäß dem Gr<strong>und</strong>satz der expliziten Risikoabschätzung<br />

gemäß CSM RA entwickelt. Für die<br />

Entwicklung wurde ein Plan <strong>und</strong> Nachweis der funktionalen<br />

Sicherheit <strong>und</strong> Sicherheitsintegrität erstellt mit<br />

den Schwerpunkten:<br />

• Aufgabenstellung<br />

• Anforderungen<br />

• Beschreibung der Anlagen mit Grenzen <strong>und</strong><br />

Schnittstellen<br />

• Gefährdungsübersicht <strong>und</strong> -analyse<br />

• Ableitung von funktionalen Anforderungen<br />

• Planung <strong>und</strong> Durchführung der Validierung,<br />

• Architektur- <strong>und</strong> Detailentwurf <strong>für</strong> Hardware <strong>und</strong><br />

Software , Integrationsprüfung, Typprüfungen,<br />

Inbetri<strong>eb</strong>setzung <strong>und</strong> Wartung<br />

Die eigene Entwicklung war abzugrenzen <strong>und</strong> die<br />

Schnittstellen zu anderen Teilsystemen zu benennen.<br />

Dies galt <strong>für</strong> die Entwicklung der Auswerteeinheit,<br />

der Trenn- oder Erdungsschalter, des Schalterantri<strong>eb</strong>s<br />

<strong>und</strong> der Fernwirkanlage.<br />

Anschließend wurde beginnend mit einem Fehlerbaum<br />

(Bild 10) untersucht, welche Gefährdungen<br />

überhaupt zu unerwünschten Ereignissen führen<br />

können. Bei automatisierten Erdungsanlagen<br />

muss die Gefährdung des Rettungspersonal <strong>und</strong> anderer<br />

Personen wegen fehlender oder nur einseitiger<br />

Erdung der Einsatzstelle ausgeschlossen werden.<br />

Nur der Fehler Erdungszustand wird falsch erkannt/<br />

erfasst entsteht in der Sensorik selbst. Der Fehler<br />

Erdungszustand wird fehlerhaft übertragen oder verarbeitet<br />

entsteht im Übertragungskanal oder in der<br />

Fernwirkanlage.<br />

Aufbauend auf diese Gefährdungsübersicht wurde<br />

eine funktionale Gefährdungsanalyse erarbeitet. Diese<br />

zeigt <strong>für</strong> mehrere Betri<strong>eb</strong>szustände, beispielhaft in<br />

Tabelle 1 <strong>und</strong> Tabelle 2 <strong>für</strong> eine Sicherheitsfunktion<br />

dargestellt, welchen Effekt ein Fehler bewirkt <strong>und</strong><br />

welche Schadensmöglichkeit dadurch entsteht. Daraus<br />

abgeleitet lassen sich Ziele definieren, um derartige<br />

Gefährdungen durch abgeleitete Sicherheitsanforderungen<br />

<strong>und</strong> -maßnahmen im Rahmen der<br />

Entwicklung zu minimieren.<br />

In der Planung wurden den Aufgaben Zuständigkeiten<br />

zugeordnet <strong>und</strong> erforderliche Reviews<br />

festgelegt. D<strong>am</strong>it werden Termine <strong>und</strong> Abhängigkeiten<br />

von Arbeitspaketen definiert <strong>und</strong> ein<br />

schneller <strong>und</strong> erfolgreicher Projektabschluss erreicht.<br />

Aus dem Entwicklungsdokument wurde<br />

abschließend der Nachweis <strong>für</strong> den Sicherheitsintegritätslevel<br />

SIL 1 erstellt. Reviews führten dabei<br />

unabhängige Fachexperten der zentralen Technik<br />

der Siemens AG (CT) mit Erfahrung in der Industrieautomatisierung,<br />

Energie-, Medizin- <strong>und</strong> Bahntechnik<br />

durch.<br />

Nach der Betri<strong>eb</strong>serprobung im Netz der DB<br />

AG <strong>und</strong> Vorlage aller Sicherheitsnachweise wurde<br />

die Einlaufüberwachung Sicat 8WL6144-7D <strong>für</strong><br />

AC-25-kV-Trenn- <strong>und</strong> Erdungsschalter der Serie Sicat<br />

8WL6144 <strong>und</strong> die zugehörige Auswerteeinheit<br />

Sicat 8WL6255 im August 2013 durch die Deutsche<br />

Bahn technisch freig<strong>eb</strong>en <strong>und</strong> erhielt ihre Typzulassung<br />

durch das EBA. Die Anforderungen nach<br />

TS 50562 <strong>und</strong> CSM RA wurden umfassend erfüllt.<br />

122 112 (2014) Heft 3

Fahrleitungsanlagen<br />

www.furrerfrey.ch<br />

Furrer+Frey AG<br />

Ingenieurbüro, Fahrleitungsbau<br />

Thunstrasse 35, Postfach 182<br />

CH-3000 Bern 6<br />

Telefon +41 31 357 61 11<br />

Telefax +41 31 357 61 00<br />

®<br />

Furrer Frey<br />

baut Fahrleitungen<br />

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Literatur + Links<br />

[1] TS 50562:2011: Bahnanwendungen Ortsfeste Anlagen<br />

– Prozess, Maßnahmen <strong>und</strong> Nachweisführung <strong>für</strong> die<br />

Sicherheit in der Bahnstromversorgung.<br />

[2] Kießling, F.; Puschmann, R.; Schmieder, A.: Fahrleitungen<br />

elektrischer <strong>Bahnen</strong>. Verlag Publicis Publishing Erlangen,<br />

3. Auflage, 2014.<br />

[3] Zenglein, S.: AK351.2.9: Sicherheitsnormung <strong>für</strong> <strong>Bahnen</strong>ergieversorgungsanlagen.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 111<br />

(2013), H. 11, S. 620–622.<br />

[4] Richtlinie 2004/49/EG: Richtlinie über Eisenbahnsicherheit<br />

in der Gemeinschaft <strong>und</strong> zur Änderung der Richtlinie<br />

95/18/EG über die Erteilung von Genehmigungen an<br />

Eisenbahnunternehmen <strong>und</strong> der Richtlinie 2001/14/EG<br />

über die Zuweisung von Fahrwegkapazität der Eisenbahn,<br />

die Erh<strong>eb</strong>ung von Entgelten <strong>für</strong> die Nutzung von<br />

Eisenbahninfrastruktur <strong>und</strong> die Sicherheitsbescheinigung<br />

(„Richtlinie über die Eisenbahnsicherheit“). In: Amtsblatt<br />

der Europäischen Union L 220 vom 21.06.2004, S. 16–39.<br />

[5] Richtlinie 2009/149/EG: Richtlinie zur Änderung der<br />

Richtlinie 2004/49/EG in Bezug auf gemeins<strong>am</strong>e Sicherheitsindikatoren<br />

<strong>und</strong> gemeins<strong>am</strong>e Methoden <strong>für</strong><br />

die Unfallkostenberechnung. In: Amtsblatt der Europäischen<br />

Union L 313 vom 28.11.2009, S. 65–74.<br />

[6] Verordnung 352/2009/EG: Verordnung über die Festlegung<br />

einer gemeins<strong>am</strong>en Sicherheitsmethode <strong>für</strong> die<br />

Evaluierung <strong>und</strong> Bewertung von Risiken gemäß Artikel 6<br />

Absatz 3 Buchstabe a der Richtlinie 2004/49/EG des Europäischen<br />

Parl<strong>am</strong>ents <strong>und</strong> des Rates. In: Amtsblatt der<br />

Europäischen Union L 108 vom 29.04.2009, S. 4–19.<br />

[7] EN 50126:1999: Bahnanwendungen – Spezifikation <strong>und</strong><br />

Nachweis der Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Instandhaltbarkeit,<br />

Sicherheit (RAMS). Deutsche Fassung 2000.<br />

[8] DIN 43147-1:2010: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> – Hängerklemme<br />

<strong>für</strong> Rillen- Fahrdrähte <strong>und</strong> Tragseile, Berichtigung zu<br />

DIN 43147-1:1982.<br />

[9] http://w3.siemens.com/smartgrid/global/de/produktesysteme-loesungen/bahnelektrifizierung/fahrleitungen/<br />

Documents/8WL6243ff_PI_121_00.pdf.<br />

[10] Dölling, A.; Leistner, S.: Lasttrenn- <strong>und</strong> Trennschalter <strong>für</strong><br />

DC-Oberleitungsanlagen. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 112<br />

(2014), H. 1-2, S. 44–51.<br />

[11] Dölling, A.; Leistner, S.: Lasttrenn- <strong>und</strong> Trennschalter <strong>für</strong><br />

AC-Oberleitungsanlagen. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 112<br />

(2014), H. 3, S. 104–112.<br />

[12] Normenreihe EN 50123: Bahnanwendungen – Ortsfeste<br />

Anlagen; Gleichstrom-Schalteinrichtungen.<br />

[13] Normenreihe EN 50152: Bahnanwendungen – Ortsfeste<br />

Anlagen – Besondere Anforderungen an Wechselstrom-Schalteinrichtungen.<br />

[14] EN 50125-2:2002: Bahnanwendungen – Umweltbedingungen<br />

<strong>für</strong> Betri<strong>eb</strong>smittel – Teil 2: Ortsfeste elektrische<br />

Anlagen. Deutsche Fassung 2010.<br />

[15] EN 50119:2009: Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen<br />

– Oberleitungen <strong>für</strong> den elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong>.<br />

Deutsche Fassung 2014.<br />

[16] EN 50121-5:2006: Bahnanwendungen – Elektromagnetische<br />

Verträglichkeit – Teil 5: Störaussendungen <strong>und</strong><br />

Störfestigkeit von ortsfesten Anlagen <strong>und</strong> Einrichtungen<br />

der <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung. Deutsche Fassung 2007.<br />

112 (2014) Heft 3<br />

123

Fahrleitungsanlagen<br />

[17] Dölling, A.; Focks, M.; Gumberger, G.: Fahrleitungserdung<br />

– automatisiert mit Sicat ® AES. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 111 (2013), H. 3, S. 172–184.<br />

[18] Schmieder, A.; Rankers, M.: Disconnector for AC overhead<br />

contact lines. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 100 (2002),<br />

H. 6, S. 207–213.<br />

[19] EN 50152-2:2012: Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen<br />

– Besondere Anforderungen an Wechselstrom-<br />

Schalteinrichtungen – Teil 2: Trennschalter, Erdungsschalter<br />

<strong>und</strong> Lastschalter mit einer Nennspannung<br />

grösser als 1 kV. Deutsche Fassung 2013.<br />

[20] EN 62271-1:2008: Hochspannungs-Schaltgeräte <strong>und</strong><br />

-Schaltanlagen – Teil 1: Gemeins<strong>am</strong>e Bestimmungen.<br />

Deutsche Fassung 2009.<br />

[21] EN 62271-102:2002: Hochspannungs-Schaltgeräte<br />

<strong>und</strong> -Schaltanlagen – Teil 102: Wechselstrom-<br />

Trennschalter <strong>und</strong> -Erdungsschalter. Deutsche Fassung<br />

2012.<br />

[22] EN 62271-103:2011: Hochspannungs-Schaltgeräte<br />

<strong>und</strong> -Schaltanlagen – Teil 103: Lastschalter <strong>für</strong> Bemessungsspannungen<br />

über 1 kV bis einschließlich 52 kV.<br />

Deutsche Fassung 2012.<br />

[23] EN 50163:2004: Bahnanwendungen – Speisespannungen<br />

von Bahnnetzen. Deutsche Fassung 2005.<br />

[24] EN 50124-1:2001: Bahnanwendungen – Isolationskoordination<br />

– Teil 1: Gr<strong>und</strong>legende Anforderungen –<br />

Luft- <strong>und</strong> Kriechstrecken <strong>für</strong> alle elektrischen <strong>und</strong> elektronischen<br />

Betri<strong>eb</strong>smittel. Deutsche Fassung 2006.<br />

[25] Ungvári, S.; Paul, G.: Oberleitung SICAT ® H 1.0 <strong>für</strong> die<br />

Neubaustrecke Köln–Rhein/Main. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

96 (1998), H. 7, S. 236–242.<br />

[26] Kohlhaas, J.; Ortstadt, W.; Puschmann, R.; Schmidt, H.:<br />

Interoperable Oberleitung SICAT ® H 1.0 der Schnellfahrstrecke<br />

Köln – Rhein/Main. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

100 (2002), H. 7, S. 249–257.<br />

[27] Altmann, M.; Matthes, R.; Rister, S.: Elektrifizierung der<br />

Hochgeschwindigkeitsstrecke HSL-Zuid. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 103 (2005), H. 4-5, S. 248–252.<br />

[28] Fernández, S. R.; Vega, T. V.: New High-speed Line Madrid–Toledo.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 104 (2006), H. 1-2,<br />

S. 52–58.<br />

[29] Brodkorb, A.; Tornow, T.: <strong>Elektrische</strong> Ausrüstung der<br />

Hochgeschwindigkeitsstrecke Beijing – Tianjin. In:<br />

<strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 107 (2009), H. 8, S. 344–350.<br />

[30] Reichmann, T.: Simulation des Systems Oberleitungskettenwerk<br />

<strong>und</strong> Stromabnehmer mit der Finite-Elemente-Methode.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 103 (2005),<br />

H. 1-2, S. 69–75.<br />

[31] Hahn, G.; Schmieder, A.: Development and Application<br />

of Contact Lines for High Speed Railways. 6 th UIC<br />

World Congress on High Speed Rail, Amsterd<strong>am</strong>, 17 th<br />

to 19 th march 2008.<br />

[32] Burkert, W.: Oberleitungsplanung mit der erweiterten<br />

Software Sicat ® Master. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 108<br />

(2010), H. 8-9, S. 377–384.<br />

[33] N.N.: Rekord auf Schienen: 574,8 km/h. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 105 (2007), H. 3, S. 173.<br />

[34] Kunz, D.; Kökényesi, M.: Oberleitung Sicat SX – Zulassung<br />

<strong>und</strong> Betri<strong>eb</strong>serfahrungen in Ungarn. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 111 (2013), H. 6-7, S. 440–444.<br />

[35] EN 61508:2010: Functional safety of electrical/electronic/progr<strong>am</strong>mable<br />

electronic safety-related systems<br />

– Part 1: General requirements.<br />

[36] EN 50128:2011: Railway applications – Communications,<br />

signalling and processing systems – Software for<br />

railway control and protection systems.<br />

[37] EN 50129:2003: Railway applications – Communication,<br />

signalling and processing systems – Safety related<br />

electronic systems for signalling (Corrected and<br />

reprinted in 2010).<br />

[38] Dölling, A.: Schalterstellungsmeldung Sicat DMS. In:<br />

<strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 111 (2013), H. 12, S. 770–776.<br />

AUTORENDATEN<br />

Dr.-Ing. André Dölling (34), Studium<br />

des Verkehrsingenieurwesens an der TU<br />

Dresden, 2003 bis 2007 wissenschaftlicher<br />

Mitarbeiter <strong>und</strong> Promotion an<br />

der Fakultät Verkehrswissenschaften<br />

„Friedrich List“, Professur <strong>für</strong> elektrische<br />

<strong>Bahnen</strong>. Seit 2007 tätig bei Siemens<br />

AG, bis 2012 im Bereich Entwicklung<br />

von Fahrleitungskomponenten <strong>und</strong><br />

-systemen, jetzt Produktportfolio<br />

Manager im Bereich Bahnelektrifizierung/Fahrleitung.<br />

Außerdem seit<br />

2008 bzw. 2009 Lehrbeauftragter <strong>für</strong><br />

Fahrleitungen an der TU Dresden <strong>und</strong><br />

Bahnelektrifizierung an der Technischen<br />

Hochschule Nürnberg.<br />

Adresse: Siemens AG, IC SG RE PI,<br />

Mozartstr. 33b, 91052, Erlangen,<br />

Deutschland;<br />

Fon: +49 9131 7-23740, Fax: -22778;<br />

E-Mail: andre.doelling@siemens.com<br />

Dr.-Ing. Axel Schmieder (57),<br />

Studium <strong>und</strong> Promotion im Fachg<strong>eb</strong>iet<br />

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung an der<br />

Moskauer Verkehrsuniversität (MIIT).<br />

1981 bis 1995 Deutsche Reichsbahn<br />

<strong>und</strong> Deutsche Bahn AG, Entwicklung,<br />

Planung <strong>und</strong> Errichtung von Oberleitungsanlagen<br />

<strong>und</strong> Normschaltanlagen.<br />

Seit 1995 Siemens AG, Entwicklung <strong>und</strong><br />

Qualitätsmanagement von Fahrleitungen,<br />

Senior Key Expert <strong>und</strong> Sachverständiger,<br />

Leiter der Technischen Liaison<br />

im Geschäftsg<strong>eb</strong>iet Bahnelektrifizierung.<br />

Convenor <strong>für</strong> IEC TC 9 MT 60913 <strong>und</strong><br />

PT 62917, Obmann des DKE AK351.2.2.<br />

Adresse: Siemens AG, IC SG RE PI<br />

TL, Mozartstr. 33b, 91052, Erlangen,<br />

Deutschland;<br />

Fon: +49 9131 7-22755, Fax: 7-22778;<br />

E-Mail: axel.schmieder@siemens.com<br />

Dipl.-Ing. Stephan Zenglein (50),<br />

Studium der Elektrotechnik an der Universität<br />

Erlangen-Nürnberg. Ingenieur<br />

<strong>für</strong> Anwendungstechnik <strong>und</strong> Vertri<strong>eb</strong><br />

von Starkstromkabeln. Seit 1999 Senior<br />

Expert <strong>für</strong> RAMS Management bei<br />

Railway Electrification der Siemens AG.<br />

Convenor der CENELEC-Arbeitsgruppe<br />

SC9XC WG 17, Obmann des DKE<br />

AK351.2.9.<br />

Adresse: Siemens AG, IC SG RE EN TP<br />

SE, Mozartstr. 33b, 91052, Erlangen,<br />

Deutschland;<br />

Fon: +49 9131 7-25226, Fax: 7-22778;<br />

E-Mail: stephan.zenglein@siemens.com<br />

124 112 (2014) Heft 3

Betri<strong>eb</strong><br />

Dispositionsunterstützung zur<br />

energieoptimalen Störungsauflösung<br />

Lutz Langerwisch, Frank Templin, Berlin<br />

Das Energieoptimale Leit- <strong>und</strong> Störfallmanagement ELS ermöglicht mit seinen Mobil- <strong>und</strong> seiner Zentralkomponente<br />

eco M <strong>und</strong> eco C die Energieoptimierung auf Fahrzeugen elektrischer Nahverkehrsbahnen.<br />

Dan<strong>eb</strong>en kann auch die betri<strong>eb</strong>lich-dispositive Entstörung energetisch optimiert werden, indem der<br />

Leitstelle entsprechende Dispositionsvorschläge unterbreitet werden.<br />

SUPPORT TO DISPOSITION FOR ENERGY-OPTIMISED FAULT CLEARANCE<br />

Energy-optimised control and incident management ELS using its mobile and its central component<br />

eco M and eco C makes energy optimisation on vehicles of electrical suburban trains possible. In addition,<br />

fault clearance anticipated in operation can also be energetically optimised by submitting<br />

respective disposition proposals to the control centre.<br />

UN SYSTÈME QUI PERMET DE RÉSOUDRE LES INCIDENTS EN OPTIMISANT LE RENDEMENT ÉNERGÉTIQUE<br />

Le système de gestion des incidents ELS à rendement énergétique optimal permet grâce à son<br />

composant mobile eco M et son composant central eco C d’optimiser le rendement énergétique des<br />

véhicules circulant sur le réseau électrifié urbain et suburbain. Il permet en outre d’optimiser le rendement<br />

énergétique du déparasitage du système de contrôle du trafic ferroviaire en soumettant au<br />

poste central de commande des solutions pertinentes.<br />

1 Einführung<br />

Das Projekt ELS (Energieoptimale Leit- <strong>und</strong> Störfallmanagement)<br />

ist ein komplexes <strong>Forschung</strong>sverb<strong>und</strong>vorhaben,<br />

das durch die TSB <strong>Technologie</strong>stiftung Berlin aus Mitteln<br />

des Zukunftsfonds des Landes Berlin, kofinanziert von<br />

der Europäischen Union EFRE, gefördert <strong>und</strong> im Jahre<br />

2012 abgeschlossen wurde. Innerhalb des Projektes<br />

wurden Verfahren wissenschaftlich untersucht <strong>und</strong> im<br />

Rahmen einer Softwarelaborlösung experimentell überprüft,<br />

die dazu dienen, den Traktionsenergi<strong>eb</strong>edarf von<br />

S- <strong>und</strong> U-<strong>Bahnen</strong> im Linienverkehr zu minimieren <strong>und</strong><br />

im Falle einer Störung des Betri<strong>eb</strong>s den Disponenten zu<br />

unterstützen, die Situation optimal zu bewältigen.<br />

Innerhalb des <strong>Forschung</strong>sverb<strong>und</strong>es arbeiteten<br />

die Projektpartner:<br />

• ASCI Systemhaus GmbH<br />

• BLIC Beratungsgesellschaft <strong>für</strong> Leit-, Informations-<br />

<strong>und</strong> Computertechnologie GmbH<br />

• Fraunhofer-<strong>Institut</strong> <strong>für</strong> Offene Kommunikationssysteme;<br />

FOKUS<br />

• Human-Factors-Consult GmbH HFC<br />

• <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> Bahntechnik GmbH IFB<br />

• Technische Universität Berlin TUB, FG Schienenfahrwege<br />

<strong>und</strong> Bahnbetri<strong>eb</strong> SFWBB<br />

• Technische Universität Berlin TUB, FG Datenbanksysteme<br />

<strong>und</strong> Informationsmanagement DIMA<br />

• Technische Universität Dresden TUD – Fakultät Verkehrswissenschaften<br />

„Friedrich List“, <strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong><br />

Verkehrsleitsysteme <strong>und</strong> -prozessautomatisierung.<br />

Praxispartner war der Bereich U-Bahn der Berliner<br />

Verkehrsbetri<strong>eb</strong>e BVG AöR.<br />

In [1] erschien ein erster Beitrag zum Projekt ELS.<br />

In diesem wurde insbesondere auf das Verfahren<br />

zum energieeffizienten Erbringen der Verkehrsleistung<br />

eingegangen. Dabei wurde erläutert, wie ein<br />

Fahrerassistenzsystem aufg<strong>eb</strong>aut werden kann, um<br />

jeden Fahrer dabei zu unterstützen, mit minimalem<br />

Energi<strong>eb</strong>edarf die jeweilige Fahrt durchzuführen. In<br />

Verbindung mit dem Leitsystem des Betreibers ist<br />

die Berücksichtigung der verkehrlichen Situation des<br />

ges<strong>am</strong>ten Verkehrsnetzes möglich <strong>und</strong> einzelne Abweichungen<br />

vom Fahrplan der im Netz befindlichen<br />

Fahrzeuge können zur weiteren Optimierung der<br />

Fahr- <strong>und</strong> Haltezeiten genutzt werden.<br />

In diesem zweiten Teil wird ein Verfahren zur Dispositionsunterstützung<br />

bei betri<strong>eb</strong>lichen Störungen<br />

beschri<strong>eb</strong>en. Auf die im ersten Teil bereits beschri<strong>eb</strong>enen<br />

Komponenten der Systemlösung wird hier<br />

nicht noch einmal eingegangen.<br />

2 Ziele der<br />

Dispositionsunterstützung<br />

Bei Abweichungen vom geplanten Betri<strong>eb</strong>sablauf<br />

müssen die verantwortlichen Mitarbeiter unter Anwendung<br />

betri<strong>eb</strong>lich festgelegter Regeln Disposi-<br />

112 (2014) Heft 3<br />

125

Betri<strong>eb</strong><br />

tionsmaßnahmen durchführen, um den Verkehr<br />

möglichst schnell <strong>und</strong> effizient in einen Zustand zu<br />

bringen, der dem geplanten Ablauf entspricht. Die<br />

Auswahl der Dispositionsmaßnahmen erfolgt üblicherweise<br />

intuitiv. Dabei müssen die unterschiedlichsten<br />

Kriterien, wie Verkehrsbedarf, Zeitdauer,<br />

Pulkvermeidung <strong>und</strong> verschiedene weitere Aspekte,<br />

berücksichtigt werden. Für die Entscheidung steht<br />

nur ein kurzes Zeitfenster als Reaktionszeit zur Verfügung.<br />

Ohne technische Unterstützung setzt das voraus,<br />

dass die Mitarbeiter genügend Erfahrungen haben,<br />

um die richtigen Maßnahmen zu bestimmen.<br />

Eine geeignete technische Unterstützung sollte demzufolge<br />

innerhalb kurzer Zeit verschiedene Lösungsmöglichkeiten<br />

präsentieren <strong>und</strong> dabei die Bewertungskriterien<br />

transparent darstellen. Somit kann dem Disponenten<br />

eine Hilfe geg<strong>eb</strong>en werden, ohne seine Entscheidung<br />

durch das Unterstützungssystem vorweg zu nehmen.<br />

Die im Projekt ELS betrachteten Verfahren zur<br />

energieeffizienten Durchführung des Betri<strong>eb</strong>es sind<br />

prinzipiell auch auf den gestörten Betri<strong>eb</strong>sablauf anwendbar.<br />

Deshalb galt die Zielstellung, auch energieeffiziente<br />

Lösungen zur Entstörung des Verkehrssystems<br />

zu finden.<br />

3 Systemübersicht<br />

3.1 Allgemeines<br />

Im Rahmen des <strong>Forschung</strong>sprojektes wurde zur Beurteilung<br />

der Eignung des Verfahrens ein Demonstrator<br />

aufg<strong>eb</strong>aut. Dieser besteht aus der zentralen<br />

Komponente eco C , die eine Verbindung zum ITCS<br />

besitzt, <strong>und</strong> der mobilen Komponente eco M auf einem<br />

Fahrzeug sowie dem Kommunikationssystem<br />

zwischen eco C <strong>und</strong> eco M .<br />

Die Dispositionsunterstützung im Demonstrator<br />

wurde ausschließlich in eco C getestet. Eine Übertragung<br />

diesbezüglicher Daten zwischen eco C <strong>und</strong> eco M ,<br />

um die Störungserfassung unabhängig vom ITCS<br />

oder eine automatisierte Information des Fahrpersonals<br />

zu ermöglichen, wurde zwar konzeptionell berücksichtigt,<br />

war jedoch nicht Gegenstand der Umsetzung<br />

innerhalb der Softwarelaborlösung.<br />

Der ELS-Demonstrator wurde in Abstimmung mit<br />

unserem Praxispartner BVG <strong>für</strong> das Kleinprofilnetz<br />

der Berliner U-Bahn aufg<strong>eb</strong>aut.<br />

Gleis befindliche Balise (meist bei einer Ein- <strong>und</strong> Ausfahrt<br />

aus dem Bahnhofsbereich) überfährt. Die dabei<br />

generierte Meldung wird zur LISI-Zentrale übertragen,<br />

visualisiert, verarbeitet <strong>und</strong> gespeichert. Mit einem speziellen<br />

Datenbank-View werden der eco C -Software die<br />

benötigten Daten zur Verfügung gestellt. Im eco C wird<br />

aus den Standortinformationen, den Plandaten <strong>und</strong> der<br />

Zugfahrthistorie die jeweilige Ist-Fahrplanfahrt ermittelt.<br />

Aus dem Vergleich der Ist-Fahrten zum Zeitpunkt<br />

einer Standortmeldung mit den geplanten Fahrten ergibt<br />

sich die aktuelle Betri<strong>eb</strong>slage im betrachteten Netz.<br />

Die Einbindung von Plan- <strong>und</strong> Ist-Zustandsdaten<br />

anderer Verkehrsträger ist unter Verwendung der relevanten<br />

VDV-Schnittstellen möglich <strong>und</strong> konzeptionell<br />

vorgesehen. Dadurch kann die Betri<strong>eb</strong>slage verkehrsträger-übergreifend<br />

in einem geographischen<br />

G<strong>eb</strong>iet bei der Ermittlung der Störungssituation <strong>und</strong><br />

auch bei der Ermittlung der Dispositionsvorschläge<br />

berücksichtigt werden.<br />

Die Arbeit mit Unterstützung des Störfallmanagements<br />

ist <strong>für</strong> den Disponenten innerhalb der Softwarelaborlösung<br />

so konzipiert, dass der Disponent zuerst<br />

mit der Bedienoberfläche des Verfahrens den Störfallmodus,<br />

das heißt das Störfallmanagement, aktiviert.<br />

Für die Umsetzung des Verfahrens in eine Anwendung<br />

ist hier<strong>für</strong> der Einsatz eines Verfahrens geplant, das anhand<br />

von signifikanten Abweichungen des Ist-Zustandes<br />

vom Soll-Zustand des Verkehrssystems die Störung<br />

automatisch erkennen kann. Nach dem Einschalten des<br />

Störungsmodus gibt der Disponent weitere Informationen<br />

zur Störung <strong>und</strong> das hauptsächliche Zielkriterium<br />

<strong>für</strong> den Lösungsvorschlag ein, wie es im Abschnitt 3.3.6<br />

zur Oberfläche beschri<strong>eb</strong>en ist. Danach erfolgt der Start<br />

der Data Mining Algorithmen. Diese analysieren die bis<br />

zu diesem Zeitpunkt aufgezeichneten Betri<strong>eb</strong>sdaten eines<br />

definierten Zeitintervalls <strong>und</strong> diese dann mit den in<br />

der Wissensdatenbank hinterlegten Betri<strong>eb</strong>sfällen nach<br />

Häufigkeits- <strong>und</strong> Ähnlichkeitsprinzipien. Die Größe des<br />

Zeitintervalls <strong>für</strong> die Aufzeichnung der Betri<strong>eb</strong>sdaten ist<br />

abhängig von der maximalen Dauer aller dem System<br />

bekannten Störungsarten. Die drei, dem Zielkriterium<br />

<strong>am</strong> nächsten kommenden Lösungen werden in der<br />

Fahr- <strong>und</strong> Haltezeitenregelung <strong>und</strong> Online-Simulation<br />

(FaHaZR) optimiert, geprüft <strong>und</strong> bewertet. Danach erhält<br />

der Disponent das Erg<strong>eb</strong>nis visualisiert <strong>und</strong> wählt<br />

den Dispositionsvorschlag, der ihm als geeignet erscheint,<br />

aus <strong>und</strong> setzt diesen um. Alternativ kann er<br />

selbstverständlich auch alle Vorschläge verwerfen <strong>und</strong><br />

einen eigenen Vorschlag umsetzen.<br />

3.2 Konzept<br />

Die Betri<strong>eb</strong>slageninformation des Verkehrssystems wird<br />

aus dem ITCS des Betreibers gewonnen. Die BVG setzt<br />

<strong>für</strong> die Zuglaufverfolgung das Leit-, Informations- <strong>und</strong><br />

Sicherungssystem LISI ein. Den Standort eines Zuges<br />

gewinnt man punktuell dann, wenn der Zug eine im<br />

3.3 Störfallmanagement mit dem<br />

eco C -Manager<br />

3.3.1 Überblick<br />

Das zentrale Modul zur Realisierung der ELS-Verfahren<br />

ist der eco C- Manager.<br />

126 112 (2014) Heft 3

Betri<strong>eb</strong><br />

Data Mining<br />

Algorithmen<br />

Speichern<br />

neuer Fälle<br />

Speichern<br />

d. Bewertungen<br />

Bewertungsmodul<br />

Data<br />

Warehouse<br />

Ablaufsteuerung<br />

Entstörungsvorschläge<br />

Auswahl, Eingaben<br />

Datenbankabfrage<br />

Störungsverarbeitung<br />

Störungsdetektion<br />

MMI<br />

Kommunikationsprozessor<br />

Betri<strong>eb</strong>sdatenspeicher<br />

(operationelle DB)<br />

RailML<br />

Schnittstelle<br />

Betri<strong>eb</strong>sdaten<br />

Abschalttabellen,<br />

Fahrplan-,<br />

Infrastruktur-<br />

Fahrzeugdaten<br />

eco DB<br />

statischer<br />

Input<br />

Variante<br />

Sim.<br />

Erg<strong>eb</strong>nis<br />

Datenstruktur Types<br />

Online Simulation:<br />

Fahr- u. Haltezeitenregelung<br />

- Tagesfahrplan<br />

- Entstörungsfahrplan<br />

- teilw. Bewertung<br />

Betri<strong>eb</strong>sdatenkonverter<br />

Soll- Zeiten (Ab/An)<br />

Ist-Zeiten (Ab/An)<br />

Zustandserfassung<br />

(LISI ZWS)*<br />

Standardisierte<br />

ITCS-Schnittstelle<br />

Dispo-<br />

Kommunikationsschnittstelle<br />

eco M<br />

Auf der eco C -Hardware wurde das Modul eco DB , das<br />

drei verschiedene anwendungsoptimierte Datenbaneco<br />

C<br />

* Besonderheit <strong>für</strong> den Demonstrator bei der BVG<br />

Bild 1:<br />

Komponenten des eco C -Managers; Störfallmanagement, gelber Hintergr<strong>und</strong> (Grafik: ASCI).<br />

Im Bild 1 sind die ELS-Komponenten mit gelbem<br />

Hintergr<strong>und</strong> dargestellt, die Funktionen <strong>für</strong> das Störfallmanagement<br />

übernehmen. Aus den vorgenannten<br />

Gründen beschränkten wir uns im Rahmen des<br />

<strong>Forschung</strong>sprojektes auf die stationäre Komponente<br />

des eco C , die aus der zentralen Ablaufsteuerung, der<br />

Störungsverarbeitung <strong>und</strong> der FaHaZR, der eco C -Datenbank<br />

eco DB mit dem Data Warehouse (DWH), dem<br />

Betri<strong>eb</strong>s- <strong>und</strong> dem Gr<strong>und</strong>datenspeicher sowie dem<br />

Mensch-Maschine-Interface (MMI) besteht.<br />

Die Arbeitsweise der wesentlichen Module in Bezug<br />

auf das Störfallmanagement wird in den folgenden<br />

Abschnitten beschri<strong>eb</strong>en.<br />

3.3.2 Zentrale Steuerung<br />

Die Steuerung <strong>und</strong> Überwachung aller Prozesse im<br />

System übernimmt die Ablaufsteuerung im eco C -Manager.<br />

Sie steuert den ges<strong>am</strong>ten Datenfluss zwischen<br />

den verschiedenen Softwarekomponenten <strong>und</strong> den<br />

unterschiedlichen Modulen des Systems.<br />

Ereignisgesteuert werden über die Zustandserfassung<br />

die aktuellen Zugstandorte vom LISI-Zwischenspeicher<br />

(ZWS) abgefragt. In einer <strong>für</strong> dieses Verfahren<br />

zu entwickelnden Anwendung wird da<strong>für</strong> ein<br />

Interface gemäß der VDV-Schnittstellenempfehlung<br />

453/454 eingesetzt. Die Daten werden im Betri<strong>eb</strong>sdatenkonverter<br />

<strong>für</strong> die Nutzung in den ELS-Verfahren<br />

umgewandelt <strong>und</strong> dann von der Ablaufsteuerung<br />

zum Betri<strong>eb</strong>sdatenspeicher weitergeleitet.<br />

Für die Dispositionsunterstützung werden die<br />

MMI-Eingaben des Disponenten mit der Störungsverarbeitung<br />

aufbereitet <strong>und</strong> dem Data Mining Prozess<br />

überg<strong>eb</strong>en. Aus dem Erg<strong>eb</strong>nis des Data Mining<br />

Prozesses werden von der Ablaufsteuerung die Prozessgraphen<br />

der im Netz befindlichen Züge <strong>für</strong> die<br />

FaHaZR berechnet. Die bewerteten Erg<strong>eb</strong>nisse der<br />

Dispositionsvorschläge werden <strong>für</strong> das MMI aufbereitet<br />

<strong>und</strong> dem MMI überg<strong>eb</strong>en.<br />

Die Ablaufsteuerung hat die Funktion, mit Ende<br />

der Störung rückwirkend die Prozessgraphen aus<br />

den Ist-Daten zu berechnen <strong>und</strong> der FaHaZR zur<br />

Simulation zu überg<strong>eb</strong>en. Das Erg<strong>eb</strong>nis wird im<br />

Bewertungsmodul mit dem vom Disponenten zur<br />

Entstörung ausgewählten Vorschlag verglichen <strong>und</strong><br />

die daraus resultierende Bewertung im DWH gespeichert,<br />

um bei ähnlich gelagerten Störungen berücksichtigt<br />

zu werden.<br />

Der Vollständigkeit halber soll an dieser Stelle auch<br />

noch ein weiterer kontinuierlich laufender Prozess in<br />

der Ablaufsteuerung aufgeführt werden. Dieser verarbeitet<br />

die Fahrzeugmeldungen. In Verbindung mit<br />

den Plandaten erfolgt daraus <strong>eb</strong>enfalls eine Berechnung<br />

von Prozessgraphen <strong>für</strong> die FaHaZR. Die FaHaZR<br />

gibt dann der Ablaufsteuerung einen Prozessgraphen<br />

zurück, aus dem die optimalen Fahrplandaten <strong>für</strong> die<br />

energiesparende Fahrweise berechnet <strong>und</strong> an den<br />

Fahrzeugrechner eco M übertragen werden. Bei einem<br />

Praxiseinsatz des Verfahrens ist die Kommunikation<br />

des eco C -Managers mit den eco M -Clients über das Betri<strong>eb</strong>sleitsystem<br />

des Betreibers vorgesehen. Für den<br />

Demonstrator wurde hier<strong>für</strong> eine Internetverbindung<br />

über GSM/UMTS genutzt.<br />

3.3.3 eco C -Datenbank eco DB<br />

112 (2014) Heft 3<br />

127

Betri<strong>eb</strong><br />

Bild 2:<br />

Beispiel <strong>für</strong> einen Lösungsentscheidungsbaum (Grafik: SFWBB).<br />

ken enthält, unter einem einheitlichen Datenbankmanagementsystem<br />

(DBMS), implementiert. Als DBMS<br />

wird das quellenoffene PostgreSQL verwendet.<br />

In den Tabellen des Gr<strong>und</strong>datenspeichers sind unter<br />

anderem die so genannten Abschalttabellen <strong>für</strong><br />

alle Fahrwege im Ges<strong>am</strong>tnetz zur energieoptimalen<br />

Zugsteuerung aus der Offline-Simulation, die Fahrplandaten,<br />

die Infrastruktur <strong>und</strong> die Fahrzeugdaten<br />

gespeichert.<br />

Im DWH werden die Basisdaten der Dispositionsvorschläge<br />

der verschiedenen Entstörstrategien gespeichert.<br />

Hier<strong>für</strong> wurden die in der Vergangenheit<br />

aufgetretenen Störungen vom Projektpartner SFWBB<br />

analysiert <strong>und</strong> kategorisiert. Dabei wurden kommunikativ<br />

zu lösende Störungen <strong>eb</strong>enso wie dispositiv<br />

zu lösende Störungen betrachtet <strong>und</strong> zusätzliche<br />

dispositive Maßnahmen generiert. Im Bild 2 ist ein<br />

Beispiel <strong>für</strong> einen Lösungsentscheidungsbaum einer<br />

Entstörstrategie dargestellt. Die dispositiven Maßnahmen<br />

enthalten die Beschreibung, eine Auflistung<br />

von Routenabschnitten <strong>und</strong> Informationen zu einem<br />

dazugehörigen dispositiven Fahrplan. Sie wurden<br />

offline mit der Simulationssoftware OpenTrack auf<br />

Machbarkeit untersucht <strong>und</strong> bewertet.<br />

Im Zus<strong>am</strong>menhang mit der Offline-Simulation<br />

<strong>und</strong> der Entwicklung der Bewertungsmethodik <strong>für</strong><br />

die Entstörungsstrategien wurde vom Projektpartner<br />

SFWBB auch die notwendige Größe des Aufzeichnungszeitintervalls<br />

der Betri<strong>eb</strong>sdaten zum Vergleich<br />

<strong>für</strong> die Störungsanalyse ermittelt. Der Wert <strong>für</strong> das<br />

Zeitintervall ist als Konfigurationspar<strong>am</strong>eter in der<br />

Gr<strong>und</strong>datenbank abgelegt.<br />

Die Modellierung der Datenbank erfolgte gemeins<strong>am</strong><br />

durch die Projektpartner DIMA <strong>und</strong> FOKUS<br />

nach dem Snowflake-Schema, sodass durch Klassifizierung<br />

der Daten innerhalb der Dimensionstabellen<br />

Red<strong>und</strong>anzen weitgehend vermieden wurden <strong>und</strong><br />

dadurch eine erh<strong>eb</strong>liche Reduzierung der Datenmengen<br />

erfolgte.<br />

Im Betri<strong>eb</strong>sdatenspeicher werden die laufenden<br />

betri<strong>eb</strong>lichen Daten gespeichert <strong>und</strong> <strong>für</strong> die Berechnungen<br />

in ELS vorgehalten. Der Betri<strong>eb</strong>sdatenspeicher<br />

ist als operationelle Datenbank ausgeführt,<br />

wodurch die Prozessdaten <strong>und</strong> die DWH-Daten entkoppelt<br />

werden. Es erfolgt eine Trennung zwischen<br />

Einfüge-/Änderungsoperationen, die in der operationellen<br />

Datenbank vorgenommen werden, <strong>und</strong> den<br />

Analyseoperationen in der Wissensdatenbank.<br />

3.3.4 Data Mining-Algorithmen<br />

Mit Hilfe der Data Mining-Algorithmen erfolgt die<br />

Bestimmung optimaler nicht-dispositiver <strong>und</strong> dispositiver<br />

Maßnahmen zur Störungsbeh<strong>eb</strong>ung anhand<br />

der historischen Störungsdaten in der Wissensdatenbank.<br />

Die Algorithmen müssen möglichst schnell alle<br />

häufigen Muster erkennen.<br />

128 112 (2014) Heft 3

Betri<strong>eb</strong><br />

Als Algorithmus <strong>für</strong> das Durchsuchen des DWH<br />

konzipierten die Projektpartner DIMA <strong>und</strong> FOKUS<br />

einen neuen Algorithmus auf Basis des FP Growth<br />

Algorithmus, der geeignet ist, sehr komplexe Datenstrukturen<br />

zu analysieren. Dazu wurde dieser<br />

Algorithmus zur Häufigkeitsanalyse <strong>für</strong> die Störungsdatenanalyse<br />

zum TD-FP Growth-Algorithmus<br />

modifiziert. Hierbei werden die häufigsten Dispositionsmaßnahmen<br />

unter Berücksichtigung vorgeg<strong>eb</strong>ener<br />

Bewertungskriterien, in der Softwarelaborlösung<br />

nach Energieeffizienz, Verspätungszeiten <strong>und</strong> Störungsdauer,<br />

gesucht.<br />

Die Zeitersparnis dieses Algorithmus begründet<br />

sich daraus, dass innerhalb des DWH nicht alle Elemente<br />

der gespeicherten Maßnahmen vom Data<br />

Mining-Prozess untersucht werden müssen. Vereinfacht<br />

dargestellt heißt das, es werden zuerst alle von<br />

der Störung abhängigen gespeicherten Maßnahmen<br />

bestimmt. Die vorhandenen Abhängigkeiten der<br />

einzelnen Elemente der Maßnahmen wurden bereits<br />

bei der Modellierung der Speicherstrukturen in<br />

Form von Baumstrukturen im DWH berücksichtigt.<br />

Dadurch müssen nur die oberen Elemente bei der<br />

Lösungssuche ausgewertet werden, um die Häufigkeit<br />

jedes beteiligten Elements der Maßnahme zu<br />

bestimmen. Daraus ergibt sich im Erg<strong>eb</strong>nis die Häufigkeit<br />

einer Maßnahme unter Berücksichtigung der<br />

definierten Randbedingungen.<br />

Ein weiterer Algorithmus wurde von DIMA <strong>und</strong> FO-<br />

KUS <strong>für</strong> eine automatische Priorisierung der Störungen<br />

entwickelt. Mit diesem Algorithmus erfolgt eine<br />

effiziente Klassifizierung der Störungen in verschiedene<br />

Priorisierungsklassen. Diese Priorisierungsklassen<br />

werden <strong>eb</strong>enfalls in der Lösungssuche berücksichtigt.<br />

Die Algorithmen wurden in der Progr<strong>am</strong>miersprache<br />

Java realisiert. Mit Hilfe der von DIMA <strong>und</strong> FO-<br />

KUS entwickelten Algorithmen konnten der Zeitbedarf<br />

<strong>für</strong> den Data Mining-Prozess im Vergleich zum<br />

klassischen A-Priori-Algorithmus wesentlich verkürzt<br />

werden.<br />

Die Dispositionsvorschläge beinhalten die Fahrzeuge<br />

mit ihren Standorten. Um einen Dispositionsvorschlag<br />

auf die reale Situation des gestörten Betri<strong>eb</strong>es<br />

übertragen zu können, müssen die Fahrzeuge<br />

des Dispositionsvorschlages auf die Fahrzeuge in der<br />

Realität abg<strong>eb</strong>ildet werden. Das Leitsystem LISI ermöglicht<br />

keine kontinuierliche Aussage darüber, welche<br />

konkreten Fahrzeuge sich zu einem bestimmten<br />

Zeitpunkt auf welchem Umlauf befinden. Das erfolgt<br />

aus den gespeicherten Daten von unmittelbar vor<br />

dem Zeitpunkt der Störung. Da diese Daten im DWH<br />

vorliegen, wird diese Aufgabe im DWH gelöst. Das<br />

Prinzip des Vorgangs der Zugzuordnung ist im Bild 3<br />

dargestellt.<br />

Die folgenden drei Erg<strong>eb</strong>nisse der Abbildung sind<br />

nach der Einordnung möglich:<br />

• eindeutige Zuordnung → aktuelle Betri<strong>eb</strong>ssituation<br />

passt zu genau einem Betri<strong>eb</strong>sfall<br />

112 (2014) Heft 3<br />

Bild 3:<br />

Prinzip der Zuordnung (Grafik: IFB).<br />

Zeit<br />

Station A Station B Station C Station D<br />

Zeitraum der Fahrtdurchführung<br />

durch minimale Fahrzeiten begrenzt<br />

Geplanter Weg-Zeit-Verlauf<br />

Häufigkeitsverteilung der Haltezeiten<br />

an den Stationen<br />

Weg<br />

Bild 4:<br />

Lösungsraum <strong>für</strong> eine Fahrt mit simulierter Haltezeitverteilung an zwei Stationen (Grafik: TU D).<br />

Störungsmodus<br />

aktivieren<br />

Klassifizierung<br />

der Störung<br />

Lokalisierung<br />

der Störung<br />

Verifikation <strong>und</strong><br />

Simulationsprorität<br />

Auswahl eines<br />

Dispositionsvorschlags<br />

Simulationsstart<br />

4<br />

5<br />

2<br />

3<br />

1<br />

Störung<br />

Disposition<br />

Berechnung <strong>und</strong><br />

Simulation<br />

Entstörung<br />

Phase 1 Phase 2<br />

Bild 5:<br />

Interaktionsschema der Störungsbearbeitung (Grafik: ASCI).<br />

8<br />

7<br />

6<br />

Abarbeitung der<br />

Checkliste <strong>für</strong> die<br />

ausgewählte<br />

Variante<br />

Anzeige der<br />

bewerteten<br />

Dispositionsvorschläge<br />

129

Betri<strong>eb</strong><br />

• mehrfache Zuordnung → aktuelle Betri<strong>eb</strong>ssituation<br />

passt nicht genau zu einem Betri<strong>eb</strong>sfall, sondern<br />

partiell zu unterschiedlichen Betri<strong>eb</strong>sfällen<br />

• keine Zuordnung → aktuelle Betri<strong>eb</strong>ssituation<br />

passt zu keinem Betri<strong>eb</strong>sfall.<br />

Für die Fälle 1 <strong>und</strong> 2 werden die zu diesen Betri<strong>eb</strong>sfällen<br />

möglichen Dispositionsvorschläge der eco C –<br />

Steuerung überg<strong>eb</strong>en.<br />

Das Erg<strong>eb</strong>nis des Data Mining Prozesses wird<br />

auf die sich im Umlauf befindlichen Züge <strong>und</strong> die<br />

aktuellen Zeiten umgerechnet. Danach werden die<br />

Bild 6:<br />

Aktivierung des Störungsmodus (Screenshots 6 bis 11: HFC/ASCI).<br />

darauf basierenden Fahrpläne der Züge mit den<br />

durchschnittlichen Fahrzeiten auf den zu befahrenden<br />

Streckenabschnitten <strong>und</strong> den durchschnittlich<br />

geplanten Haltezeiten in den Stationen berechnet.<br />

Die Fahrpläne werden an die Ablaufsteuerung überg<strong>eb</strong>en,<br />

die daraus alle Prozessgraphen berechnet.<br />

3.3.5 Fahr- <strong>und</strong> Haltezeitenregelung<br />

Die Fahr- <strong>und</strong> Haltezeitenregelung (FaHaZR) wird sowohl<br />

<strong>für</strong> das Verfahren zur energieeffizienten Fahrweise<br />

als auch <strong>für</strong> das Störfallmanagement verwendet.<br />

Im Rahmen des Störfallmanagements erhält die<br />

FaHaZR <strong>für</strong> die Optimierung <strong>und</strong> Bewertung der<br />

Dispositionsvorschläge von der Ablaufsteuerung <strong>für</strong><br />

jeden Dispositionsvorschlag die Prozessgraphen aller<br />

im Netz befindlichen Züge.<br />

Während der Online-Simulation werden die Prozessgraphen<br />

auf Gr<strong>und</strong>lage statistischer Aufenthaltszeiten<br />

an den einzelnen Stationen neu berechnet.<br />

D<strong>am</strong>it können auch die Fahrzeiten mit den Abschalttabellen<br />

<strong>eb</strong>enfalls neu ermittelt <strong>und</strong> optimiert werden.<br />

Ebenso werden die Bewertungen, die zu den Dispositionsmaßnahmen<br />

im DWH gespeichert sind,<br />

simuliert <strong>und</strong> auf die aktuelle Betri<strong>eb</strong>slage bezogen<br />

neu berechnet.<br />

Bild 4 zeigt den Weg-Zeit-Verlauf einer Fahrt auf<br />

einem fiktiven Streckenabschnitt mit zwei Halten auf<br />

Basis der Simulation <strong>und</strong> der Häufigkeitsverteilung der<br />

Haltezeiten an den beiden Stationen. Dabei wird der<br />

Effekt der dyn<strong>am</strong>ischen Fahrzeitenregelung deutlich.<br />

Obwohl die Abschalttabellen nicht <strong>für</strong> alle Abschnitte<br />

mögliche Abstufungen der Fahrzeiten <strong>und</strong> Energieverbrauchswerte,<br />

<strong>und</strong> d<strong>am</strong>it nur einen geringen Spielraum<br />

<strong>für</strong> die Verteilung der prognostizierten Fahrzeitreserve<br />

zulassen, können die Fahrzeiten im Sek<strong>und</strong>enbereich zu<br />

Gunsten des Energieverbrauches modifiziert werden.<br />

3.3.6 Oberfläche<br />

Bild 7:<br />

Dreistufige Auswahl der Störungsart.<br />

Der betri<strong>eb</strong>lich übliche Ablauf bei der Entstörung des<br />

Verkehrssystems wurde im Rahmen von Workshops in<br />

verschiedenen Verkehrsunternehmen <strong>und</strong> durch Interviews<br />

von Leitstellenmitarbeiterinnen <strong>und</strong> –mitarbeitern<br />

ermittelt <strong>und</strong> im Folgenden gründlich analysiert.<br />

Auf Basis der Aufgaben- <strong>und</strong> Prozessanalyse wurden<br />

die einzelnen Arbeitsschritte der verschiedenen Akteure<br />

in ein Ablaufschema überführt <strong>und</strong> die Anforderungen<br />

an das neue System definiert. Diese Arbeiten<br />

bildeten die Gr<strong>und</strong>lage <strong>für</strong> die Entwicklung des Konzeptes<br />

zur Dispositionsunterstützung mit den ELS-Verfahren.<br />

Aus dem Konzept wurde ein erster funktionaler<br />

Prototyp entworfen, der später mit Usability-Tests<br />

evaluiert <strong>und</strong> dann überarbeitet wurde. Die Aufgaben<br />

zum Verfahrens- <strong>und</strong> Oberflächenentwurf wurden<br />

vom Projektpartner HFC realisiert. Im Bild 5 ist der Ab-<br />

130 112 (2014) Heft 3

Betri<strong>eb</strong><br />

lauf der Störungsbearbeitung mit Unterstützung von<br />

ELS als Interaktionsschema dargestellt.<br />

Die entworfenen Oberflächen wurden in erster Linie<br />

mit den Projektpartnern evaluiert, die über entsprechende<br />

betri<strong>eb</strong>liche Erfahrungen verfügen, da die Evaluation<br />

aus naheliegenden Gründen nicht im laufenden<br />

tatsächlichen Betri<strong>eb</strong> beim Praxispartner möglich war.<br />

Der Entwurf der Oberflächen wurde im Rahmen<br />

einer Überarbeitung noch einmal gr<strong>und</strong>legend umgestaltet.<br />

Die prinzipiellen Arbeitsschritte bli<strong>eb</strong>en<br />

dabei erhalten, aber die Darstellung, verschiedene<br />

Nomenklaturen sowie die Bedienung, was unter anderem<br />

auch eine Reduzierung des Eingabeaufwands<br />

ermöglichte, wurden verändert.<br />

In der grafischen Gestaltung der Bedienoberfläche<br />

spiegeln sich die Schritte der Störungsbearbeitung<br />

wieder. Für jeden erforderlichen Schritt wurde<br />

eine eigene Oberfläche entworfen, die innerhalb eines<br />

Karteikartensystems mit Reitern als Ordnungskriterium<br />

verb<strong>und</strong>en wurden.<br />

Der Prozess ist in zwei Phasen gegliedert, die sich<br />

so in der Bedienoberfläche zeigen. Beide Phasen<br />

besitzen eine definierte Anzahl von Arbeitsschritten,<br />

wobei die Phase 1 der Störungsklassifizierung<br />

(Schritt 1 bis 4) <strong>und</strong> Phase 2 der Bearbeitung der<br />

Entstörung (Schritt 5 <strong>und</strong> 6) dient.<br />

Innerhalb der Phase 1 erfolgt nach der Aktivierung<br />

des Störungszustandes auf dem Tab 1 (Bild 6) die<br />

Eingabe der Störfallkategorie (Bild 7), um die gr<strong>und</strong>sätzliche<br />

Art der Störung zu kategorisieren. Je nach<br />

Art der Störung wird das Ereignis lokalisiert <strong>und</strong> in einer<br />

stilisierten Netzdarstellung angezeigt (Bild 8). Im<br />

nächsten Schritt werden die Eingaben zus<strong>am</strong>mengefasst<br />

dargestellt <strong>und</strong> mit der Eingabe der Priorität <strong>für</strong><br />

die Simulation abgeschlossen (Bild 9).<br />

Nach der Simulation erfolgt in der Phase 2 eine Anzeige<br />

von bis zu drei Dispositionsempfehlungen, die jeweils<br />

in Abhängigkeit der Priorisierung eine Bewertungskennziffer,<br />

die verbale Beschreibung der Maßnahme <strong>und</strong> in<br />

einer Übersicht die betri<strong>eb</strong>lichen <strong>und</strong> kommunikativen<br />

Maßnahmen enthält (Bild 10). Nach individueller Auswahl<br />

eines Vorschlages werden im Schritt 6 die Maßnahmen<br />

detailliert dargestellt (Bild 11). Diese werden mit ihrer<br />

Durchführung abgehakt <strong>und</strong> können somit auch <strong>für</strong><br />

die Führung eines Störungsbuchs, protokolliert werden.<br />

In der abschließenden Evaluation der Oberflächengestaltung<br />

wurden noch einige Verbesserungsmöglichkeiten<br />

der Darstellung, wie der Bewertung, festgehalten, die<br />

bei einer Umsetzung Berücksichtigung finden werden.<br />

4 Laborlösung <strong>und</strong> Testbetri<strong>eb</strong><br />

4.1 Aufbau der Laborlösung<br />

Die Funktionen des Dispositionsteils werden auf dem<br />

eco C –Server beim Verkehrsbetri<strong>eb</strong> implementiert. Die<br />

Bild 8:<br />

Lokalisierung der Störung <strong>und</strong> Anzeige.<br />

Bild 9:<br />

Eingabe der Simulationsprämisse.<br />

Bedienung erfolgt mit Hilfe eines W<strong>eb</strong>browsers auf<br />

einem Rechner der Leitstelle. Um die Leitstellenmitarbeiter<br />

nicht durch die Systemtests zu belasten, wurde<br />

eine Laborlösung aufg<strong>eb</strong>aut. Trotzdem werden <strong>für</strong> die<br />

Testdurchführung vergleichbare Störungen benötigt,<br />

um die Erg<strong>eb</strong>nisse zu bewerten. Diese wurden durch<br />

Verwendung aufgezeichneter LISI-Bewegungsdaten erzeugt,<br />

die dann beli<strong>eb</strong>ig wiederholt werden konnten.<br />

Für den Test wurden alle relevanten Module des<br />

eco C wie der Applikationsserver mit den Modulen <strong>für</strong><br />

das Data Mining, die FaHaZR <strong>und</strong> die Ablaufsteuerung,<br />

sowie die Datenbanken eco DB auf einem Rech-<br />

112 (2014) Heft 3<br />

131

Betri<strong>eb</strong><br />

Bild 10:<br />

Anzeige von Simulationserg<strong>eb</strong>nissen.<br />

Bild 11:<br />

Darstellung der ausgewählten Entstörungsvariante.<br />

ner installiert <strong>und</strong> so angepasst, dass die historischen<br />

LISI-Bewegungsdaten eines festen Zeitpunktes zyklisch<br />

verwendet werden konnten.<br />

4.2 Tests zur Disposition<br />

Anschließend an die Komponenten- <strong>und</strong> Integrationstests<br />

wurden innerhalb des Projektes die ELS-internen<br />

Tests zur betri<strong>eb</strong>lichen Funktion des Systems<br />

durchgeführt. Da Daten mit tatsächlich aufgetretenen<br />

Störungen nicht zur Verfügung standen, wurden<br />

aufgezeichnete LISI-Bewegungsdaten manuell<br />

nachbearbeitet, um d<strong>am</strong>it verschiedene Störungen<br />

zu simulieren. Insbesondere wurde bei den auftretenden<br />

Störungen getestet, ob das System einen<br />

betri<strong>eb</strong>lich korrekten Dispositionsvorschlag in einem<br />

angemessenen Zeitraum errechnen kann.<br />

Während dieser betri<strong>eb</strong>lichen Tests gaben die<br />

Tester die ausgewählten Störungen nach Kategorie,<br />

Lokalisierung <strong>und</strong> Priorisierung <strong>für</strong> die Zielfunktion<br />

schrittweise ein, wie es in Abschnitt 3.3.6 beschri<strong>eb</strong>en<br />

wurde. Danach wurden die Auswahl von Dispositionsvorschlägen<br />

<strong>und</strong> die Simulation gestartet.<br />

Um die Störungsbearbeitung zu illustrieren, wird<br />

hier das Beispiel der Sperrung eines Bahnhofsgleises,<br />

das <strong>für</strong> verschiedene Bahnhöfe simuliert wurde, näher<br />

erläutert. Je nach Position des Bahnhofs innerhalb<br />

des Linienverlaufs <strong>und</strong> seiner infrastrukturellen<br />

Eigenschaften <strong>und</strong> Umg<strong>eb</strong>ung mussten unterschiedliche<br />

Erg<strong>eb</strong>nisse erzielt, bewertet <strong>und</strong> dem Disponenten<br />

vorgeschlagen werden.<br />

Getestet wurden unter anderem die Auswirkungen<br />

einer Sperrung auf die Dispositionserg<strong>eb</strong>nisse<br />

während der Hauptverkehrszeit. So wurden zum<br />

Beispiel <strong>für</strong> eine Störung, die eine Sperrung des Gleises<br />

1 erforderlich machte, in der Station Görlitzer<br />

Bahnhof folgende Vorschläge errechnet:<br />

1 Zugverkehr Uhlandstraße – Kottbusser Tor<br />

(oben) nach Regelfahrplan mit Ausfall von<br />

2 Umläufen; Pendelverkehr Kottbusser Tor (oben)<br />

– Warschauer Straße im 15-min-Takt<br />

2 Zugverkehr Uhlandstraße – Kottbusser Tor“<br />

(oben) nach Regelfahrplan mit Ausfall von<br />

2 Umläufen; Pendelverkehr Kottbusser Tor (oben)<br />

– Görlitzer Bahnhof im 10-min-Takt; Pendelverkehr<br />

Görlitzer Bahnhof – Warschauer Straße im<br />

15-min-Takt<br />

3 Zugverkehr Uhlandstraße – Kottbusser Tor (oben)<br />

nach Regelfahrplan mit Ausfall von 1 Umlauf;<br />

Pendelverkehr Kottbusser Tor (oben) – Schlesisches<br />

Tor im 10-min-Takt; Pendelverkehr Schlesisches<br />

Tor – Warschauer Straße im 10-min-Takt<br />

Die vom System benötigte Bearbeitungszeit vom<br />

Start der Simulation bis zur Ausgabe der Dispositionsvorschläge<br />

wurde aufgenommen. Bei diesen Versuchen<br />

wurden Zeiten von insges<strong>am</strong>t drei bis fünf<br />

Sek<strong>und</strong>en ermittelt (Bild 12).<br />

Die angezeigten Vorschläge wurden von den Testern<br />

überprüft. Dabei musste kontrolliert werden, ob<br />

die Dispositionsvorschläge den Störungsursachen<br />

entsprachen <strong>und</strong> ob alle Fahrzeuge, die sich zum<br />

Störungszeitpunkt im Umlauf befanden, vom Dispositionsvorschlag<br />

abgedeckt <strong>und</strong> mit neuen Fahrplandaten<br />

versorgt worden waren. Es wurden keine Fehlzuordnungen<br />

festgestellt. Alle im Vorfeld definierten<br />

Störungen, die vollständig im betri<strong>eb</strong>lichen Alltag<br />

auftretenden Störungen entsprachen, konnten mit<br />

dem System abgefragt werden.<br />

132 112 (2014) Heft 3

Betri<strong>eb</strong><br />

Die Tests waren iterativ konzipiert worden, wenn<br />

sich aus den Erg<strong>eb</strong>nissen Änderungsbedarf ergab,<br />

wurden diese Änderungen – wenn möglich – sofort<br />

eingearbeitet <strong>und</strong> die Tests mit dem verbesserten<br />

System fortgesetzt. Diese Änderungen betrafen unter<br />

anderem die Gütewerte, die <strong>für</strong> die Auswahl der<br />

angezeigten Dispositionsvorschläge sorgen <strong>und</strong><br />

die Darstellung der Dispositionsfahrpläne in den<br />

Dispositionsvorschlägen, deren Informationsgehalt<br />

erweitert wurde.<br />

Im Anschluss an den Testablauf wurden die<br />

Tester zu ihrer Einschätzung des Ablaufs der Bedienschritte<br />

<strong>und</strong> zur optischen Gestaltung der Bedienoberfläche<br />

befragt.<br />

Die Befragung der Testpersonen ergab, dass<br />

die Ergonomie der eco-Oberfläche nach den Änderungen<br />

als günstig eingeschätzt wurde. Die anfallenden<br />

Berechnungszeiten wurden als kurz <strong>und</strong><br />

akzeptabel <strong>für</strong> den betri<strong>eb</strong>lichen G<strong>eb</strong>rauch eingeschätzt<br />

(Bild 12).<br />

Der geplante eco C -Funktionsumfang konnte d<strong>am</strong>it<br />

vollständig erreicht werden.<br />

4.3 Einordnung der Erg<strong>eb</strong>nisse<br />

Mit den Tests <strong>am</strong> Demonstrator wurde gezeigt,<br />

dass im Störungsfall die automatische Unterstützung<br />

der Disposition prinzipiell möglich ist, indem<br />

ihr rechnerunterstützt durch ELS Dispositionsvorschläge<br />

präsentiert werden. Eine geeignete<br />

Bedienoberfläche zur schnellen Eingabe betri<strong>eb</strong>licher<br />

Störungen ist vorhanden. Die erzielten Berechnungszeiten<br />

der ELS-Softwarekomponenten<br />

zur Errechnung der Dispositionsvorschläge inklusive<br />

der Simulation bli<strong>eb</strong>en im betri<strong>eb</strong>lich akzeptablen<br />

Rahmen.<br />

Beim Demonstrator konnten unter anderem aus<br />

datenschutzrechtlichen Gründen die Daten der<br />

Personaldisposition nicht berücksichtigt werden.<br />

Für den Leitstellenmitarbeiter wäre jedoch eine<br />

Kopplung mit der Personaldisposition wichtig, um<br />

bei der Entstörung automatisch die Fragestellung<br />

prüfen zu können, ob ein Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführer die<br />

Berechtigung <strong>für</strong> die Strecke besitzt, auf die sein<br />

Fahrzeug umgeleitet wird. Auch bei anderen betri<strong>eb</strong>lichen<br />

Dispositionsmaßnahmen ist es oftmals<br />

erforderlich, dass die Personaldisposition bei der<br />

Berechnung der Vorschläge berücksichtigt wird, da<br />

Pausen- <strong>und</strong> Ruhezeiten sowie vorhandene Kenntnisse<br />

<strong>und</strong> Zulassungen <strong>für</strong> die Umsetzung zu beachten<br />

sind.<br />

Die Erarbeitung der Regeln zur Erzeugung der<br />

Dispositionsvorschläge <strong>und</strong> deren Übertragung auf<br />

ein konkretes Verkehrsnetz war sehr zeitaufwändig<br />

<strong>und</strong> wurde innerhalb des <strong>Forschung</strong>sprojektes nur<br />

<strong>für</strong> eine Linie realisiert. Eine Ausweitung auf alle<br />

drei Linien des Netzes war auf Gr<strong>und</strong> des da<strong>für</strong><br />

112 (2014) Heft 3<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

t<br />

1<br />

0<br />

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15<br />

Bild 12:<br />

Berechnungszeit t (Grafik: IFB).<br />

erforderlichen Zeitbedarfs nicht möglich. Hieraus<br />

ergibt sich weiterer <strong>Forschung</strong>sbedarf <strong>für</strong> zukünftige<br />

Lösungen. D<strong>am</strong>it sollten automatisiert abstrakte<br />

Dispositionsvorschläge auf bestehende Infrastrukturen<br />

abg<strong>eb</strong>ildet <strong>und</strong> diese im DWH gespeichert<br />

werden können.<br />

Ein zusätzliches Erg<strong>eb</strong>nis des Projektes ist der<br />

Nachweis der erfolgreichen Nutzung verfügbarer<br />

Daten über die bestehende Betri<strong>eb</strong>slage, die von einem<br />

ITCS bereitgestellt werden, <strong>für</strong> weitere Anwendungen.<br />

Eine wesentliche Forderung der Betreiber<br />

<strong>für</strong> künftige Implementierungen von Leitsystemen<br />

sollte demzufolge die offene Architektur des einzusetzenden<br />

ITCS mit frei zugänglichen, standardisierten<br />

Schnittstellen sein. D<strong>am</strong>it wären auch neuartige<br />

<strong>Forschung</strong>serg<strong>eb</strong>nisse in der Praxis kostengünstig<br />

umzusetzen.<br />

5 Ausblick<br />

Störungsszenario<br />

Energieoptimales Leit- <strong>und</strong> Störfallmanagement<br />

(ELS) ist ein abgeschlossenes, durch die TSB <strong>Technologie</strong>stiftung<br />

Berlin aus Mitteln des Zukunftsfonds<br />

des Landes Berlin, kofinanziert von der Europäischen<br />

Union (EFRE) gefördertes, komplexes<br />

<strong>Forschung</strong>sverb<strong>und</strong>vorhaben mit si<strong>eb</strong>en Projektpartnern<br />

<strong>und</strong> dem Praxispartner Berliner Verkehrsbetri<strong>eb</strong>e<br />

(BVG). Aus den während der Erprobung<br />

des Verfahrens gewonnenen Erkenntnissen lässt<br />

sich ableiten, dass die rechentechnische Unterstützung<br />

der betri<strong>eb</strong>lichen Entstörung durch ELS<br />

machbar <strong>und</strong> auch sinnvoll ist. Da sich die im Projekt<br />

verwendeten Verfahren zur Projektierung der<br />

Basisdispositionsvorschläge <strong>für</strong> die Anwendung<br />

in der Praxis als zu aufwändig erwiesen, muss an<br />

dieser Stelle noch weitere <strong>Forschung</strong>sarbeit geleistet<br />

werden, um ein Verfahren zu finden, das<br />

eine automatisierte Generierung der Dispositionsvorschläge<br />

ermöglicht.<br />

ELS ist ein System, bei dem der Mensch innerhalb<br />

des Dispositionsprozesses als Entscheidungs-<br />

133

Betri<strong>eb</strong><br />

instanz <strong>für</strong> den Betri<strong>eb</strong>sablauf bestehen bleibt. Es<br />

nutzt weit verbreitete standardisierte Informationsquellen<br />

<strong>und</strong> könnte bestehende Betri<strong>eb</strong>sführungssysteme<br />

so ergänzen, dass die Energieeffizienz<br />

verbessert <strong>und</strong> im Störungsfall die Disposition<br />

unterstützt wird. Es ist deshalb d<strong>am</strong>it zu rechnen,<br />

dass in Zukunft derartige Systeme bei den Verkehrsbetri<strong>eb</strong>en<br />

eine Akzeptanz finden werden.<br />

Literatur<br />

[1] Langerwisch, L.; Templin, F.: Energieoptimales Leit- <strong>und</strong><br />

Störfallmanagement ELS. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 111<br />

(2013), H. 5, S. 310–319.<br />

AUTORENDATEN<br />

Dipl.-Ing. Lutz Langerwisch (59),<br />

Ausbildung Elektronikfacharbeiter, 1975<br />

Studium Informationstechnik an der<br />

Ingenieurhochschule Wismar, bis 1990<br />

wissenschaftlicher Mitarbeiter/Arbeitsgruppenleiter/Bereichsleiter<br />

<strong>am</strong> Zentralen<br />

<strong>Forschung</strong>sinstitut des Verkehrswesens<br />

der DDR, seit 2002 Geschäftsführer<br />

ASCI Systemhaus GmbH.<br />

Adresse: ASCI Systemhaus GmbH,<br />

Seddiner Str. 5, 10315 Berlin,<br />

Deutschland;<br />

Fon: +49 30 293485-0, Fax: -11;<br />

E-Mail: llangerwisch@asci-systemhaus.de<br />

Dipl.-Ing. Frank Templin (57), Ausbildung<br />

Industriekaufmann, 1979 Studium<br />

Elektrotechnik an der Technische<br />

Universität Berlin, bis 06/1989 Projektingenieur<br />

ULTRA TUBE: Kraftwerks- <strong>und</strong><br />

Labortechnik, seit 08/1989 wissenschaftlicher<br />

Mitarbeiter/Projektleiter <strong>am</strong><br />

<strong>Institut</strong> <strong>für</strong> Bahntechnik GmbH.<br />

Adresse: <strong>Institut</strong> <strong>für</strong> Bahntechnik GmbH,<br />

Carnotstr. 6, 10587 Berlin, Deutschland;<br />

Fon: +49 30 3999-2441, Fax: -2490;<br />

E-Mail: ft@bahntechnik.de<br />

Gr<strong>und</strong>lagen zu <strong>Elektrische</strong>n Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen <strong>und</strong><br />

ihrer Energieversorgung<br />

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

der Regelungstechnik <strong>und</strong> des Maschinenbaus. Es gibt<br />

einen Überblick über die Gr<strong>und</strong>lagen der elektrischen Zugförderung<br />

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

Danach wird die Energieversorgung der <strong>Bahnen</strong> (16 2/3<br />

Hz, 50 Hz, GS) unter besonderer Berücksichtigung der Leistungselektronik<br />

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

Die dritte Auflage berücksichtigt maßg<strong>eb</strong>liche Entwicklungen,<br />

die ihren Weg in die Bahnpraxis gef<strong>und</strong>en haben oder bald finden<br />

werden. Dies betrifft besonders die Technik der permanenterregten<br />

Synchronmaschinen sowie des umrichtergeführten Mittelfrequenz-Transformators<br />

zum Ersatz des besonders bei der Bahnstromfrequenz<br />

16 2/3 Hz sehr schweren Haupttransformators, neue Zweikraft-<br />

oder Hybrid-Fahrzeuge sowie die neue Topologie des Modularen<br />

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

Bestellung unter:<br />

Tel.: +49 201 82002-14<br />

Fax: +49 201 82002-34<br />

bestellung@vulkan-verlag.de<br />

Andreas Steimel<br />

3. Auflage 2014, ca. 412 Seiten, 170 x 240 mm<br />

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

Preis: € 57,–<br />

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

134 112 (2014) Heft 3

Historie<br />

Bahnstromversorgung<br />

der Lötschbergbahn von<br />

1913 bis 2013 – Teil 2<br />

nach Vortrag Gerold Kuonen, Leiter Bahnstrom, BLS Netz AG,<br />

auf der ETG-Fachtagung 100 Jahre Hochleistungstraktion –<br />

100 Jahre Lötschbergbahn in Spiez, Juni 2013<br />

Vor h<strong>und</strong>ert Jahren ging die Lötschbergbahn von Frutigen nach<br />

Brig in Betri<strong>eb</strong>. Für die Versorgung mit <strong>Bahnen</strong>ergie dienten zunächst<br />

zwei Wasserkraftwerke auf der Nordseite.<br />

100 Jahre Lötschbergbahn<br />

Gründung der Lötschbergbahn<br />

Im Jahr 1902 stimmte das Berner<br />

Stimmvolk einem Kredit <strong>für</strong> die<br />

Ausarbeitung einer normalspurigen<br />

Bahnverbindung zwischen<br />

dem Berner Oberland <strong>und</strong> dem<br />

Oberwallis zu. Nachdem man wie<br />

überall bei solchen Ideen mehrere<br />

Varianten ausgearbeitet hatte<br />

(Bild 1), entschied 1906 der Grosse<br />

Rat des Kantons Bern <strong>für</strong> das<br />

Projekt Lötschberg durch das Kandertal,<br />

<strong>und</strong> noch im gleichen Jahr<br />

wurde die Berner Alpenbahngesellschaft<br />

Bern-Lötschberg-Simplon<br />

B.L.S. (BLS) gegründet, die größte<br />

Schweizer Privatbahn.<br />

Bau der Lötschbergstrecke<br />

Die Lötschbergbahn knüpfte an<br />

die 1901 eröffnete, 13,5 km lange<br />

Strecke Spiez – Frutigen an, die<br />

von der BLS übernommen wurde.<br />

1907 begann der Bau der 60,3 km<br />

langen Strecke von Frutigen nach<br />

Brig. Hauptbauwerk wurde der<br />

14,6 km lange Scheiteltunnel<br />

zwischen Kandersteg <strong>und</strong> Goppenstein<br />

(Bild 2), der 1911 durchschlagen<br />

wurde.<br />

Die Zufahrtsstrecken im Norden<br />

<strong>und</strong> im Süden waren schwierig<br />

zu trassieren <strong>und</strong> zu bauen. Sie<br />

wurden mit 27 ‰ Steigung angelegt.<br />

Auf der Nordr<strong>am</strong>pe brauchte<br />

es da<strong>für</strong> an der Ostflanke des Kandertales<br />

zwei 180º-Kehrtunnel,<br />

die Südr<strong>am</strong>pe musste viele G<strong>eb</strong>irgsseitentäler<br />

überqueren <strong>und</strong><br />

brachte spektakuläre Aussicht auf<br />

das Rhonetal (Bild 3). Mit total 36<br />

Tunneln <strong>und</strong> Galerien sowie 22<br />

Brücken wurde die Strecke eines<br />

der wichtigsten <strong>und</strong> kühnsten<br />

Bauwerke der Schweizer <strong>Bahnen</strong>.<br />

Nach si<strong>eb</strong>en Jahren Bauzeit<br />

konnte die Lötschbergbahn <strong>am</strong><br />

19. Juni 1913 eröffnet werden.<br />

Zus<strong>am</strong>men mit der Simplonstrecke<br />

bildete sie fortan n<strong>eb</strong>en der<br />

Gotthardbahn die zweite Transitachse<br />

durch die Schweizer Alpen.<br />

Ursprünglich war allein der<br />

Lötschbergtunnel zweigleisig,<br />

während auf den beiden R<strong>am</strong>pen<br />

nur Brückenwiderlager <strong>und</strong> Tunnel<br />

weitgehend <strong>für</strong> ein zweites<br />

Gleis vorbereitet wurden. Dieses<br />

wurde mit aufwändigen Bauarbeiten<br />

von 1976 bis 1992 durchgehend<br />

verlegt.<br />

Elektrifizierung<br />

Gleich 1906 wurde entschieden,<br />

die Bahn mit elektrischer Traktion<br />

zu betreiben. Das war eine mutige<br />

Entscheidung, weil es noch<br />

sehr wenig Erfahrung gab <strong>und</strong><br />

noch kein Versorgungssystem<br />

sich richtig durchgesetzt hatte.<br />

Es gab also große Herausforderungen<br />

bei Systemwahl, Energieerzeugung,<br />

Fahrleitungen <strong>und</strong><br />

Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen.<br />

Weitsichtig entschied man<br />

sich <strong>für</strong> Einphasenwechselstrom<br />

Bild 3:<br />

Streckenbau Lötschberg Südr<strong>am</strong>pe.<br />

Bild 1:<br />

Streckenvarianten Lötschbergbahn (alle Bilder: BLS Netz).<br />

Bild 2:<br />

Tunnelbau Goppenstein.<br />

112 (2014) Heft 3<br />

135

Historie<br />

Bild 4:<br />

Kraftwerk Spiez.<br />

Bild 5:<br />

Prinzipschema <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung Lötschbergbahn um 1960, Leistungswerte<br />

ohne Gewähr (genau siehe Tabelle 1 in [1]) <strong>und</strong> vermutlich alle in kVA.<br />

(1 AC) mit 15 kV Fahrleitungsnennspannung<br />

<strong>und</strong> 15 Hz Nennfrequenz<br />

<strong>und</strong> richtete d<strong>am</strong>it 1910<br />

auf der Strecke Spiez – Frutigen<br />

einen Versuchsbetri<strong>eb</strong> ein.<br />

Für die Versorgung mit Traktionsenergie<br />

stellten die Bernische<br />

Kraftwerke (BKW) in ihren Wasserkraftwerken<br />

Spiez <strong>und</strong> Kandergr<strong>und</strong><br />

15-Hz-Gruppen auf<br />

(Bild 4). Später k<strong>am</strong>en hier <strong>und</strong><br />

in der Ortschaft Wimmis, 2 km<br />

Luftlinie südwestlich von Spiez,<br />

noch rotierende Netzkupplungsumformer<br />

hinzu (Bild 5)<br />

(Tabelle 1 in [1]).<br />

Strecken- <strong>und</strong> Bahnhofsfahrleitungen<br />

waren <strong>eb</strong>enfalls zu<br />

entwerfen (Bild 6). Auf der eingleisigen<br />

Südr<strong>am</strong>pe war ein Parallelseil<br />

Cu 95 mit verlegt, denn<br />

sie war von Kandergr<strong>und</strong> aus auf<br />

r<strong>und</strong> 40 km Länge bis Brig nur<br />

einseitig zu speisen. Erst als die<br />

SBB 1927 den Bahnhof von 3 AC<br />

3,3 kV auf 1 AC 15 kV umstellten<br />

[2], wurde hier eine Reservespeisung<br />

möglich (Bild 5).<br />

Die dauerhaft guten Erfahrungen<br />

mit dem anspruchsvollen<br />

elektrischen Betri<strong>eb</strong> der BLS<br />

k<strong>am</strong>en den SBB <strong>für</strong> ihr großes<br />

Elektrifizierungsprogr<strong>am</strong>m zugute.<br />

Erst in dessen Verlauf<br />

wurde, anders als vielfach zu lesen<br />

ist, <strong>am</strong> 30. Januar 1922 die<br />

1AC-Frequenz bei der BLS auf<br />

16 2 /3 Hz umgestellt [3]. Die beiden<br />

BKW-Kraftwerke sind noch<br />

heute in Betri<strong>eb</strong>, erzeugen aber<br />

nur 50 Hz. In Wimmis steht jetzt<br />

auch ein statischer Frequenzumrichter<br />

[4].<br />

Traktion<br />

Besonders waren leistungsfähige<br />

Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge erst noch zu entwickeln,<br />

<strong>und</strong> zus<strong>am</strong>men mit der<br />

Industrie wurden kräftige Lokomotiven<br />

konstruiert.<br />

Für den Versuchsbetri<strong>eb</strong> 1910<br />

wurden zwei Lokomotiven [5]<br />

<strong>und</strong> drei von Siemens <strong>und</strong> MFO<br />

g<strong>eb</strong>aute Bo‘2‘-Tri<strong>eb</strong>wagen Ce 2/4<br />

Bild 6:<br />

BLS-Fahrleitung.<br />

Bild 7:<br />

BLS-Tri<strong>eb</strong>wagen Ce 2/4 Betirbesnummern 781 bis 783.<br />

Spurweite 1 435 mm, Länge über Puffer 20 300 mm, Dienstmasse 55 t davon auf<br />

Tri<strong>eb</strong>drehgestell 30 t, anfangs St<strong>und</strong>en/leistung 450 PS / 330 kW <strong>und</strong> Höchstgeschwindigkeit<br />

70 km/h, 64 Sitzplätze; 1936 umg<strong>eb</strong>aut zu Ce 4/4 (Bo’Bo‘) mit<br />

800 PS / 590 kW <strong>und</strong> 80 km/h<br />

136 112 (2014) Heft 3

Historie<br />

Bild 8:<br />

BLS-Lokomotive Be 5/7 Betri<strong>eb</strong>snummern 151 bis 163.<br />

Spurweite 1 435 mm, Länge über Puffer 16 000 mm, Dienstmasse 107 t davon auf<br />

Treibradsätzen 80 t, St<strong>und</strong>en/leistung 2 500 PS / 1 840 kW, Höchstgeschwindigkeit<br />

anfangs 75 km/h<br />

eingesetzt (Bild 7); sie wurden<br />

1936 ertüchtigt <strong>und</strong> 1953-54<br />

ausgemustert.<br />

Den Dienst auf der Bergstrecke<br />

ab 1913 übernahmen 1‘E1‘-<br />

Lokomotiven Be 5/7 (Bild 8).<br />

Hersteller waren MFO, BBC <strong>und</strong><br />

SLM. Die elektrische Ausrüstung<br />

war aufgeteilt in zwei Transformatoren<br />

<strong>und</strong> zwei Motoren, die<br />

auf gemeins<strong>am</strong>e Kuppelstangen<br />

wirkten. Mit 13 Stück war<br />

es die erste Lokomotivserie der<br />

BLS <strong>und</strong> bis 1926 die einzige auf<br />

der Bergstrecke eingesetzte. Sie<br />

konnte in der Ebene 1 000 t Anhängelast<br />

<strong>und</strong> auf den R<strong>am</strong>pen<br />

330 t mit 75 km/h ziehen. Einige<br />

Lokomotiven wurden später <strong>für</strong><br />

80 km/h ertüchtigt <strong>und</strong> eine sogar<br />

gr<strong>und</strong>legend umg<strong>eb</strong>aut (siehe<br />

Hintergr<strong>und</strong>). Ausgemustert<br />

wurden sie 1964.<br />

Die Fahrzeugkenndaten bei<br />

den Bildern 7 <strong>und</strong> 8 sind bei verlässlichen<br />

Quellen erfragt.<br />

Anmerkungen: Teil 1 dieses<br />

Berichts, der den Lötschberg-Basistunnel<br />

behandelt, steht in diesem<br />

Heft unter der Rubrik Fokus<br />

Report. – Die Überschrift zu [5] ist<br />

hier keineswegs ein Schreibfehler.<br />

Be<br />

HINTERGRUND<br />

Der Kuppelstangenantri<strong>eb</strong> der BLS-Lokomotiven Be 5/7 führte anfangs,<br />

wie bei vielen ähnlichen Konstruktionen dieser Anfangsjahre,<br />

zu Schüttelbewegungen <strong>und</strong> zu „schweren Tri<strong>eb</strong>werkbeschädigungen“,<br />

was den Einbau gefederter Zahnräder erforderte [1].<br />

Die Lokomotive 151 wurde Anfang der 1940er Jahre umg<strong>eb</strong>aut.<br />

Sie bek<strong>am</strong> statt der zwei großen Motoren vier kleinere, dabei auf<br />

2 200 kW gesteigerte Leistung <strong>und</strong> auf 90 km/h heraufgesetzte<br />

Höchstgeschwindigkeit. Beim Fahren waren die neuen Motoren<br />

paarweise in Reihe gruppiert. Weil bei ihnen 10 t Masse gespart wurden,<br />

ließ man von Séchéron auch die elektrischen Schaltapparaturen<br />

erneuern. Ferner ließen sich dadurch Widerstände, Drosselspulen<br />

<strong>und</strong> Schaltgeräte <strong>für</strong> eine AC-Nutzbremsschaltung unterbringen, bei<br />

der drei Motoren in Reihe geschaltet waren <strong>und</strong> einer als AC-Erregermaschine<br />

lief [1].<br />

[1] Liechty, R.: Ein interessanter Umbau der 2 500 PS Lokomotiven der Lötschbergbahn.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 18 (1942), H. 11, S. 233–235.<br />

Literatur<br />

[1] J<strong>am</strong>pen, U.: Geschichte der elektrischen<br />

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

im schweizerischen Berner Oberland.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 104<br />

(2006), H. 7, S. 325–329. dazu<br />

H. 8-9/2006 komm. S. 463 <strong>und</strong><br />

korr. S. 464.<br />

[2] Bodmer, H.: Drehstrombahnen in<br />

der Schweiz – Teil 5. Simplon.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 109 (2011),<br />

H. 9, S. 474–482.<br />

[3] Rossberg, R. R.: Einführung der<br />

Bahnfrequenz 16 2 /3 Hz in anderen<br />

Ländern Europas. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 110 (2012), H. 5,<br />

S. 208–217.<br />

[4] Thoma, M.; J<strong>am</strong>pen, U.: Statische<br />

Frequenzumrichteranlage Wimmis<br />

(Schweiz). In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

104 (2006), H. 12, S. 576–583.<br />

[5] NN.: Die 15-Perioden-Wechselstrom-Lokomotiven<br />

<strong>für</strong> den<br />

Lötschberg-Tunnelbetri<strong>eb</strong> der<br />

Schweizerischen B<strong>und</strong>esbahn. In:<br />

<strong>Elektrische</strong> Kraftbetri<strong>eb</strong>e <strong>und</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

8 (1910), H. 15, S. 295–297.<br />

Doppelausrüstung BLS-Lokomotive Be 5/7 im Urzustand.<br />

112 (2014) Heft 3<br />

137

Historie<br />

<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

im Jahre 1964 – Teil 1<br />

Wie im Vorjahr neu begonnen,<br />

hatte jedes Heft ein Editorial zu<br />

besonderen Anlässen oder zu einem<br />

Beitrag im Heft (Tabelle 1).<br />

Betri<strong>eb</strong><br />

Der Standardbericht [1] zum Vorjahr<br />

nannte 518 km Zuwachs an<br />

elektrifizierten Strecken, davon<br />

die wichtigsten B<strong>eb</strong>ra – Göttingen<br />

– Hannover <strong>und</strong> Lückenschluss<br />

Gemünden – Flieden<br />

mit zus<strong>am</strong>men 236 km, sodass<br />

Frankfurt (Main) – Hannover <strong>und</strong><br />

München – Hannover durchgehend<br />

elektrisch zu fahren waren.<br />

Einschließlich S-Bahn H<strong>am</strong>burg<br />

wurden nun 5 034 km elektrisch<br />

betri<strong>eb</strong>en, was „nahezu 1 /6 des<br />

Ges<strong>am</strong>tnetzes“ bedeutete. Dadurch<br />

war der Anteil der D<strong>am</strong>pftraktion<br />

an den Bruttotonnenkilometern<br />

erstmals unter 50 %<br />

gesunken. Auch die 1 000. elektrische<br />

Neubaulokomotive war<br />

in Dienst gekommen, <strong>und</strong> 1964<br />

sollte mit 226 Stück der Höhepunkt<br />

der Lieferungen folgen.<br />

Für die <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

waren je ein 25-MW-Umformer<br />

in Marl, Lehrte <strong>und</strong> Borken sowie<br />

ein 40-MW-Turbosatz in Düsseldorf<br />

hinzu gekommen. Auf dem<br />

Streckenabschnitt Forchheim –<br />

B<strong>am</strong>berg hatten 1963 mit zwei<br />

umg<strong>eb</strong>auten Lokomotiven E 10<br />

Schnellfahrversuche bis 200 km/h<br />

begonnen (Editorial Heft 1). Die<br />

TABELLE 1<br />

Editorials in EB 35 (1964).<br />

Heft Verfasser Thema<br />

1 Alt Schnellfahrversuche der DB mit Geschwindigkeiten bis 200 km/h<br />

2 Gladigau 100 MW Bahnstromleistung im D<strong>am</strong>pfkraftwerk Düsseldorf-<br />

Lausward<br />

3 Kniffler Eine weitere europäische Magistrale elektrifiziert<br />

4 Kasperowski 30 Jahre elektrotechnisches Versuchswesen beim B<strong>und</strong>esbahn-<br />

Zentral<strong>am</strong>t München<br />

5 Kristl 40 Jahre Walchenseekraftwerk<br />

6 Laube Automatischer Zugbetri<strong>eb</strong> auf einer Industri<strong>eb</strong>ahn<br />

neuartige Führerstandssignalisierung<br />

über Linienleiter reichte<br />

6 km voraus.<br />

Traditionell hatten diese Berichte<br />

stets auch ein Kapitel<br />

Versuchswesen <strong>und</strong> Mitarbeit in<br />

nationalen <strong>und</strong> internationalen<br />

elektrotechnischen Verbänden <strong>und</strong><br />

der UIC. Das Editorial zu Heft 4 erinnerte<br />

daran, wie 1934 die Deutsche<br />

Reichsbahn ihre Zentralstelle<br />

<strong>für</strong> Versuche auf dem G<strong>eb</strong>iet der<br />

Elektrotechnik von Dessau nach<br />

München-Freimann <strong>und</strong> d<strong>am</strong>it<br />

nahe zum Reichsbahn-Zentral<strong>am</strong>t<br />

verlegt hatte. Nach 1945 war<br />

daraus mit verschiedenen anderen<br />

Aufgaben die B<strong>und</strong>esbahn-<br />

Versuchsanstalt München geworden<br />

(Bild 1). Von deren Aufgaben<br />

führt einen Teil heute die DB Systemtechnik<br />

weiter.<br />

Erst nach den vorrangigen<br />

Süd-Nord-Elektrifizierungen der<br />

beiden Rhein- <strong>und</strong> der oben genannten<br />

Strecken hatte die DB<br />

auch mit West-Ost-Elektrifizierungen<br />

beginnen können. Dabei<br />

war der Inselbetri<strong>eb</strong> des Raumes<br />

Saarbrücken, von einer 110-kV-<br />

Bahnstromleitung ab Unterwerk<br />

(Uw) Bingen versorgt, etappen-<br />

Bild 1:<br />

B<strong>und</strong>esbahn-Versuchsanstalt München-Freimann (aus Editorial zu<br />

Heft 4).<br />

Bild 2:<br />

SNCF-Dreispannungslokomotive BB 30 001 (Bild 6 aus [21]).<br />

Spurweite 1 435 mm, Fahrleitungsspannungen DC 1,5 kV / DC 3 kV / 1AC 25 kV 50 Hz,<br />

Radsatzfolge B’B‘, Ges<strong>am</strong>tmasse 69 t, Dauerleistung 2 135 kW, spezifische Leistung<br />

31 kW/t, Höchstgeschwindigkeiten 100 <strong>und</strong> 150 km/h<br />

138 112 (2014) Heft 3

Historie<br />

weise bis Homburg (Saar) <strong>und</strong><br />

bis Kaiserslautern vorgedrungen.<br />

Im März 1964 k<strong>am</strong> nun nach vier<br />

Jahren Bauzeit der Lückenschluss<br />

mit 63 km bis Ludwigshafen, wovon<br />

die 33 km durch den Pfälzer<br />

Wald bis Neustadt (Weinstraße)<br />

topografisch besonders schwierig<br />

waren: Den Lichten Raum in<br />

zwölf Tunneln <strong>und</strong> unter vielen<br />

Brücken herzustellen kostete<br />

mit 32 Mio. DEM mehr als die<br />

Fahrleitungen mit 23 Mio. DEM<br />

[8]. Das neue Uw Kaiserslautern<br />

bek<strong>am</strong> die erste elektronische<br />

Fernsteuerung im DB-<strong>Bahnen</strong>ergienetz<br />

vom Mutterunterwerk,<br />

später Zentralschatstelle Saarbrücken<br />

aus. Das Heft-Editorial<br />

dazu jubilierte über „ununterbrochen<br />

elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong><br />

zwischen Paris <strong>und</strong> Wien“; real<br />

waren allerdings an der Grenze<br />

bei Saarbrücken noch eine<br />

Spannungswechselstelle <strong>und</strong><br />

sowohl in Ludwigshafen als erst<br />

recht noch in Stuttgart d<strong>am</strong>als<br />

Kopfbahnhöfe zu passieren, <strong>und</strong><br />

Zweifrequenztri<strong>eb</strong>züge gab es<br />

noch nicht. – Eine Kurznachricht<br />

meldete zum Ende Mai 1964<br />

weitere 218 km mit elektrischem<br />

Betri<strong>eb</strong>, darunter Düsseldorf –<br />

<strong>und</strong> Opladen – Wuppertal – Hagen<br />

– H<strong>am</strong>m als Parallelstrecke<br />

zum Ruhrg<strong>eb</strong>iet (Heft 6).<br />

Die SNCF hatte von 38 500<br />

Strecken-km 7 780 elektrifiziert<br />

[21]. Eine fast ganzseitige Karte<br />

zeigte das Netz <strong>und</strong> eine halbseitige<br />

die Vorortbahnen im Raum<br />

Paris. Lokomotiven <strong>für</strong> Inlandeinsatz<br />

mit DC 1,5 kV <strong>und</strong> 1 AC 25 kV<br />

50 Hz („bicourant“) gab es als<br />

Serien 25100, 25200 <strong>und</strong> 25500,<br />

wobei man letztere mit heutigem<br />

Modewort modular nennen würde,<br />

denn es gab dazu die Varianten<br />

17 000 <strong>für</strong> AC <strong>und</strong> 8 500 <strong>für</strong><br />

DC; die Serie 30 000 konnte auch<br />

unter DC 3 kV nach Belgien <strong>und</strong><br />

dann wieder in den Niederlanden<br />

fahren. Bauarten waren teils<br />

Bo’Bo‘ <strong>und</strong> teils B’B‘ mit im Faktor<br />

1,5 umschaltbaren Getri<strong>eb</strong>en,<br />

weitgehend ähnlich war ein charakteristisches<br />

Aussehen (Bild 2).<br />

Im Bau waren <strong>für</strong> auch noch<br />

Bild 3:<br />

„Heulriffeln“ an Straßenbahntreibrad<br />

(Bild 6 aus [23[).<br />

16 2 /3 Hz („quadricourant“) vier<br />

107 t leichte C’C‘-Lokomotiven<br />

40 100 <strong>für</strong> 160 <strong>und</strong> 240 km/h.<br />

Bei einer höhengleiche Kreuzung<br />

mit täglich 178 Zug- <strong>und</strong><br />

240 Straßenbahnfahrten wurden<br />

fest verb<strong>und</strong>ene Fahrdrahtkreuze<br />

zwischen 15 kV 16 2 /3 Hz <strong>und</strong> DC<br />

600 V umgeschaltet (Bild 3) [2].<br />

Die Straßenbahn hatte im Vorfeld<br />

3 m lange Schutzstrecken <strong>und</strong> die<br />

DB-Strecke doppelte 25 <strong>und</strong> 14 m<br />

lange zum Schutz gegen Kurzschlussverschleppung.<br />

Unter Kurznachrichten in Heft<br />

4 listete eine Tabelle 29 <strong>Bahnen</strong><br />

in acht mittel- <strong>und</strong> süd<strong>am</strong>erikanischen<br />

Ländern <strong>und</strong> fünf in<br />

Kanada mit elektrischem Betri<strong>eb</strong><br />

auf. Die größten Netze hatten<br />

dabei 573 <strong>und</strong> 158 km Strecken.<br />

Betri<strong>eb</strong>sspannung war durchweg<br />

DC von 0,55 bis 3 kV, Ausnahmen<br />

waren die Bananenabfuhrbahn in<br />

Costa Rica mit 1 AC 15 kV 20 Hz<br />

<strong>und</strong> eine Industrie-Zahnradbahn<br />

in Brasilien mit 3 AC 750 V.<br />

Tokio hatte 10 Mio. Einwohner<br />

<strong>und</strong> wollte sein U-Bahnnetz von<br />

60 km Länge bis 1975 auf 180 km<br />

erweitern [7].<br />

Ein uraltes, schon 1905 <strong>und</strong><br />

1906 behandeltes Thema war die<br />

Riffelbildung an Schienen <strong>und</strong> Rädern<br />

von Straßenbahnen, bisher<br />

unbekannt auch in Drehgestellen<br />

neuer Großraumwagen in Hannover<br />

aufgetreten [24]. Die Stellen<br />

waren erst durch Feindrehen<br />

der Räder sichtbar zu machen.<br />

Gezeigt <strong>und</strong> diskutiert wurden<br />

Schadensbilder (Bild 4), der Einfluss<br />

von Gummielementen,<br />

Schäden an Lagern <strong>und</strong> Motoren,<br />

komplizierte grafische Stellungsbilder<br />

<strong>und</strong> Messerg<strong>eb</strong>nisdiagr<strong>am</strong>me.<br />

Empfohlen wurden<br />

n<strong>eb</strong>en Anderem sorgfältig gleiche<br />

Laufkreisdurchmesser <strong>und</strong> eine<br />

Flachrillenschiene an engen Wendeschleifen.<br />

Bild 4:<br />

Fahrleitungskreuzung Eisenbahn – Straßenbahn Staufenplatz Düsseldorf (Bild 1 aus [2]).<br />

112 (2014) Heft 3<br />

139

Historie<br />

Bild 5:<br />

Bahnstrom-Turbosatz 40 MW/50 MVA mit Getri<strong>eb</strong>e 3 : 1 Kraftwerk Düsseldorf-Lausward<br />

(Bild 1 aus [3]).<br />

Eine seit 50 Jahren mit 600 mm<br />

Spurweite <strong>und</strong> 1 AC 250 V 50 Hz<br />

betri<strong>eb</strong>ene Grubenbahn bek<strong>am</strong><br />

die 2,20 m hoch liegende Fahrleitung<br />

in 0,75 bis 1 km Abstand aus<br />

dem 5-kV-Untertagenetz gespeist<br />

[4]. Die 8 t schweren Lokomotiven<br />

hatten Repulsionsmotoren,<br />

nach einem Umbau 2 x 20 kW<br />

<strong>und</strong> konnten d<strong>am</strong>it 100 t Last mit<br />

14 km/h ziehen. Doppellokomotiven<br />

hatten Kardangelenkwellen<br />

<strong>für</strong> synchrone Bürstenverstellung<br />

über ±12,5°. Mehrsystem-, heute<br />

vornehmer Hybrid- <strong>und</strong> besser<br />

einfach Zweikraft-Lokomotiven<br />

mussten Akkumulatoren nutzen,<br />

wo Schlagwettergefahr keine<br />

Fahrleitung erlaubte. Weiter<br />

wurden <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung,<br />

Leittechnik <strong>und</strong> Trägerfrequenztelefonie<br />

teils über die Fahrleitung<br />

<strong>und</strong> teils über Antennenkabel beschri<strong>eb</strong>en.<br />

Ein Editorial stellte die<br />

1,4 km lange Ringbahn eines Kalksteinbruches<br />

mit drei automatisch<br />

fahrenden Zügen vor (Heft 6).<br />

Aufgaben <strong>und</strong> Anforderungen<br />

eines Fahrsimulators <strong>und</strong> Vorschläge,<br />

wie mit Analogrechnern anhand<br />

von Antri<strong>eb</strong>, Streckenpar<strong>am</strong>etern<br />

<strong>und</strong> Fahrdyn<strong>am</strong>ik der Fahrverlauf<br />

von Zügen aller Art nachg<strong>eb</strong>ildet<br />

werden kann, stellte [25] vor.<br />

[3]. Die Spannungskurve beeindruckt<br />

heute durch ihre Oberwellenfreiheit<br />

ohne Filter (Bild 6).<br />

Die drei Maschinengruppen wurden<br />

1984, 1988 <strong>und</strong> 1989 stillgelegt,<br />

<strong>und</strong> 2000 ließ die DB an<br />

dem Standort ihre beiden ersten<br />

15-MW-Standardumrichter aufstellen<br />

(<strong>eb</strong> Heft 10/2000).<br />

Für die vier möglichen relativen<br />

Höhenlagen benachbarter<br />

Aufhängepunkte eines Hochspannungsleiterseiles<br />

stellte [26] die<br />

mathematischen Zus<strong>am</strong>menhänge<br />

den Verfahren nach VDE-Normen<br />

gegenüber.<br />

Auf 20 km Streckenverlängerung<br />

der S-Bahn Kopenhagen<br />

wurden Seitenhalter, Aufhängungen<br />

unter Brücken <strong>und</strong> Streckentrennerisolatoren<br />

aus glasfaserverstärktem<br />

Polyester <strong>für</strong> DC<br />

1,5 kV eing<strong>eb</strong>aut <strong>und</strong> erprobt [5].<br />

In der B<strong>und</strong>esrepublik gab<br />

es vor 50 Jahren etwa 300 tödlich<br />

verlaufende Elektrounfälle<br />

im Jahr; die VDE-Bestimmungen<br />

verlangten Schutz gegen zufälliges<br />

Berühren betri<strong>eb</strong>smäßig unter<br />

Spannung stehender Teile der Betri<strong>eb</strong>smittel,<br />

gegen zu hohe Berührungsspannungen<br />

sowie gegen<br />

Brand- <strong>und</strong> Explosionsgefahren<br />

[18]. Dazu wurden die Maßnahmen<br />

von Kleinspannung über<br />

Schutzerdung <strong>und</strong>, heute abenteuerlich<br />

erscheinend, Nullung<br />

(Bild 7) bis Fehlerspannungs- <strong>und</strong><br />

Fehlerstrom-Schutzschaltung gezeigt<br />

<strong>und</strong> erklärt.<br />

Bild 6:<br />

Leerlaufspannung 6 680 V Bahnstrom-Turbogenerator (Bild 10 aus [3]).<br />

Bild 7:<br />

Schutzmaßnahme „Nullung“ (Bild 3 aus [18]).<br />

Infrastruktur<br />

Ein Editorial würdigte, dass im<br />

Walchenseekraftwerk nach Planungen<br />

seit der Jahrh<strong>und</strong>ertwende<br />

im Januar 1924 der erste Drehstrom-<br />

<strong>und</strong> im August der erste<br />

Bahnstromgenerator in Betri<strong>eb</strong><br />

gegangen waren.<br />

Das D<strong>am</strong>pfkraftwerk Düsseldorf-Lausward<br />

hatte schon je einen<br />

Bahnstrom-Turbosatz mit 25<br />

<strong>und</strong> mit 34 MW (Editorial Heft 2).<br />

Den neuen 40-MW-Generator<br />

tri<strong>eb</strong> d<strong>am</strong>pfwirtschaftlich günstig<br />

eine Nachschaltturbine mit<br />

Untersetzungsgetri<strong>eb</strong>e 3 : 1 <strong>für</strong><br />

dessen Frequenz 16 2 /3 Hz (Bild 5)<br />

Fahrzeuge <strong>und</strong> Fahrzeugtechnik<br />

Die Kurzbeschreibung [9] präsentierte<br />

eine neue Lokomotive<br />

mit 3 560 kW St<strong>und</strong>enleistung<br />

<strong>und</strong> 130 km/h Höchstgeschwindigkeit.<br />

Den ersten 80 Stück<br />

Rh 1042.0 folgten bis 1977 noch<br />

177 stärkere <strong>und</strong> schnellere<br />

Rh 1042.5.<br />

Ein Erfolgsschlager war der Gummiringfederantri<strong>eb</strong>,<br />

ein Mittelweg<br />

zwischen Tatzlager- <strong>und</strong> vollgefedertem<br />

Hohlwellenantri<strong>eb</strong> [10]. Außer<br />

bei allen neuen Bo‘Bo‘-Serienlokomotiven<br />

der DB wurde er bei den<br />

ÖBB in den Lokomotiven Rh 1141<br />

140 112 (2014) Heft 3

Historie<br />

Bild 8:<br />

ÖBB-Schnellbahntri<strong>eb</strong>zug 4030.200 (Bild 4 aus 14).<br />

Spurweite 1 435 mm, Fahrleitungsspannung 1 AC 15 kV 16 2 /3 Hz, Länge über Puffer<br />

69,4 m, Radsatzfolge Bo’Bo‘+2’2’+2’2’, Ges<strong>am</strong>tmasse 115,6 t davon auf Treibradsätzen<br />

57,1 t, St<strong>und</strong>enleistung 1 000 kW, Höchstgeschwindigkeit 100 km/h<br />

Bild 9:<br />

Einrichtungen zum Verbessern der Reibungsverhältnisse an BLS-<br />

Lokomotiven Ae 4/4 261 <strong>und</strong> 262 (Bild 3 aus [16]).<br />

<strong>und</strong> 1042 sowie Tri<strong>eb</strong>wagen 4130<br />

eing<strong>eb</strong>aut, <strong>und</strong> auch in zwei Lokomotivserien<br />

<strong>für</strong> Chile.<br />

Die Anfang 1962 eröffnete<br />

Wiener Schnellbahn von Floridsdorf<br />

nach Meidling war ein großer<br />

Erfolg [12]. Beitrag [14] zeigte<br />

nach Planungsstand 1954 <strong>für</strong> die<br />

13,8 km lange Strecke 13 Fahrdiagr<strong>am</strong>me<br />

mit Halteabständen von<br />

0,6 bis 1,9 km. Erstmals war <strong>für</strong><br />

solch straffen Betri<strong>eb</strong> 1 AC 15 kV<br />

16 2 /3 Hz gewählt. Der dreiteilige<br />

Tri<strong>eb</strong>zug Rh 4030.200 (Bild 8)<br />

baute auf dem vierteiligen Vorläufer<br />

Rh 4030 (EB Heft 10/1958).<br />

Er hatte dessen elektrische Ausrüstung<br />

mit 28-stufigem, pneumatisch<br />

betätigtem Niederspannungsschaltwerk<br />

behalten, war<br />

aber dank neuer Drehgestelle <strong>und</strong><br />

anderer Maßnahmen 21 t leichter.<br />

– Die Kurzbeschreibung [20] galt<br />

55 Bo’Bo‘-Tri<strong>eb</strong>wagen <strong>für</strong> 1 AC<br />

11 kV 25 Hz <strong>und</strong> „136,8 km/h“.<br />

Die in [16] kurz vorgestellten<br />

zwei Prototypen machten Furore.<br />

Für ihre sehr hohe Kraftschlussausnutzung<br />

wurden Zugstangentiefanlenkung,<br />

nach Strom,<br />

Geschwindigkeit <strong>und</strong> Motorposition<br />

differenzierte Shuntungen<br />

von Anker- <strong>und</strong> Feldwicklungen,<br />

pneumatisch betätigte Drahtseilzüge,<br />

in Fahrtrichtung gepumpter<br />

Flüssigkeitsballast <strong>und</strong> die im<br />

Bild 9 gezeigten Einrichtungen<br />

erprobt; der Obermaschineningenieur<br />

einer anderen großen<br />

Bahn bezeichnete dies einmal als<br />

112 (2014) Heft 3<br />

„Kunststücke“, die nichts nützen<br />

wenn der Kraftschluss wetterbedingt<br />

nicht vorhanden ist. Die<br />

meisten dieser Einrichtungen<br />

wurden auch nicht in die spätere<br />

Serie übernommen. Die eigentliche<br />

Sensation war trotz Frequenz<br />

16 2 /3 Hz noch Gleichrichtung<br />

nach dem Hochspannungsstufentransformator.<br />

Der Kurzbeitrag<br />

war das Autorend<strong>eb</strong>ut des heutigen<br />

Rezensenten in der von seinem<br />

Mentor mit herausgeg<strong>eb</strong>enen<br />

<strong>und</strong> redigierten EB.<br />

Nach Umstellung der Höllental-<br />

<strong>und</strong> Dreiseenbahn von 20 kV<br />

50 Hz auf 15 kV 16 2 /3 Hz im Jahre<br />

1960 traf die dortigen Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge<br />

ein unterschiedliches<br />

Schicksal [6]. Dabei entstand aus<br />

dem mechanischen Teil der ausgemusterten<br />

Lokomotive E 244.21<br />

eine Zweifrequenzlokomotive mit<br />

den Fahrmotoren der erst 1950<br />

g<strong>eb</strong>auten Lokomotive E 244.22.<br />

Deren Bauart Tandemmotor senkte<br />

die Funkenspannung an den<br />

Kollektorl<strong>am</strong>ellen bei 50 Hz auf<br />

verträgliche Werte <strong>und</strong> erlaubte<br />

trotz des <strong>für</strong> den Aktivteil verlorenen<br />

Raums noch akzeptable Leistung<br />

(Bild 10). Bevor die Halbleitertechnik<br />

den Durchbruch <strong>für</strong><br />

die 50-Hz-Traktion brachte, hatte<br />

man auf diese Konstruktion gewisse<br />

Hoffnungen gesetzt. Weil die<br />

frequenzproportionalen Reaktanzen<br />

völlig verschiedenes Zugkraftverhalten<br />

boten (Bild 11), bek<strong>am</strong><br />

die neu entstandene Lokomotive<br />

Bild 10:<br />

Läufer Tandem-Fahrmotor EKB 750-50 von AEG, 600 kW 16 2 /3 <strong>und</strong><br />

50 Hz (Bild 4 aus [6]).<br />

Bild 11:<br />

Zugkraftkennlinien DB Zweifrequenzlokomotive<br />

E 344.01 bei Fahrleitungsspannung 25 kV 50 Hz;<br />

26 Mp = 255 kN bei 15 kV 16 2 /3 Hz schon zwischen Fahrstufen<br />

Stufe 7 <strong>und</strong> 8 erreicht (Bild 6 aus [6]).<br />

141

Historie<br />

Bild 12:<br />

26,4-m-Schnellzugwagen ohne Schürze mit Zuglichtmaschine <strong>am</strong><br />

Drehgestell (Bild 18 aus [11]).<br />

Bild 13:<br />

Luftgeschwindigkeiten um Zuglichtmaschine, nach Bild 12 angeordnet;<br />

Par<strong>am</strong>eter Fahrgeschwindigkeit (Bild 14 aus [11])<br />

Bild 14:<br />

Bestückte Leiterplatte elektronischer Steuerung 1964 (Teilbild 2<br />

aus [19]).<br />

E 344.01 eine Transduktor-Zugkraftregelung.<br />

Sie wurde ab Ende<br />

1962 im Bezirk Saarbrücken im<br />

Übergabedienst von <strong>und</strong> nach<br />

Frankreich eingesetzt. Die Kommutierung<br />

war auch bei 50 Hz<br />

gut, die Einsatzmöglichkeit aber<br />

wegen nur 100 km/h Höchstgeschwindigkeit<br />

beschränkt, sodass<br />

sie 1969 als 183 001 wieder ausgemustert<br />

wurde.<br />

Solange noch Reisezugwagen<br />

mit D<strong>am</strong>pfheizung ausgerüstet<br />

sein mussten, brauchten sie eine<br />

autarke elektrische Versorgung,<br />

wo<strong>für</strong> Kleingeneratoren über<br />

Winkelgetri<strong>eb</strong>e <strong>und</strong> Kardanwelle<br />

von einem Radsatz angetri<strong>eb</strong>en<br />

wurden (Bild 12). Wissenschaftlich<br />

aufg<strong>eb</strong>aut untersuchte [11]<br />

zunächst theoretisch Wärmequellen<br />

<strong>und</strong> Wärmeabfuhr <strong>und</strong><br />

beschri<strong>eb</strong> dann Prüffeld- <strong>und</strong><br />

Betri<strong>eb</strong>sversuche. Erg<strong>eb</strong>nisse<br />

waren Kühlluftverteilung <strong>und</strong><br />

-geschwindigkeiten je nach Wagenstellung<br />

im Zug <strong>und</strong> sogar<br />

Fahrtrichtung (Beispiel Bild 13).<br />

Nachteilig zeigten sich die <strong>für</strong><br />

den Fahrwiderstand günstigen<br />

Schürzen unterhalb des Wagenkastens.<br />

Bei Wagen <strong>für</strong> internationalen<br />

Verkehr mussten die elektrischen<br />

Heizelemente <strong>für</strong> 3 kV, 1,5 kV oder<br />

1 kV gruppiert werden können<br />

[19]. Transistorschaltungen sollten<br />

Relais in der Steuerung ersetzen;<br />

die Plattenbeschaltung da<strong>für</strong><br />

mutet nach 50 Jahren rührend an<br />

(Bild 14).<br />

Die Arbeit [15] befasste sich<br />

im ersten Teil mit der Entwicklung<br />

der Festigkeitslehre in den<br />

letzten 50 Jahren, wo anfänglich<br />

einfachste Ansätze dank riesiger<br />

Sicherheitszuschläge ausreichten,<br />

<strong>und</strong> übte herbe Kritik an vielen<br />

üblichen Darstellungen von<br />

Spannungslinien in festen Körpern.<br />

Der zweite, kürzere Teil behandelte<br />

die aktuellen Verfahren<br />

zur Beurteilung der Dauerwechselfestigkeit<br />

<strong>und</strong> einen Prüfstand<br />

da<strong>für</strong>. Betont wurde die große<br />

Rolle der Dehnungsmessstreifen,<br />

die inzwischen universell einsetzbar<br />

waren.<br />

Tagungsberichte<br />

Auf einer Tagung der International<br />

Federation of Automatic<br />

Control (IFAC), die parallel zur<br />

Internationalen Fachmesse <strong>für</strong><br />

Elektronik (INEL) stattfand, sprachen<br />

zwölf n<strong>am</strong>hafte Fachleute<br />

von <strong>Bahnen</strong> <strong>und</strong> Industrie zur<br />

Leistungs- <strong>und</strong> Steuerungselektronik<br />

mit Thyristoren <strong>und</strong> Transistoren<br />

<strong>für</strong> Traktionsstromkreise<br />

sowie <strong>für</strong> Steuer- <strong>und</strong> Regelaufgaben<br />

[12].<br />

Von den acht in [17] referierten<br />

Vorträgen entsprach einer<br />

dem zweiten Teil von [15]. Aus<br />

Schweden wurde berichtet, dass<br />

dort zwei 16 2 /3 Hz-Lokomotiven<br />

Rb 1 versuchsweise mit Diodengleichrichtern<br />

g<strong>eb</strong>aut würden.<br />

Auf der in [22] wiedergeg<strong>eb</strong>enen<br />

Tunnel-Tagung berichteten<br />

sechs Vorträge über Gr<strong>und</strong>merkmale,<br />

Planung, Bauverfahren<br />

<strong>und</strong> Ausrüstung, Erfahrungsberichte<br />

gab es aus Rotterd<strong>am</strong>,<br />

Stockholm, Toronto <strong>und</strong> Tokio.<br />

Die d<strong>am</strong>als aufkommenden U-<br />

Straßenbahnen spielten eine<br />

deutliche Rolle.<br />

Zum Thema Adhäsion behandelten<br />

zwölf Vorträge Versuchserg<strong>eb</strong>nisse,<br />

Berechnungen,<br />

Bremswege, elektrische <strong>und</strong><br />

mechanische Ausgleichsmaßnahmen<br />

<strong>für</strong> Drehgestell- <strong>und</strong><br />

Radsatz-Laständerungen sowie<br />

chemische <strong>und</strong> mechanische<br />

Reinigungsverfahren [26]. Lehm<br />

<strong>und</strong> Öl wurden als die hauptsächlichen<br />

Verschmutzungspartikel<br />

bezeichnet, die bei Regen<br />

zur stark verringerten Reibung<br />

führen.<br />

Bei den N<strong>am</strong>en der auf solchen<br />

Tagungen Vortragenden<br />

fällt besonders auf, auch in<br />

Verbindung mit dem langjährigen<br />

Autorenverzeichnis der<br />

EB, welche Konstanz d<strong>am</strong>als<br />

auf den Führungspositionen<br />

sowohl bei den <strong>Bahnen</strong> wie bei<br />

der Industrie herrschte <strong>und</strong> wie<br />

sich dadurch herausragende<br />

Entwickler, Konstrukteure <strong>und</strong><br />

Betreiber etablieren <strong>und</strong> profilieren<br />

konnten.<br />

Uwe Behmann<br />

142 112 (2014) Heft 3

Historie<br />

Hauptbeiträge Jahrgang 35<br />

(1964) Hefte 1 bis 6<br />

[1] Kniffler, A.: Der elektrische Zugbetri<strong>eb</strong><br />

der Deutschen B<strong>und</strong>esbahn<br />

im Jahre 1963. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

35 (1964), H. 1, S. 2–14.<br />

[2] Mann, K.: Schienengleiche Kreuzung<br />

einer mit 15 kV 16 2 /3 Hz betri<strong>eb</strong>enen<br />

Strecke der Deutschen<br />

B<strong>und</strong>esbahn mit einer Straßenbahn<br />

in Düsseldorf. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 35 (1964), H. 1, S. 14–17.<br />

[3] Pewow, W.; Heinrichs, F.; Abolins, A.:<br />

Der 34-MW/40-MVA-Bahnstromturbosatz<br />

im D<strong>am</strong>pfkraftwerk Düsseldort-Lausward.<br />

In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 35 (1964), H. 1, S. 17–24.<br />

[4] Kuhlmann, H.: <strong>Elektrische</strong> Grubenbahn<br />

mit Lokomotiven <strong>für</strong><br />

50-Hz-Einphasenstrom sowie mit<br />

Mehrsystemlokomotiven <strong>für</strong> Verb<strong>und</strong>betri<strong>eb</strong>.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

35 (1964), H. 2, S. 30–37.<br />

[5] Nilsson, J.: Einige Fahrleitungseinzelheiten<br />

von der Erweiterung<br />

des Kopenhagener S-Bahn-Netzes.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 35 (1964),<br />

H. 2, S. 38–40.<br />

[6] Hartmann, O.; Tietze, C.: Die<br />

Zweifrequenzlokomotive E 244.01<br />

der Deutschen B<strong>und</strong>esbahn. In:<br />

<strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 35 (1964),<br />

H. 2, S. 40–51.<br />

[7] NN: Ausbau des U-Bahn-Netzes<br />

von Tokio. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

35 (1964), H. 2, S. 51–52.<br />

[8] Gut, R.: Zur Elektrifizierung des<br />

Abschnittes Ludwigshafen – Kaisersleutern<br />

der Pfalzbahn. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 35 (1964), H. 3,<br />

S. 58–59.<br />

[9] Rotter, R.: Die neue Univerallokomotive<br />

Reihe 1042 der ÖBB.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 35 (1964),<br />

H. 3, S. 60–61.<br />

[10] Kloss, G.: 5000 Siemens-Gummiringfederantri<strong>eb</strong>e.<br />

In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 35 (1964), H. 3, S. 61–62.<br />

[11] Hendrichs, W.: Das thermische<br />

Verhalten von Kommutator-<br />

Zuglichtmaschinen. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 35 (1964), H. 3,<br />

S. 63–75.<br />

[12] Stetza, G.: Glänzende Bewährung<br />

der neuen Wiener Schnellbahn.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 35<br />

(1964), H. 3, S. 75–76.<br />

[13] Gladigau, A.: Die INEL 63 <strong>und</strong><br />

der zweite IFAC-Weltkongreß in<br />

Basel. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 35<br />

(1964), H. 3, S. 76–81.<br />

[14] Rotter, R.: Die Fahrzeuge der Wiener<br />

Schnellbahn. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 35 (1964), H. 4, S. 86–97.<br />

[15] Schönfelder, K.: Der heutige<br />

Stand der Festigkeitsberechnung<br />

<strong>und</strong> der Schwingungsfragen bei<br />

Bahnmotoren <strong>und</strong> Bahnantri<strong>eb</strong>en.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 35<br />

(1964), H. 4, S. 97–105.<br />

[16] Behmann, U.: Neue Gleichrichter-<br />

Lokomotien hoher Leistung <strong>für</strong><br />

die BLS. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 35<br />

(1964), H. 4, S. 105–107.<br />

[17] Gladigau, A.: 8. Tagung „Moderne<br />

Schienenfahrzeuge“ in Graz.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 35 (1964),<br />

H. 4, S. 107–110.<br />

[18] Oelschläger, H.; Simoneit, E.: Gefahrenschutz<br />

in elektrischen Anlagen.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 35<br />

(1964), H. 5, S. 114–120.<br />

[19] Spöhrer, W.: Die transistorgesteuerte<br />

Mehrspannungswähleinrichtung<br />

<strong>für</strong> elektrische<br />

Zugheizungen bei der Deutschen<br />

B<strong>und</strong>esbahn. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 35 (1964), H. 5,<br />

S. 121–128.<br />

[20] Kroll, U.: <strong>Elektrische</strong> Tri<strong>eb</strong>wagen<br />

<strong>für</strong> den Vorortverkehr in Philadelphia.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 35<br />

(1964), H. 5, S. 128–129.<br />

[21] Gladigau, A.: Stand der Elektrifizierung<br />

der SNCF <strong>am</strong> Jahreswechsel<br />

1963/64. In: <strong>Elektrische</strong><br />

<strong>Bahnen</strong> 35 (1964), H. 5,<br />

S. 129–135.<br />

[22] Heider, H.-J.: Tagung über Planung<br />

<strong>und</strong> Bau unterirdischer Verkehrswege.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

35 (1964), H. 5, S. 136–138.<br />

[23] Düskow, A.: Entstehung, Formen<br />

<strong>und</strong> Häufigkeit von Flächen<br />

<strong>und</strong> Riffeln auf den Radreifen<br />

von Straßenbahnen. In:<br />

<strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 35 (1964),<br />

H. 6, S. 142–155.<br />

[24] Kilb, E.: Elektronischer Fahrsimulator<br />

<strong>für</strong> elektrische Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 35<br />

(1964), H. 6, S. 156–159.<br />

[25] Fischer, H.: Bestimmung des<br />

Durchhangs <strong>und</strong> der Geichung<br />

von Seilen in Abhängigkeit von<br />

der Lage der Aufhängepunkte.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 35 (1964),<br />

H. 6, S. 160–164.<br />

[26] Kilb, E.: Tagung über Adhäsionsprobleme<br />

der Eisenbahnen in<br />

London <strong>am</strong> 27. <strong>und</strong> 28. November<br />

1963. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

35 (1964), H. 6, S. 164–167.<br />

112 (2014) Heft 3<br />

143

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

Mehr Mittel <strong>für</strong> bestehende DB-Infrastruktur<br />

Im Jahr 2014 will die DB<br />

4,6 Mrd. EUR in Sanierung<br />

<strong>und</strong> Erneuerung vorhandener<br />

Strecken, Anlagen <strong>und</strong> Technik<br />

investieren. Der B<strong>und</strong> steuert<br />

mit der bis 2015 verlängerten<br />

Leistungs- <strong>und</strong> Finanzierungsvereinbarung<br />

2013 <strong>und</strong> 2014<br />

jeweils 250 Mio. EUR zusätzlich<br />

zu seinen 2,5 Mrd. EUR/a <strong>für</strong><br />

Erhaltung <strong>und</strong> Sanierung bei.<br />

Wie schon in den letzten Jahren<br />

bündelt die DB die größten Baumaßnahmen,<br />

<strong>und</strong> zwar in diesem<br />

Jahr in 65 Korridoren, mit<br />

den üblichen, zum Teil erh<strong>eb</strong>lichen<br />

Leistungseinschränkungen<br />

<strong>für</strong> Personen- <strong>und</strong> Güterverkehr.<br />

Elektrifizierung<br />

Plauen – Hof<br />

Bei der Elektrifizierung des 49 km<br />

langen Abschnitts Plauen (Vogtland)<br />

oberer Bahnhof – Hof Hbf (<strong>eb</strong><br />

12/2013, S. 790) der zweigleisigen<br />

Strecke Leipzig – Hof sind ab<br />

dem Bahnhof Schönberg (Vogtland)<br />

(km 133) beidseitig isoliert<br />

aufgehängte Leiterseile Al 185 an<br />

den Masten mitverlegt worden.<br />

Sie sind keine Leitung als eigenständig<br />

schaltbares Betri<strong>eb</strong>smittel,<br />

sondern derzeit mit der Oberleitung<br />

elektrisch fest verb<strong>und</strong>ene<br />

Leiter zur Verstärkung, hier<br />

konkret Äquivalent-Verdoppelung<br />

des Querschnitts von Fahrdraht<br />

<strong>und</strong> Tragseil. Die Belastungen<br />

auf den 20-‰-R<strong>am</strong>pen zwischen<br />

Verstärkungsseile bei km 135 kurz südlich Schönberg (Vogtland)<br />

(Foto: Jochen Schmidt).<br />

Schönberg <strong>und</strong> Hof verursachen<br />

so bei einseitiger Speisung von<br />

Norden her ab Schönberg weniger<br />

Spannungsfall <strong>und</strong> werden<br />

bei Regelbetri<strong>eb</strong> stärker zum Urw<br />

Hof (km 160) hin verlagert.<br />

Velaro D bei DB<br />

zugelassen<br />

Foto: Siemens<br />

Die neuen ICE-Züge Velaro D von<br />

Siemens bek<strong>am</strong>en vom Eisenbahn-B<strong>und</strong>es<strong>am</strong>t<br />

die Zulassung<br />

<strong>für</strong> das DB-Netz. Vier bereits als<br />

Baureihe (BR) 407 an die DB<br />

ausgelieferte Züge sollen im<br />

Frühjahr durch vier weitere ergänzt<br />

werden. Die weiteren acht<br />

sind zunächst <strong>für</strong> Testfahrten in<br />

Belgien <strong>und</strong> Frankreich reserviert.<br />

Nach Erteilung aller Zulassungen,<br />

voraussichtlich erst ab Ende 2016<br />

sollen alle 16 Züge grenzüberschreitend<br />

eingesetzt werden.<br />

Der Ges<strong>am</strong>tauftragswert beträgt<br />

0,5 Mrd. EUR. Der Velaro D ist<br />

eine Weiterentwicklung des ICE 3<br />

(BR 403), von dem nur einige seit<br />

2007 als BR 406 grenzüberschreitend<br />

im Einsatz sind. Er besteht<br />

wie dieser aus acht Einzelwagen,<br />

bietet aber mit 460 Sitzplätzen<br />

30 mehr als der Vorgänger.<br />

144 112 (2014) Heft 3

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

Modernisierung ICE-T<br />

Die DB hat d<strong>am</strong>it begonnen,<br />

nach den ICE-Generationen 1<br />

<strong>und</strong> 2 auch die mit Neigetechnik<br />

ausgerüsteten <strong>und</strong> zunächst<br />

sogar d<strong>am</strong>it gefahrenen Tri<strong>eb</strong>züge<br />

der Baureihen 411 <strong>und</strong> 415<br />

zu modernisieren, die ab 1996<br />

geliefert wurden.<br />

Fernverkehrszüge ICx der DB<br />

Die DB hatte im Mai 2011 bei<br />

Siemens 130 neue Fernverkehrszüge<br />

mit dem Arbeitstitel ICx bestellt<br />

[1]. Anders als bei den ICE-T <strong>und</strong><br />

ICE 3, wo jeweils drei Wagen<br />

eine elektrische Einheit bilden,<br />

soll bei dem neuen Konzept eine<br />

komplette elektrische Antri<strong>eb</strong>sausrüstung<br />

in Tri<strong>eb</strong>wagen (ET)<br />

konzentriert sein, auf Neudeutsch<br />

Powercars genannt. Es wurden 45<br />

si<strong>eb</strong>enteilige Züge mit drei <strong>und</strong><br />

85 zehnteilige mit fünf ET bestellt.<br />

Die hohen Fahrgastzahlen <strong>und</strong><br />

guten Geschäftserg<strong>eb</strong>nisse bei<br />

DB Fernverkehr haben inzwischen<br />

dazu veranlasst, längere Züge um<br />

ein Wagenpaar auf zwölf Wagen<br />

<strong>und</strong> d<strong>am</strong>it auf die Normalstärke<br />

der ICE 1 zu vergrößern. Die<br />

si<strong>eb</strong>enteiligen Züge bekommen<br />

automatische Kupplungen zum<br />

Fahren als Doppel- <strong>und</strong> Flügelzüge.<br />

Tests an Modellen haben<br />

gezeigt, dass die K<strong>und</strong>en mehr<br />

Stauraum <strong>und</strong> bessere Materialien<br />

wünschen. Deshalb bekommen<br />

die Großraumwagen 2. Klasse<br />

beim Langzug nur 88 <strong>und</strong> beim<br />

Kurzzug nur 92 statt wie anfänglich<br />

geplant 100 Sitzplätze. Wegen<br />

dieser Änderungen <strong>und</strong> vieler<br />

anderer Verbesserungen sollen<br />

sich die ersten Auslieferungen um<br />

ein knappes Jahr auf Ende 2017<br />

verschi<strong>eb</strong>en.<br />

[1] NN: Vertrag zur Beschaffung neuer<br />

Fernverkehrszüge ICx unterzeichnet.<br />

In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 109<br />

(2011), H. 6, S. 310–311.<br />

Doppelstockzüge <strong>für</strong> Nordrhein-Westfalen<br />

In Nordrhein-Westfalen, dem<br />

einwohnerstärksten B<strong>und</strong>esland<br />

<strong>und</strong> dem größten Ballungsraum<br />

in Europa, soll ab Dezember 2018<br />

ein Taktverkehr Rhein-Ruhr-Express<br />

mit niederflurigen Doppelstockzügen<br />

auf sechs Linien die Städte<br />

zwischen Bielefeld <strong>und</strong> dem<br />

rheinland-pfälzischen Koblenz<br />

verbinden. Da<strong>für</strong> haben sich<br />

Alstom Transport <strong>und</strong> Škoda<br />

Transportation als Bietergemeinschaft<br />

präqualifiziert. Die Partner<br />

entwickeln einen ganz neuen<br />

Zug mit bis 800 Sitzplätzen, der<br />

sich mit hoher Beschleunigung<br />

im Mischverkehr mit Fern- <strong>und</strong><br />

Güterzügen einfügen kann.<br />

Neuartig wird auch, wie schon<br />

mehrfach in Großbritannien, der<br />

Hersteller die Instandhaltung <strong>für</strong><br />

30 Jahre übernehmen. Der den<br />

Auftrag g<strong>eb</strong>ende Verkehrsverb<strong>und</strong><br />

kann dadurch mit feststehenden<br />

L<strong>eb</strong>enszykluskosten rechnen <strong>und</strong><br />

stellt die Züge den Eisenbahnverkehrsunternehmen<br />

zur Verfügung.<br />

Rückgewinn von Lokomotivteilen<br />

Die meisten Eisenbahnen<br />

betreiben seit jeher eine gründlich<br />

durchorganisierte Ersatzteilwirtschaft,<br />

indem sie alle<br />

nur erdenklichen Bauteile der<br />

Laufwerke, Antri<strong>eb</strong>e <strong>und</strong> sonstigen<br />

Ausrüstungen so lange wie<br />

möglich selbst Instand halten<br />

<strong>und</strong> aufarbeiten statt sie neu zu<br />

beschaffen. So werden beispielsweise<br />

<strong>für</strong> einen konventionellen<br />

Lokomotiv-Fahrmotor mit<br />

Kommutator als Neupreis bis<br />

50 000 EUR gegenüber 4 000 EUR<br />

Aufarbeitungskosten genannt.<br />

Die DB hat deshalb 2013 im<br />

Werk <strong>für</strong> schwere Lokomotiv-<br />

Instandhaltung in Dessau <strong>für</strong> ihre<br />

elektrische Co’Co‘-Lokomotive<br />

Baureihe (BR) 151 ein Pilotprojekt<br />

gestartet. Dabei werden 290<br />

als wirtschaftlich relevant definierte<br />

Bauteile von den privaten<br />

Verwertern ausgemusterter <strong>und</strong><br />

als Schrott verkaufter Lokomotiven<br />

zurückgekauft. Das Verfahren<br />

soll auf andere Baureihen ausgedehnt<br />

werden, zum Beispiel die<br />

noch 15 Jahre lang in Revisionen<br />

kommende BR 143. Die Zerlegungen<br />

sollen auch auf ein Werk<br />

konzentriert <strong>und</strong> von Spezialisten<br />

gemacht werden, d<strong>am</strong>it sofort<br />

die Qualität der Komponenten<br />

beurteilt <strong>und</strong> Transportwege<br />

gespart werden können.<br />

Erscheinungsbild DB-Regio-Züge<br />

Wenn DB Regio bei ausgeschri<strong>eb</strong>enen<br />

Regionalverkehrsleistungen<br />

den Zuschlag erhält, muss sie<br />

zunehmend Vorgaben der regionalen<br />

Auftragg<strong>eb</strong>er erfüllen, die<br />

jeweils eingesetzten Fahrzeuge in<br />

Farben <strong>und</strong> Mustern nach deren<br />

Vorstellungen zu beschichten statt<br />

im eigenen Unternehmens-Rot.<br />

112 (2014) Heft 3<br />

145

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

LED-Signale bei der DB<br />

Lichtsignale bei der DB zeigen Rot,<br />

Gelb, Grün oder Weiß bisher mit<br />

getrennten Leuchtkörpern <strong>und</strong><br />

Optiken an. Dabei werden n<strong>eb</strong>en<br />

klassischen Glühl<strong>am</strong>pen seit den<br />

1990er Jahren zunehmend <strong>und</strong> seit<br />

2010 ausschließlich LED-Optiken<br />

eingesetzt. Diese haben längere<br />

L<strong>eb</strong>ensdauer <strong>und</strong> benötigen keine<br />

farbigen Scheiben, was Phantombilder<br />

durch Sonnenstrahlen vermeidet.<br />

In einem einjährigen Feldtest<br />

hat sich jetzt ein Signal bewährt,<br />

das Rot, Gelb oder Grün in einer<br />

Hauptsignaloptik zeigen kann. Das<br />

ermöglicht viel kleinere Schirme,<br />

spart fast die Hälfte an Ges<strong>am</strong>tmasse,<br />

bietet weniger Windangriffsfläche<br />

<strong>und</strong> kommt so verschärften<br />

EU-Anforderungen an die Maststatik<br />

entgegen. Nach Zustimmung des<br />

Eisenbahn-B<strong>und</strong>es<strong>am</strong>tes (EBA) sollen<br />

r<strong>und</strong> 3 000 bisherige LED-Signale<br />

gegen diese neuen getauscht<br />

werden. Vorhandene Signale mit<br />

Glühl<strong>am</strong>pen lassen sich technisch<br />

nicht d<strong>am</strong>it ersetzen.<br />

Prävention zu Bahnübergängen<br />

Feldweg-Bahnübergang bei Raindorf in Mittelfranken<br />

(Foto: DB/Claus W<strong>eb</strong>er).<br />

Das Netz der DB hat r<strong>und</strong> 18 700<br />

höhengleiche Bahnübergänge<br />

(Stand Anfang 2014), von denen<br />

fast die Hälfte ohne technische Sicherung<br />

ist. Eine annähernd gleich<br />

große Ges<strong>am</strong>tzahl gibt es bei<br />

anderen <strong>Bahnen</strong>. Wegen hoher Unfallzahlen<br />

an BÜ mit häufig dr<strong>am</strong>atischen<br />

Folgen, davon 90 % durch<br />

Unkenntnis der Verkehrszeichen,<br />

Regeln <strong>und</strong> Verhaltensweisen oder<br />

durch Leichtsinn <strong>und</strong> Übermut,<br />

hatten Deutsche Bahn (DB), Allgemeiner<br />

Deutscher Automobil-Club<br />

(ADAC), Eisenbahn-Unfallkasse<br />

(EUK) <strong>und</strong> die gesetzlichen Unfallversicherungen<br />

VBG im Mai 2002<br />

eine K<strong>am</strong>pagne „sicher drüber“ mit<br />

Videospots, Flugblättern, Plakaten,<br />

weiteren Informationsmaterialien,<br />

Auftritten bei Medienterminen <strong>und</strong><br />

Veranstaltungen gestartet. Diese<br />

wurde 2012 auch zum Bestandteil<br />

der Informationsk<strong>am</strong>pagne „Runter<br />

vom Gas“ des B<strong>und</strong>esverkehrsministeriums.<br />

Seit Beginn der K<strong>am</strong>pagne<br />

ist die Zahl der jährlichen<br />

BÜ-Unfälle im DB-Netz von r<strong>und</strong><br />

300 auf durchschnittlich 200 von<br />

2008 bis 2012 gesunken. Allerdings<br />

wurde in den zehn Jahren fast ein<br />

Viertel aller höhengleichen BÜ entweder<br />

ganz aufgelassen oder durch<br />

eine Brücke oder einen Tunnel ersetzt.<br />

Im Mittel hat jeder vierte Unfall<br />

tödliche Folgen, <strong>und</strong> 2012 war<br />

die Zahl der Toten <strong>und</strong> Verletzten<br />

um ein Drittel höher als im Vorjahr.<br />

Die Partner haben deshalb Ende<br />

Januar 2014 ein neues si<strong>eb</strong>enseitiges<br />

Faltblatt aufgelegt, das sich an<br />

junge Straßenverkehrsteilnehmer<br />

wenden soll; etwas merkwürdig<br />

mutet darin das Ersuchen an: „Bitte<br />

verhalte dich nicht leichtsinnig <strong>am</strong><br />

Bahnübergang!“<br />

Es kann demnächst von den<br />

Homepages der Partner heruntergeladen<br />

<strong>und</strong> <strong>für</strong> Präventionstermine<br />

angefordert werden unter: kommunikation-netz@deutsch<strong>eb</strong>ahn.com.<br />

Streckenmodernisierung Saarbrücken – Ludwigshafen<br />

Im Rahmen des Projektes Paris<br />

– Ostfrankreich – Südwestdeutschland<br />

(POS Nord) ertüchtigt die<br />

DB die Strecke 3280 Homburg<br />

(Saar) – Ludwigshafen (Rhein)<br />

schrittweise <strong>für</strong> 200 km/h Streckengeschwindigkeit.<br />

Dabei<br />

werden im ersten Halbjahr 2014<br />

auf dem Abschnitt vom Bahnhofsteil<br />

Neustadt (Weinstraße)-Böbig<br />

(km 79) bis zur Abzweigstelle<br />

(Abzw) Böhl-Iggelheim (km 91)<br />

Gleise, Weichen <strong>und</strong> Oberleitungen<br />

erneuert sowie ETCS-Leit<strong>und</strong><br />

Sicherungstechnik eing<strong>eb</strong>aut.<br />

Die Arbeiten sollen bis Ende 2017<br />

dauern. Von Böhl-Iggelheim bis<br />

zur Abzw Limburgerhof (km 98)<br />

gibt es seit 2003 schon eine <strong>für</strong><br />

200 km/h trassierte, den Bahnhof<br />

Schifferstadt umgehende Neubaustrecke;<br />

auch hier muss noch<br />

ETCS installiert werden. Durch<br />

den Pfälzer Wald von Hochspeyer<br />

(km 54) bis Neustadt (Weinstraße)<br />

Hbf (km 77), wo die örtlich<br />

zulässigen Geschwindigkeiten nur<br />

von 80 bis 120 km/h reichen, sind<br />

Linienverbesserungen baulich, finanziell<br />

<strong>und</strong> ökologisch aussichtslos.<br />

In Frankreich wird dagegen<br />

die Ligne à Grande Vitesse (LGV)<br />

Est von Baudrecourt um r<strong>und</strong><br />

100 km durch die topografisch<br />

weit schwierigeren Vogesen bis<br />

kurz vor Straßburg verlängert. Die<br />

Eckpunkte <strong>für</strong> alle diese Maßnahmen<br />

hatten der deutsche <strong>und</strong><br />

der französische Verkehrsminister<br />

1992 in La Rochelle vereinbart.<br />

Weil die Fahrzeit von Paris nach<br />

Frankfurt (Main) über die POS<br />

Sud kürzer sein könnte als über<br />

Saarbrücken – Kaiserslautern,<br />

muss die DB immer wieder saarländische<br />

Bedenken zur Zukunft<br />

der POS Nord ausräumen, die aus<br />

einer starken Ausdünnung des<br />

konventionellen DB-Fernverkehrs<br />

von <strong>und</strong> nach Saarbrücken in den<br />

letzten Jahren resultieren.<br />

146 112 (2014) Heft 3

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

Tunnelprojekte 2013 bei der DB<br />

Auf der alten Süd-Nord-Strecke<br />

3600 Frankfurt (Main) – Göttingen<br />

geht im März 2014 der<br />

gr<strong>und</strong>sanierte alte Schlüchterner<br />

Tunnel (3 576 m) zwischen<br />

Schlüchtern <strong>und</strong> Flieden eingleisig<br />

wieder in Betri<strong>eb</strong>. Gleichzeitig<br />

wird der parallel verlaufende neue<br />

Tunnel (3 995 m) bis Juni <strong>für</strong> den<br />

Rückbau des dort provisorisch<br />

verlegten zweiten Gleis gesperrt.<br />

Auf derselben Strecke wird<br />

kurz vor Eichenberg der 935 m<br />

lange B<strong>eb</strong>enrothtunnel beim<br />

stillgelegten Haltepunkt Werleshausen<br />

bis voraussichtlich Ende<br />

2015 eingleisig saniert. Der Betri<strong>eb</strong><br />

läuft zurzeit nur durch den<br />

2012 fertiggestellten eingleisigen<br />

Paralleltunnel.<br />

Auf der Moselstrecke 3010<br />

Koblenz – Perl – Grenze<br />

(– Apach) geht zwischen Cochem<br />

<strong>und</strong> Ediger-Eller im April<br />

2014 der eingleisige neue Kaiser-Wilhelm-Tunnel<br />

(4 272 m) in<br />

Betri<strong>eb</strong>. Anschließend wird bis<br />

2016 der alte Tunnel (4 205 m)<br />

eingleisig saniert. Er war von<br />

1874 bis 1877 g<strong>eb</strong>aut worden<br />

<strong>und</strong> mit 4 205 m bis 1988 der<br />

längste Eisenbahntunnel in<br />

Deutschland.<br />

SBB erneuert Bahnstromleitsysteme<br />

Der Betri<strong>eb</strong> der 16,7-Hz-<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />

der SBB<br />

wird auf zwei Ebenen geführt:<br />

Das Energie-Management-System<br />

(EMS) überwacht, steuert<br />

<strong>und</strong> optimiert die Produktion in<br />

den Kraft-, Umformer- <strong>und</strong> Umrichterwerken<br />

<strong>und</strong> die Übertragung<br />

von dort über die bahneigenen<br />

132-kV-Leitungen zu den<br />

Unterwerken <strong>und</strong> dort bis zur<br />

Einspeisung in das Fahrleitungsnetz,<br />

das Fahrstromleitsystem<br />

(FSL) überwacht <strong>und</strong> steuert<br />

das Fahrleitungsnetz. Die<br />

beiden Systeme hatten ihr technisches<br />

<strong>und</strong> wirtschaftliches<br />

L<strong>eb</strong>ensende erreicht. Deswegen<br />

hat die SBB im Jahr 2013<br />

neue Systeme unter laufendem<br />

Betri<strong>eb</strong> stufenweise eingeführt<br />

<strong>und</strong> im Januar 2014 vollständig<br />

in Betri<strong>eb</strong> genommen. Dabei<br />

wurde die Systemarchitektur<br />

harmonisiert. Bestandteil ist ein<br />

Schulungs- <strong>und</strong> Trainingssystem.<br />

Das Alarm- <strong>und</strong> Störungsmanagement<br />

wurde auf<br />

Neue Zentrale Leitstelle Zollikofen der SBB-<strong>Bahnen</strong>ergieerzeugung <strong>und</strong> -übertragung (Foto: SBB/Christian Ginsing).<br />

neueste bahnbetri<strong>eb</strong>liche Anforderungen<br />

ausgerichtet <strong>und</strong><br />

unterstützt bei der Fehlersuche<br />

<strong>und</strong> bei Eingriffen. Beim FSL<br />

konnten drei unterschiedliche<br />

Systeme durch ein einheitliches<br />

abgelöst werden. Beide Systeme<br />

sind red<strong>und</strong>ant aufg<strong>eb</strong>aut,<br />

jederzeit kann ein Ersatzsystem<br />

die volle Funktion übernehmen.<br />

Herzstück des EMS ist die neue<br />

Zentrale Leitstelle in Zollikofen,<br />

das FLS wird von den vier SBB-<br />

Betri<strong>eb</strong>szentralen in Zürich,<br />

Olten, Lausanne <strong>und</strong> Pollegio<br />

geführt. Die Investitionen <strong>für</strong><br />

die neuen Systeme betrugen<br />

37 Mio. CHF.<br />

Lokomotiven Vectron <strong>für</strong> Finnland<br />

Die VR-Gruppe, ehemals<br />

Finnische Staatsbahn, will<br />

demnächst <strong>für</strong> 0,3 Mrd. EUR<br />

bei Siemens 80 elektrische<br />

Lokomotiven Vectron bestellen,<br />

zu liefern von 2016 bis 2026.<br />

Sie sollen die zum Teil aus den<br />

1970er Jahren st<strong>am</strong>menden Lokomotiven<br />

sowjetischer Bauart<br />

ersetzen. Es wird die bislang<br />

größte Investition der VR-Gruppe<br />

in Schienenfahrzeuge. Der<br />

Auftrag wird eine Option über<br />

weitere 97 Lokomotiven <strong>und</strong><br />

die Instandhaltung der Lokomotiven<br />

<strong>für</strong> zehn Jahre enthalten.<br />

Die Lokomotiven werden<br />

die ersten Vectron in Breitspur<br />

sein <strong>und</strong> in den Siemens-<br />

Werken in München-Allach <strong>und</strong><br />

Graz g<strong>eb</strong>aut.<br />

112 (2014) Heft 3<br />

147

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

SBB-Netzzustand<br />

Laut Netzzustandsbericht 2012<br />

der SBB ist das Netz insges<strong>am</strong>t<br />

in gutem Zustand, Sicherheit<br />

<strong>und</strong> Verfügbarkeit konnten<br />

sogar leicht verbessert werden.<br />

Für laufenden Betri<strong>eb</strong> <strong>und</strong> Substanzerhalt<br />

der Infrastruktur gibt<br />

die SBB derzeit 1,6 Mrd. CHF/a<br />

aus; bei allen Privatbahnen<br />

zus<strong>am</strong>men sind das weitere<br />

0,6 Mrd. CHF/a. Allerdings ist<br />

trotz verstärkter Anstrengungen<br />

der Nachholbedarf auch 2012<br />

weiter gewachsen. Er wird bei<br />

der Instandhaltung <strong>und</strong> Erhaltung<br />

der bestehenden SBB-Anlagen<br />

auf 1,8 Mrd. CHF beziffert,<br />

kann nur schrittweise bewältigt<br />

werden <strong>und</strong> soll erst 2032<br />

aufgeholt sein. Auch die Rhätische<br />

Bahn hat in den nächsten<br />

Jahrzehnten 0,8 Mrd. CHF<br />

Nachholbedarf. Ein umfangreicher<br />

Anhang zu dem Bericht<br />

benennt, wo die SBB dringend<br />

eingreifen müsste.<br />

Fahrbahn: Statt wie erforderlich<br />

700 bis 800 km/a Schotterbett<br />

wurden von 1994 bis 2010<br />

nur 200 bis 600 km/a durchgearbeitet.<br />

Die Nutzungsdauer<br />

von Gleisen <strong>und</strong> Weichen war zu<br />

optimistisch angesetzt, sodass ihr<br />

Durchschnittsalter zu hoch ist.<br />

Die Folgen sind Langs<strong>am</strong>fahrstellen<br />

<strong>und</strong> Verspätungen.<br />

<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung: Fahrleitungen<br />

<strong>und</strong> Versorgungsanlagen<br />

sind zum Teil überaltert.<br />

Stellenweise fahren die Züge<br />

mit Ausnahm<strong>eb</strong>ewilligungen<br />

schneller als die Fahrleitungskonstruktion<br />

es vorsah. Fahrleitungsersatz<br />

kostet 0,7 Mio. CHF/<br />

km, im Bahnhof Rapperswil<br />

ist die ges<strong>am</strong>te Anlage, Baujahr<br />

1950, <strong>für</strong> 10 Mio. CHF zu<br />

ersetzen. Dringlich ist auch der<br />

Ersatz des Fahrleitungsmesswagens<br />

<strong>für</strong> 10 Mio. CHF. Von den<br />

SBB-Wasserkraftwerken stehen<br />

die meisten „kurz vor dem Ende<br />

ihrer L<strong>eb</strong>ensdauer“. Auch einige<br />

Übertragungsleitungen <strong>und</strong><br />

Unterwerke sind erneuerungsbedürftig.<br />

Signaltechnik: Die Zugsicherungssysteme<br />

ZUB <strong>und</strong> Signum<br />

sind <strong>am</strong> Ende ihrer L<strong>eb</strong>ensdauer,<br />

entsprechen nicht mehr<br />

dem Stand der Technik <strong>und</strong><br />

erfüllen die Anforderungen des<br />

B<strong>und</strong>es nicht mehr. Ihr Ersatz<br />

durch ETCS ist im Gang, wird<br />

aber in einer ersten Etappe erst<br />

2017 <strong>und</strong> ges<strong>am</strong>thaft erst 2025<br />

fertig sein.<br />

Die Personenverkehrsanlagen<br />

sind in gutem Zustand, jedoch<br />

sind erh<strong>eb</strong>liche Kapazitäts- <strong>und</strong><br />

Sicherheitsprobleme zu erwarten,<br />

wenn die Reisendenzahlen<br />

wie erwartet wachsen.<br />

108 Bahnhöfe der SBB <strong>und</strong><br />

der Privatbahnen werden als<br />

„künftig überlastet“ eingestuft,<br />

der Aufwand bis 2040 wird bis<br />

3,5 Mrd. CHF beziffert.<br />

Bahnmodernisierung in Tunesien<br />

Der Ballungsraum Tunis ist mit<br />

über 2 Mio. Bewohnern eine<br />

der größten Städte Nordafrikas.<br />

Weil die Bevölkerung bis<br />

2025 um mehr als eine halbe<br />

Million wachsen wird, hat die<br />

tunesische Regierung 2011<br />

angekündigt, im Rahmen eines<br />

Förderprogr<strong>am</strong>ms 0,5 Mrd. EUR<br />

in den Ausbau der Mobilitätsinfrastruktur<br />

zu investieren. In<br />

diesem Rahmen wird das über<br />

20 Jahre alte Schnellbahnnetz<br />

im Großraum Tunis derzeit<br />

modernisiert <strong>und</strong> erweitert <strong>und</strong><br />

soll 2016 fünf Linien mit 86 km<br />

Länge umfassen. Dazu hat die<br />

staatliche Projektgesellschaft<br />

Réseau Ferroviaire Rapide (RFR)<br />

ein Konsortium aus Siemens<br />

mit dem französischen Unternehmen<br />

Colas Rail <strong>und</strong><br />

der lokalen Baufirma Somatra<br />

beauftragt, <strong>für</strong> 145 Mio. EUR die<br />

Linien D <strong>und</strong> E mit neuer Sicherungs-<br />

<strong>und</strong> Betri<strong>eb</strong>sleittechnik<br />

auszurüsten. Da<strong>für</strong> werden<br />

das EURopäische Zugbeeinflussungssystem<br />

Trainguard 100<br />

<strong>für</strong> ETCS Level 1, drei elektronische<br />

Stellwerke Simis W, das<br />

Betri<strong>eb</strong>sleitsystem Vicos, die<br />

Gleisfreimeldetechnik UGSK 3<br />

<strong>und</strong> 28 Bordsysteme installiert.<br />

Der Vertrag umfasst auch die<br />

Ausrüstung der Betri<strong>eb</strong>sleitzentrale<br />

sowie Personalschulungen.<br />

Der eine Konsortialpartner<br />

liefert Datenerfassungssystem<br />

<strong>und</strong> Telekommunikationstechnik,<br />

der andere übernimmt die<br />

Bauleistungen.<br />

Oberleitungs-Instandhaltungsfahrzeuge <strong>für</strong> chinesische<br />

Schnellfahrstrecken<br />

Für die Instandhaltung der<br />

Oberleitungen auf den Schnellfahrstrecken<br />

(SFS) in China hat<br />

das chinesische Eisenbahnministerium<br />

ein Sonderfahrzeug<br />

bestellt. Dazu hatte der deutsche<br />

Schienenfahrzeughersteller<br />

Gleisbaumechanik Brandenburg<br />

(GBM) mit einem chinesischen<br />

Hersteller als Partner auf Basis<br />

der seit 2000 in Deutschland<br />

eingesetzten Baureihe 711 [1]<br />

einen Prototyp g<strong>eb</strong>aut, der<br />

2013 die Zulassung bek<strong>am</strong>. Das<br />

Fahrzeug hat zwei Turbogetri<strong>eb</strong>e<br />

T 312, die leistungsstärker<br />

sind als das T 311 in dem DB-<br />

Fahrzeug. Es geht jetzt als Typ<br />

148 112 (2014) Heft 3

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

TABELLE<br />

Hauptdaten Oberleitungs-<br />

Instandhaltungsfahrzeug 711 CN.<br />

Länge m 24,64<br />

Dienstmasse t 84<br />

Dieselmotorleistung kW 2 x 588<br />

Höchstgeschwindigkeit<br />

km/h 176<br />

1<br />

größte Ausladung 2 m 18,5<br />

1<br />

bei Testfahrt<br />

2<br />

eine von zwei Hubarbeitsbühnen<br />

Foto: Voith Turbo<br />

711 CN in Serie. China Railway<br />

Cooperation (CRC) hat erste 26<br />

Stück bestellt, die in Kooperation<br />

mit zwei europäischen<br />

Herstellern gefertigt werden.<br />

Mittelfristig sollen in China 85<br />

solcher Fahrzeuge in Dienst gestellt<br />

werden. Alle Hersteller, die<br />

sich dabei bewerben, müssen<br />

das vom Ministerium abgenommene<br />

Antri<strong>eb</strong>skonzept von Voith<br />

Turbo verwenden, dem einzigen<br />

Hersteller hydrodyn<strong>am</strong>ischer<br />

Getri<strong>eb</strong>e <strong>für</strong> Unterflureinbau in<br />

der Leistungsklasse bis 650 kW.<br />

[1] Franke, D.: Instandhaltungsfahrzeug<br />

Baureihe BR 711.1 <strong>für</strong> Oberleitungsanlagen<br />

der DB Netz. In:<br />

<strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 101 (2003),<br />

H. 1-2, S. 63–71.<br />

Signaltechnik <strong>für</strong> Südafrika<br />

Südafrikas Schienennetz ist mit<br />

r<strong>und</strong> 25 000 Streckenkilometern<br />

das größte in Afrika <strong>und</strong><br />

das zehntgrößte der Welt. Ein<br />

starker Wirtschaftszweig ist der<br />

Gütertransport, der fast nur auf<br />

der Schiene betri<strong>eb</strong>en wird. Im<br />

Auftrag von Transnet Freight Rail<br />

hat Siemens in Südafrika bereits<br />

die 861 km lange Ore Export Line<br />

(Orex line), die Eisenerzminen<br />

nahe Shinsen in der Provinz<br />

Nordkap mit dem Atlantikhafen<br />

Saldanha in der Provinz Westkap<br />

verbindet, mit 22 Stellwerken<br />

Trackguard Sicas S7 ausgerüstet.<br />

Diese Nord-West-Verbindung<br />

dient ausschließlich dem Transport<br />

von Eisenerz <strong>und</strong> ist derzeit<br />

die zweitlängste Güterstrecke<br />

der Welt. Sie wurde von 1973 bis<br />

1976 von der d<strong>am</strong>aligen South<br />

African Iron and Steel Corporation<br />

(ISCOR) g<strong>eb</strong>aut. Sie hat Kapspur,<br />

ist eingleisig mit 19 Kreuzungsstellen<br />

<strong>und</strong> eine der wenigen mit<br />

1 AC 50 kV 50 Hz elektrifizierten<br />

Strecken der Welt. Laut Enzyklopädie<br />

fuhr hier 1989 ein 7,3 km<br />

langer Rekordzug aus si<strong>eb</strong>en<br />

Lokomotiven, 660 beladenen<br />

112 (2014) Heft 3<br />

Wagen <strong>und</strong> r<strong>und</strong> 71 000 t Ges<strong>am</strong>tmasse.<br />

Das Unternehmen hatte 2011<br />

von der Passenger Rail Agency of<br />

South Africa (PRASA) auch den<br />

Auftrag erhalten, <strong>für</strong> 90 Mio. EUR<br />

ein Viertel der veralteten Signaltechnik<br />

der Provinz Gauteng zu<br />

erneuern <strong>und</strong> eine Betri<strong>eb</strong>sleitzentrale<br />

<strong>für</strong> die ganze Region<br />

zu errichten. Diese ist mit etwa<br />

18 000 km 2 Fläche die kleinste,<br />

aber <strong>am</strong> dichtesten besiedelte<br />

Provinz Südafrikas <strong>und</strong> mit den<br />

Metropolen Johannesburg <strong>und</strong><br />

Pretoria das wirtschaftliche Zentrum<br />

der Kaprepublik; hier werden<br />

r<strong>und</strong> 10 % des Bruttoinlandsprodukts<br />

ganz Afrikas erwirtschaftet.<br />

Ende 2013 folgte der Auftrag über<br />

180 Mio. EUR, die Bahnsignaltechnik<br />

auf den übrigen drei Vierteln<br />

zu erneuern. Da<strong>für</strong> werden 83<br />

Stellwerke Typ Trackguard Sicas<br />

S7 mit dem Gleisfreimeldesystem<br />

Clearguard ACM 200 g<strong>eb</strong>aut.<br />

Die Technik wird im laufenden<br />

Betri<strong>eb</strong> installiert <strong>und</strong> soll bis 2018<br />

vollständig betri<strong>eb</strong>sfähig sein. Die<br />

Betri<strong>eb</strong>sleitzentrale wird dann das<br />

ges<strong>am</strong>te Netz der Provinz steuern.<br />

Lokomotiven Class 9E <strong>für</strong> Orex line, Südafrika (Foto: Siemens).<br />

Radsatzfolge Co’Co‘, Spurweite 1 067 mm, Länge über Kupplungen<br />

21 132 m, Dienstmasse 166 t, Fahrleitungsspannung 1 AC<br />

50 (55 ... 25) kV 50 Hz, Anfahrzugkraft 570 kN, St<strong>und</strong>enleistung<br />

4 140 kW, Höchstgeschwindigkeit 90 km/h; 25 Stück 1978-1979<br />

<strong>und</strong> 6 Stück 1982-1983 (Quelle: Wikipedia).<br />

Vorortverkehr Provinz Gauteng.<br />

149

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

Winterschäden in Slowenien<br />

Fotos: Slovenske<br />

železnice<br />

In Slowenien hatte <strong>am</strong> Wochenende<br />

vom 31. Januar bis 2. F<strong>eb</strong>ruar<br />

2014 nach heftigen Schneestürmen<br />

bei Minustemperaturen einsetzender<br />

starker Regen zu Eisbehang an<br />

Allem geführt, was über den Boden<br />

ragt. Auf dutzenden Kilometern<br />

knickten Hochspannungsmasten,<br />

sodass etwa ein Zehntel der Haushalte<br />

des Landes ohne Elektrizitätsversorgung<br />

war <strong>und</strong> zusätzliche<br />

Notstromaggregate aus dem Ausland<br />

kommen mussten. Die Schrottmengen<br />

an den Trassen werden auf<br />

mehrere h<strong>und</strong>ert Tonnen geschätzt.<br />

Naturgemäß war auch die Slowenische<br />

Eisenbahn mit ihren 3-kV-<br />

Fahrleitungen stark beeinträchtigt.<br />

Die beiden Hauptstrecken Lujbljana<br />

– Triest zur Adria <strong>und</strong> Ljubljana –<br />

Jesenice nach Österreich mussten<br />

wegen umgestürzter Bäume <strong>und</strong><br />

geknickter Fahrleitungstragwerke<br />

gesperrt werden. Am meisten<br />

betroffen waren die Städte Postojna<br />

<strong>und</strong> Pivka in der Mitte der Weststrecke,<br />

wo auch die Stromversorgung<br />

komplett ausfiel. Die Instandsetzungen<br />

werden Monate dauern.<br />

Die Schadensbilder bestätigen die<br />

Gr<strong>und</strong>regel der Fahrleitungsinstandhalter,<br />

niemals Seile <strong>und</strong> Drähte<br />

voreilig zu schneiden.<br />

Nachrichten Energie <strong>und</strong> Umwelt<br />

Vorteilhafte Offshore-Windkraft<br />

Das Fraunhofer IWES in Kassel<br />

hat drei Szenarien <strong>für</strong> die Nutzung<br />

sich erneuernder Energien<br />

in Deutschland untersucht <strong>und</strong><br />

verglichen. Danach sind bis<br />

2050 auf allen <strong>für</strong> Deutschland<br />

verfügbaren Flächen in Nordsee<br />

<strong>und</strong> Ostsee 54 GW <strong>für</strong> Offshore-<br />

Windenergie möglich. Die<br />

Ges<strong>am</strong>tkosten <strong>für</strong> das deutsche<br />

Versorgungssystem würden<br />

dann um knapp 1 Mrd. EUR/a<br />

niedriger sein als bei verstärktem<br />

Onshore-Windenergi<strong>eb</strong>au <strong>und</strong><br />

sogar um 6 Mrd. EUR/a unter<br />

dem Photovoltaik-Szenario. Diese<br />

Vorteile entstehen weitestgehend<br />

durch Flexibilitätskosten: Wenn die<br />

Energieausbeute stark schwankt,<br />

entstehen hohe Kosten <strong>für</strong> den<br />

Ausgleich durch Speicher, <strong>für</strong><br />

Reservekraftwerke oder umgekehrt<br />

das Abregeln nicht verwertbarer<br />

Leistung. Auf See weht der Wind<br />

dagegen so gleichmäßig, dass<br />

an 340 Tagen im Jahr produziert<br />

werden kann, <strong>und</strong> die Leistung ist<br />

besser vorherzusagen als <strong>für</strong> Anlagen<br />

an Land. Windenergieanlagen<br />

auf See können deshalb etwa die<br />

zehnfache Regelleistung zum Ausgleichen<br />

des Ang<strong>eb</strong>otes liefern wie<br />

solche an Land, <strong>und</strong> zwar zu einem<br />

Viertel der Kosten. – Weitere<br />

beträchtliche Kosteneinsparungen<br />

könnten Seekabel <strong>für</strong> den Energiehandel<br />

mit Dänemark, Norwegen,<br />

den Niederlanden, Belgien <strong>und</strong><br />

Großbritannien bringen.<br />

150 112 (2014) Heft 3

Energie <strong>und</strong> Umwelt Nachrichten<br />

Schweizerische Wasserkraft im Dilemma<br />

Das schweizerische B<strong>und</strong>es<strong>am</strong>t<br />

<strong>für</strong> Energie (BFE) hat eine Studie<br />

veröffentlicht, nach der die<br />

Vergrößerung oder Verstärkung<br />

vorhandener <strong>und</strong> erst recht der<br />

Neubau von Großwasserkraftwerken<br />

unwirtschaftlich geworden<br />

sind. Sogar schon weitgehend<br />

abgeschri<strong>eb</strong>ene Anlagen werden<br />

aus dem Markt gedrängt (Anmerkung:<br />

wie in Deutschland kürzlich<br />

ein nagelneues Gaskraftwerk).<br />

Als Ursachen da<strong>für</strong> werden der<br />

dr<strong>am</strong>atische Verfall des europäischen<br />

Elektro-Energiemarktes<br />

aufgr<strong>und</strong> der Marktverzerrungen<br />

durch künstlich verbilligte Wind<strong>und</strong><br />

Solarenergie in Nachbarländern,<br />

Konjunktureinflüsse sowie<br />

niedrige Kohle- <strong>und</strong> CO 2 -Preise<br />

genannt. Drastischer ist ein<br />

Kommentar, der dem deutschen<br />

EEG-Fördermodell „nahezu<br />

bizarre Formen“ zuschreibt <strong>und</strong><br />

angesichts der vielen Nutznießer<br />

eine Änderung als politisch<br />

unwahrscheinlich sieht. Auch<br />

die Schweizer KEV-Förderung<br />

wird als „Irrweg“ bezeichnet<br />

<strong>und</strong> hier <strong>für</strong> ein Quotenmodell<br />

wie in Schweden <strong>und</strong> Norwegen<br />

plädiert. Wenn die Schweiz ihre<br />

Rolle als „Wasserschloss Mitteleuropas“<br />

auch künftig wahrnehmen<br />

soll, wird Handlungsbedarf<br />

gesehen.<br />

Quelle: Bulletin SEV/VSE 1/2014,<br />

S. 54, <strong>und</strong> 2/2014, S. 66.<br />

Größte Francisturbinen<br />

TABELLE 2<br />

Kraftwerk Xiluodo, Hauptdaten<br />

Voith-Generatoren.<br />

Polzahl 48<br />

Frequenz Hz 50<br />

Drehzahl min –1 125<br />

Nennleistung<br />

MW/<br />

MVA<br />

770/<br />

855<br />

Nennspannung 3 AC kV 20<br />

Nennwirkungsgrad 1 0,98<br />

Nennleistungsfaktor 0,9<br />

Rotormaße<br />

Außendurchmesser<br />

Höhe<br />

Masse<br />

1<br />

errechnet<br />

m<br />

m<br />

t<br />

13,7<br />

4<br />

1 350<br />

Staud<strong>am</strong>m Xi Luo Do <strong>am</strong> Fluss Jinsha (Fotos: Voith Hhydro).<br />

In Südchina entstehen oberhalb<br />

der seit 2003 im Jangtse arbeitenden<br />

Drei-Schluchten-Anlage<br />

(22,5 GW, 100 TWh/a) derzeit<br />

vier weitere Kraftwerkstufen<br />

mit zus<strong>am</strong>men 43 GW Leistung<br />

<strong>und</strong> knapp 200 TWh/a Erzeugung.<br />

Eine davon ist Xiluodo <strong>am</strong><br />

Fluss Jinsha, einem Zufluss des<br />

Jangtse. Sie wird mit 13,86 GW<br />

<strong>und</strong> etwa 60 TWh/a nach dem<br />

brasilianisch-paraguayischen<br />

Itaipú (14,0 GW, 95 TWh/a) das<br />

drittgrößte der Welt. Beginn der<br />

Energieerzeugung <strong>und</strong> offizielle<br />

Einweihung werden mit Mitte<br />

2013 datiert genannt. Im Endzustand<br />

ab 2015 sollen 18 Maschinengruppen<br />

verschiedener<br />

Hersteller arbeiten. Voith Hydro,<br />

Heidenheim, baut <strong>und</strong> installert,<br />

TABELLE 1<br />

Hauptdaten Kraftwerk Xiliodo<br />

<strong>und</strong> Voith-Francisturbinen.<br />

Staud<strong>am</strong>m<br />

Höhe<br />

Kronenlänge<br />

Nutzhöhenhub<br />

Nutzwassermenge<br />

Erzeugung<br />

Voith-Turbinen<br />

Nennfallhöhe<br />

Durchflussmenge<br />

Laufraddurchmesser<br />

Nennleistung<br />

m<br />

m<br />

m<br />

10 9 m 3<br />

TWh/a<br />

m<br />

m 3 /s<br />

m<br />

MW<br />

278<br />

≈700<br />

60<br />

6,5<br />

60<br />

200<br />

430<br />

7,6<br />

784<br />

wie schon 2005 in Süd<strong>am</strong>erika<br />

mit 2 x 700 MW, in Xiluodo jetzt<br />

drei der derzeit weltweit leistungsstärksten<br />

Francisturbinen<br />

mit 784 MW Nennleistung sowie<br />

die zugehörigen 856-MVA-<br />

Generatoren ein; das Unternehmen<br />

str<strong>eb</strong>t mit dieser Leistung<br />

zur 1-GW-Klasse. Der hohe<br />

Generator-Nennleistungsfaktor<br />

0,9 ist möglich, weil die Leistung<br />

mit HGÜ abgeführt wird <strong>und</strong><br />

somit keine Netzblindleistung<br />

g<strong>eb</strong>raucht wird.<br />

Montage Voith-Generator im Wasserkraftwerk Xi Luo Do.<br />

112 (2014) Heft 3<br />

151

Nachrichten Energie <strong>und</strong> Umwelt<br />

Ende <strong>für</strong> Kernkraftwerk Mühl<strong>eb</strong>erg<br />

In der Schweiz sind die Kernkraftwerke<br />

Mühl<strong>eb</strong>erg, Gösgen,<br />

Leibstadt <strong>und</strong> Benznau in<br />

Betri<strong>eb</strong>, davon letzteres mit<br />

zwei Blöcken. Als erstes wird<br />

Mühl<strong>eb</strong>erg 2019 abgeschaltet;<br />

es war 1971 in Betri<strong>eb</strong> gegangen.<br />

Der Betreiber BKW setzt in<br />

den sechs Betri<strong>eb</strong>sjahren noch<br />

r<strong>und</strong> 200 Mio. CHF <strong>für</strong> Betri<strong>eb</strong>,<br />

Instandhaltung <strong>und</strong> außerordentliche<br />

Nachrüstungen ein.<br />

Mobile Schadstoffmessungen<br />

Seit zwei Jahren hat die ETH<br />

Zürich an zehn Straßenbahnfahrzeugen<br />

der VBZ Messgeräte<br />

installiert, die während des<br />

Betri<strong>eb</strong>seinsatzes etwa alle 5 s<br />

oder alle 50 m die Anteile von<br />

Ozon, Kohlenmonoxid <strong>und</strong><br />

Feinstaub in der Luft messen.<br />

Aus den Messwerten werden<br />

auf 100 m genaue Karten erstellt,<br />

mit denen Behörden <strong>und</strong><br />

andere <strong>Institut</strong>ionen arbeiten<br />

können. In dem Projekt wurden<br />

bisher r<strong>und</strong> 30 Mio. Daten<br />

ges<strong>am</strong>melt. Man überlegt,<br />

die aktuellen Messwerte per<br />

Smartphone abrufbar zu machen,<br />

d<strong>am</strong>it Radfahrer, Jogger<br />

<strong>und</strong> Spaziergänger sich danach<br />

richten können. Die Messungen<br />

sollen noch zwei weitere Jahre<br />

lang weiter laufen.<br />

Nachrichten Medien<br />

Bücher<br />

Taschner, R.: Die Zahl die aus<br />

der Kälte k<strong>am</strong><br />

Wenn Mathematik zum Abenteuer<br />

wird – München: Hanser, 2013;<br />

244S., 7 Abb.; 15 cm x 22 cm,<br />

Hardcover m. Schutzumschl.; DE<br />

19,90 EUR, AT 20,50 EUR; 27,90<br />

CHF; ISBN 978-3-446-43683-1;<br />

e-Book 15,99 EUR; ISBN 978-3-<br />

446-43649-7.<br />

Das kompetent, aber locker<br />

geschri<strong>eb</strong>ene Buch folgt dem<br />

L<strong>eb</strong>en <strong>und</strong> Denken vieler<br />

bekannter <strong>und</strong> unbekannter<br />

Persönlichkeiten, angefangen<br />

in der Antike über Ad<strong>am</strong> Ries<br />

<strong>und</strong> das Dezimalsystem, Blaise<br />

Pascal <strong>und</strong> die erste Rechenmaschine,<br />

Isaac Newton <strong>und</strong><br />

das Rechnen mit ∞ sowie vieler<br />

anderer. Es zeigt, wie mühs<strong>am</strong><br />

das Rechnen mit römischen<br />

Zahlen war, welche Bedeutung<br />

die Einführung der Zahl 0<br />

hatte, wie die Gelehrten die<br />

Bruchrechnung <strong>und</strong> das Wesen<br />

periodischer Bruchzahlen <strong>und</strong><br />

von Primzahlen erkannten. Weitere<br />

Stichworte sind die Quadratur<br />

des Kreises <strong>und</strong> die Zahl<br />

π mit ihrer schrittweise wachsend<br />

berechneten Stellenzahl;<br />

Zahlenspiele mit vielstelligen<br />

Exponenten werden getoppt<br />

mit Potenzen von Potenzen.<br />

Natürlich ist die Geschichte<br />

vom Schachbrett <strong>und</strong> den<br />

Reiskörnern dabei, nur wird sie<br />

mit großzügigen R<strong>und</strong>ungen<br />

viel schneller veranschaulicht.<br />

Auch etwas Physik kommt vor<br />

<strong>und</strong> Astronomie. Der Aussage,<br />

dass der Abstand der Erde zur<br />

Sonne hinreichend groß ist um<br />

ihre Strahlen als parallel anzusehen,<br />

folgen lehrreiche Sätze<br />

über Genauigkeit beim Rechnen,<br />

<strong>und</strong> der Rezensent liest<br />

hier mit Vergnügen ein Zitat<br />

von Carl Friedrich Gauß: „Durch<br />

nichts zeigt sich mathematischer<br />

... deutlicher als durch<br />

ein Übermaß an Genauigkeit im<br />

Zahlenrechnen“; er überspringt<br />

aus Höflichkeit das ungemein<br />

drastische Substantiv <strong>und</strong> denkt<br />

an manche einschlägige Stelle<br />

in seinem Metier wie kürzlich<br />

den Wert 300 666 mΩ <strong>für</strong> eine<br />

Impedanz im Bahnbetri<strong>eb</strong>.<br />

Geheimdienstliche Verschlüsselungsmethoden<br />

sind in einem<br />

besonders ausführlichen Kapitel<br />

dargestellt. Im letzten Teil<br />

werden einzelne Gelehrte des<br />

19./20. Jahrh<strong>und</strong>erts, ihre Definitionen<br />

der Mathematik <strong>und</strong><br />

ihre Ansichten zur Unendlichkeit<br />

bis zu weltanschaulichen<br />

Fragen vorgestellt. Vielen Kapiteln<br />

kann man mit technischer<br />

Vorbildung immerhin noch<br />

folgen, Anderes aber selbst<br />

d<strong>am</strong>it nur staunend lesen. Das<br />

geht angenehm, denn zu den<br />

200 Seiten mit dem eigentlichen<br />

Thema sind 33 Seiten mit<br />

Anmerkungen herausgezogen,<br />

deren Inhalt den Text zertrümmert<br />

hätte.<br />

Be<br />

152 112 (2014) Heft 3

Medien Nachrichten<br />

Zeitschriften<br />

Felder, R.; Hauser, C.: Wechselstrom-LED<br />

Aufbau, Funktion <strong>und</strong> elektromagnetische<br />

Verträglichkeit. In:<br />

Bulletin SEV/VSE 105 (2014),<br />

H. 1, S. 41–44.<br />

Herkömmliche LED brauchen<br />

Elektronik-Vorschaltgeräte, auch<br />

als Ansteuerungselektronik, Betri<strong>eb</strong>sgerät<br />

oder Netzteil bezeichnet.<br />

Diese Komponenten sind<br />

eine Schwachstelle, weil sie nicht<br />

geringe Verluste haben <strong>und</strong> die<br />

L<strong>eb</strong>ensdauer verkürzen. Das trifft<br />

besonders <strong>für</strong> Austauschl<strong>am</strong>pen<br />

zu, bei denen die Komponenten<br />

aus Platzmangel knapp dimensioniert<br />

werden müssen. Der<br />

Leistungsfaktor kann dann unter<br />

0,6 liegen. Direkt an das AC-Netz<br />

anschließbare LED versprechen<br />

Vorteile. Hier<strong>für</strong> gibt es verschiedene<br />

Topologien. Untersucht<br />

<strong>und</strong> diskutiert werden die<br />

Eigenschaften wie Wirkungsgrad<br />

<strong>und</strong> Flackern <strong>und</strong> besonders die<br />

EMV hinsichtlich Störstrahlung,<br />

Störspannung, EMF, Oberwellen<br />

sowie Empfindlichkeit gegen<br />

Überspannung <strong>und</strong> Neigung<br />

zum Flickern. Bis auf den letzten<br />

Punkt werden durchweg gute<br />

Eigenschaften attestiert.<br />

Berichtigungen <strong>und</strong> Nachträge Nachrichten<br />

zu „Offshore-Windkraft“ in <strong>eb</strong> 1-2/2014 auf Seite 68<br />

Eine allererste Offshore-HGÜ hat<br />

ABB 2005 auf der d<strong>am</strong>als schon<br />

bestehenden Gasförderplattform<br />

Troll A g<strong>eb</strong>aut, um diese von Land<br />

zu versorgen <strong>und</strong> autarke Versorgung<br />

zu vermeiden. Die Anlage<br />

liegt r<strong>und</strong> 100 km westlich von<br />

Bergen <strong>und</strong> erschließt das größte<br />

Erdgasvorkommen in der Nordsee.<br />

Die ohne Unterteil 22 500 t<br />

schwere Plattform war der größte<br />

jemals vom Menschen bewegte<br />

Gegenstand. Das Wasser ist <strong>am</strong><br />

Standort r<strong>und</strong> 300 m tief <strong>und</strong> das<br />

Ges<strong>am</strong>tbauwerk 472 m hoch.<br />

Vernetzte Prozesse steuern – Komplexität<br />

beherrschen<br />

19.-20.03.2014 Bringen Sie geeignete Strukturen<br />

Berlin<br />

in Ihr Denken <strong>und</strong> Handeln!<br />

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Deutschen Gesellschaft <strong>für</strong><br />

Zerstörungsfreie Prüfung e.V.<br />

Schwingungsmesspraxis<br />

27.-28.03.2014<br />

München<br />

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Das Verfassen von Geschäftsbriefen<br />

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Berlin<br />

korrespondieren!<br />

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handhaben<br />

23.04.2014 Ein Seminar <strong>für</strong> Auftragg<strong>eb</strong>er<br />

Berlin<br />

<strong>und</strong> Auftragnehmer<br />

Funktionaler Leichtbau<br />

05.-07.05.2014 Konstruktionsprinzipien –<br />

Berlin Gewichtsminimierung –<br />

Steifigkeitsoptimierung –<br />

Kostensenkung<br />

Haus der Technik <strong>am</strong> Alexanderplatz<br />

Karl-Li<strong>eb</strong>knecht-Str. 29, 10178 Berlin<br />

Fon: +49 30 3949-3411, Fax: -3437<br />

E-Mail: h.cr<strong>am</strong>er-jekosch@hdt-essen.de<br />

Internet: www.hdt-berlin.de<br />

Normgerechtes Anwenden <strong>und</strong> Beurteilen von<br />

zerstörungsfreien Prüfverfahren<br />

14.-15.04.2014 in Zus<strong>am</strong>menarbeit mit der<br />

Berlin<br />

Deutschen Gesellschaft <strong>für</strong><br />

Zerstörungsfreie Prüfung e.V.<br />

112 (2014) Heft 3<br />

153

Nachrichten Blindleistung<br />

zum 1. April<br />

Seit dem 1. April 2013 werden<br />

alle Bahn-Card-Inhaber im innerdeutschen<br />

Fernverkehr CO 2 -frei<br />

befördert, was bei der Einführung<br />

als elektrotechnisches High-<br />

Tech-W<strong>und</strong>er vorgestellt wurde.<br />

Tatsächlich gab es jedoch etwas<br />

Ähnliches schon vor langer Zeit,<br />

wenn auch mit anderer Technik.<br />

Schon im Jahre 1896 hatte nämlich<br />

der findige Ingenieur Walter<br />

Boveri mit der Straßenbahn in<br />

Lugano einen bahnbrechenden<br />

Schritt in diese Richtung getan.<br />

Seine Innovation bestand aus<br />

einer Oberleitung mit zwei gegenseitig<br />

isolierten Fahrdrähten<br />

n<strong>eb</strong>eneinander. Der in Fahrtrichtung<br />

rechte Draht erhielt seinen<br />

Strom von einem mit kristallklarem<br />

Bergwasser gespeisten Wasserkraftwerk<br />

<strong>am</strong> Fuße des Monte<br />

Bré, der linke von einem in die<br />

Jahre gekommenen, verrußten<br />

Kohlekraftwerk im Industrieg<strong>eb</strong>iet<br />

südlich von Lugano.<br />

Um das Umweltbewusstsein der<br />

Klientel zu wecken, gab die Straßenbahngesellschaft<br />

zwei verschiedene<br />

Arten von Fahrkarten aus:<br />

eine staubgraue <strong>für</strong> CO 2 -belastete<br />

Normalfahrgäste <strong>und</strong> eine almwiesengrüne<br />

<strong>für</strong> saubere, zukunftsorientierte<br />

Bürger. Letztere kostete<br />

Straßenbahn Lugano, soweit bekannt weltweit erste elektrische<br />

Drehstrombahn (Foto: Brown Boveri, 1896).<br />

einen Rappen je<br />

Fahrt mehr.<br />

Zum Einsteuern<br />

der Nachhaltigkeitskomponente<br />

zählte<br />

der Schaffner an<br />

jeder Haltestelle<br />

vor der Abfahrt<br />

die Fahrgäste<br />

mit grauen <strong>und</strong><br />

mit grünen<br />

Fahrkarten,<br />

errechnete<br />

daraus den<br />

Prozentsatz grün<br />

zu ges<strong>am</strong>t <strong>und</strong><br />

meldete diesen<br />

Wert dem Conducteur.<br />

Dieser<br />

stellte nun den<br />

Wert auf seinem Fahrpult mittels<br />

eines Handrades ein, an dem<br />

ein roter Zeiger eine von 0 bis<br />

100 unterteilte Skala überstrich.<br />

Entsprechend der Einstellung an<br />

diesem so genannten Nachhaltigkeitssteller<br />

wurde dann dem<br />

Tri<strong>eb</strong>wagen der Fahrstrom anteilig<br />

aus dem Öko-Fahrdraht <strong>und</strong><br />

dem CO 2 -Fahrdraht zugeführt.<br />

Das System k<strong>am</strong> <strong>am</strong> Markt<br />

glänzend an, <strong>und</strong> Meister Boveri<br />

hatte schon bald mit den Zusatzeinnahmen<br />

aus dem Öko-Rappen<br />

das Eigenkapital zur weiteren<br />

Aufstockung seiner Firma Brown<br />

Boveri & Cie (BBC) zus<strong>am</strong>men.<br />

Heute können wir uns glücklich<br />

schätzen, dass die Deutsche Bahn<br />

diese Gr<strong>und</strong>idee der fahrkartenselektiven<br />

Personenbeförderung<br />

wieder aufgegriffen hat, nun<br />

unter Anwendung modernster<br />

Elektronik. Nachhaltiger kann eine<br />

Energiewende doch kaum sein!<br />

Eberhard Jänsch<br />

Strecke Leipzig – Hof bei Guten<strong>für</strong>st, Blickrichtung Norden; rechts Hektometertafel<br />

151,6 (Foto: Jochen Schmidt, Dezember 2013).<br />

Bei der Elektrifizierung der zweigleisigen<br />

Strecke (Leipzig –) Plauen<br />

– Hof wurde bei der Landesgrenze<br />

zwischen den Freistaaten Bayern<br />

<strong>und</strong> Sachsen (<strong>am</strong> Grenzpfahl in<br />

km 151,7 gelbe Landeswappenstreifen<br />

mit schwarzen Trennlinien nach<br />

Sachsen weisend) in jede Oberleitung<br />

eine elektrische Trennung<br />

eing<strong>eb</strong>aut; die Nachspanngewichtsstücke<br />

<strong>und</strong> die Doppelausleger sind<br />

rechts im Bild zu erkennen. Die<br />

bayerische Staatsregierung hatte<br />

dies zur Auflage gemacht, d<strong>am</strong>it<br />

auf ihrem Streckenabschnitt nur<br />

bayerischer, im Umrichterwerk Hof<br />

erzeugter Bahnstrom benutzt wird.<br />

Zwar können mit weiß-blauen<br />

Fähnchen gekennzeichnete Umgehungsleitungen<br />

diese Trennstelle im<br />

Störungsfall überbrücken, jedoch ist<br />

die Einfuhr von im GuD-Kraftwerk<br />

Kirchmöser erzeugtem preußischen<br />

Bahnstrom dann mautpflichtig.<br />

Be<br />

154 112 (2014) Heft 3

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

in Deutschland<br />

Band 1: Durch das mitteldeutsche Braunkohlerevier –<br />

1900 bis 1947<br />

Vor mehr als 100 Jahren legten weitsichtige<br />

Techniker wie Gustav Wittfeld den Gr<strong>und</strong>stein<br />

<strong>für</strong> den Aufbau eines elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong>s<br />

mit Einphasen-Wechselstrom in Preußen – es<br />

war der Beginn einer unvergleichlichen Erfolgsgeschichte.<br />

Dieser Band beschreibt die Pionierarbeit<br />

der ersten Jahre – von der Finanzierung<br />

bis zur Inbetri<strong>eb</strong>nahme erster Teststrecken, über<br />

die schwere Wiederinbetri<strong>eb</strong>nahme in den Zwanzigern<br />

<strong>und</strong> die kurze Blütezeit in den Dreißigerjahren,<br />

bis hin zur Phase des Wiederaufbaus <strong>und</strong><br />

der folgenden Demontage nach dem zweiten<br />

Weltkrieg.<br />

P. Glanert / T. Scherrans / T. Borbe / R. Lüderitz<br />

1. Auflage 2010, 258 Seiten mit CD-ROM,<br />

Hardcover<br />

www.di-verlag.de<br />

Jetzt bestellen!<br />

Band 2: Elektrisch in die schlesischen Berge – 1911 bis 1945<br />

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

Die Technik mit Einphasen-Wechselstrom sollte<br />

ihre Tauglichkeit auch unter schwierigen topografischen<br />

Bedingungen unter Beweis stellen.<br />

Die im Rieseng<strong>eb</strong>irgsvorland verlaufende Teststrecke<br />

Lauban – Königszelt wies alle Eigenschaften<br />

einer G<strong>eb</strong>irgsbahn auf. Nachdem die<br />

Mittel zur Elektrisierung dieser Bahnstrecke<br />

genehmigt waren, begann eine stürmische Entwicklung,<br />

die durch den ersten Weltkrieg unterbrochen<br />

wurde. In den zwanziger Jahren wurde<br />

das Engagement fortgesetzt, das letztlich zum<br />

Erfolg der elektrischen Traktion in Deutschland<br />

beigetragen hat.<br />

P. Glanert / T. Scherrans / T. Borbe / R. Lüderitz<br />

1. Auflage 2011, 253 Seiten mit CD-ROM,<br />

Hardcover<br />

Bereits 1947 beschäftigte sich die DR mit<br />

dem Gedanken zur Wiederelektrifizierung des<br />

demontierten elektrischen Streckennetzes. 1950<br />

folgten dann konkrete Schritte, die nach Verhandlungen<br />

mit der UdSSR in einem Staatsvertrag<br />

endeten. Einen sofortigen Wiederaufbau<br />

des Demontagegutes verhinderten der Zustand<br />

von Lokomotiven <strong>und</strong> Anlagen sowie DDRinterne<br />

Streitereien über das anzuwendende<br />

Bahnstromsystem. Trotzdem gelang es 1955 den<br />

elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong> wieder aufzunehmen.<br />

P. Glanert / T. Scherrans / T. Borbe / R. Lüderitz<br />

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

Hardcover<br />

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

WISSEN FÜR DIE<br />

ZUKUNFT<br />

Bestellung per Fax: +49 201 / 82002-34 Deutscher Industrieverlag oder abtrennen GmbH | Arnulfstr. <strong>und</strong> im 124 Fensterumschlag | 80636 München einsenden<br />

Ja, ich bestelle gegen Rechnung 3 Wochen zur Ansicht<br />

___ Ex. <strong>Elektrische</strong>r Zugbetri<strong>eb</strong> in Deutschland – Band 1<br />

___ Ex. <strong>Elektrische</strong>r Zugbetri<strong>eb</strong> in Deutschland – Band 2<br />

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

Normalpreis pro Einzelband: € 49,90 (zzgl. Versand)<br />

Sonderpreis pro Einzelband <strong>für</strong> Abonnenten der Fachzeitschrift <strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> oder<br />

bei Bestellung der Ges<strong>am</strong>treihe (Band 1-3): € 44,90 (zzgl. Versand)<br />

Firma/<strong>Institut</strong>ion<br />

Vorn<strong>am</strong>e, N<strong>am</strong>e des Empfängers<br />

Straße / Postfach, Nr.<br />

Land, PLZ, Ort<br />

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Vulkan-Verlag GmbH<br />

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Postfach 10 39 62<br />

45039 Essen<br />

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Branche / Wirtschaftszweig<br />

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Widerrufsrecht: Sie können Ihre Vertragserklärung innerhalb von zwei Wochen ohne Angabe von Gründen in Textform (z.B.<br />

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Zur Wahrung der Widerrufsfrist genügt die rechtzeitige Absendung des Widerrufs oder der Sache an die Vulkan-Verlag GmbH,<br />

Versandbuchhandlung, Huyssenallee 52-56, 45128 Essen.<br />

✘<br />

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Diese Erklärung kann ich mit Wirkung <strong>für</strong> die Zukunft jederzeit widerrufen.

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

im Lötschberg-Basistunnel<br />

Vom Pflichtenheft zur Betri<strong>eb</strong>sbewilligung<br />

<strong>für</strong> Fahrten mit 250 km/h durch die erste neue<br />

europäische Alpentransversale<br />

Das europäische Eisenbahnnetz hat mit dem Lötschberg-Basistunnel (LBT) einen ersten<br />

Alpen unterquerenden Eisenbahntunnel mit modernster Technik <strong>und</strong> einem hohen Stand der<br />

Tunnelsicherheitstechnik erhalten: Zwei Einspurröhren, im Abstand von r<strong>und</strong> 40 m <strong>und</strong> alle<br />

r<strong>und</strong> 300 m mit Querschlägen verb<strong>und</strong>en, verbinden zwischen Frutigen <strong>und</strong> Raron das Berner<br />

Oberland von Thun <strong>und</strong> Spiez her mit Visp <strong>und</strong> Brig im Wallis. Der Tunnel wurde <strong>am</strong> 15. Juni<br />

2007 exakt gemäß Zeitplan <strong>für</strong> den so genannten reduzierten kommerziellen Betri<strong>eb</strong> eröffnet.<br />

Die 2. Auflage des Buches wurde noch mit drei weiteren Aufsätzen erweitert. Diese sind erst<br />

in den beiden letzten Jahren in der Zeitschrift <strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> veröffentlicht worden.<br />

Sie ergänzen einige bereits behandelte Themen mit Messerg<strong>eb</strong>nissen oder zwischenzeitlich<br />

gemachten Erfahrungen.<br />

Hrsg.: Manfred Lörtscher<br />

2. Auflage 2010<br />

190 Seiten, vierfarbig, A4, Hardcover<br />

ISBN: 978-3-8356-3216-5<br />

Preis: € 79,90<br />

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

www.di-verlag.de<br />

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___Ex.<br />

<strong>Elektrische</strong> Zugförderung im Lötschberg-Basistunnel<br />

2. Auflage 2010 – ISBN: 978-3-8356-3216-5 <strong>für</strong> € 79,90 (zzgl. Versand)<br />

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Auch unter<br />

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

Unternehmensportrait/<br />

Recruiting<br />

in <strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

Präsentieren Sie Ihr Unternehmen in<br />

<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> <strong>und</strong> auf<br />

unserer W<strong>eb</strong>präsenz www.<strong>eb</strong>-info.eu.<br />

Gewinnen Sie qualifizierte Fachkräfte aus den<br />

Bereichen Entwicklung, Bau, Betri<strong>eb</strong> <strong>und</strong><br />

Instandhaltung elektrischer <strong>Bahnen</strong> <strong>und</strong> neuer<br />

Verkehrssysteme mit den Schwerpunkten<br />

Energieversorgung <strong>und</strong> elektrische Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge.<br />

Folgende Unternehmen stellen sich vor:<br />

Ihre Ansprechpartner im Verlag:<br />

Kirstin Sommer<br />

VERLAGSLEITUNG & MEDIABERATUNG<br />

Telefon: +49 89 203 53 66-36, Telefax: +49 89 203 53 66-99<br />

E-Mail: sommer@di-verlag.de<br />

Angelika Weingarten<br />

MEDIABERATUNG<br />

Telefon: +49 89 203 53 66-13, Telefax: +49 89 203 53 66-99<br />

E-Mail: weingarten@di-verlag.de<br />

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

Unternehmensportrait Balfour Beatty Rail GmbH<br />

Garmischer Str. 35<br />

81373 München<br />

www.bbrail.de<br />

info.de@bbrail.com<br />

Balfour Beatty Rail GmbH<br />

Balfour Beatty Rail GmbH ist einer der führenden<br />

Anbieter in der Systemauslegung <strong>und</strong> -optimierung,<br />

Planung, Integration, Realisierung, Wartung <strong>und</strong> Instandhaltung<br />

der Eisenbahninfrastruktur. Er bietet<br />

das ges<strong>am</strong>te Spektrum – beginnend von der ersten<br />

Fragestellung bis hin zur Umsetzung von Komplettlösungen<br />

in den Bereichen systemtechnische<br />

Auslegung, Fahrleitung, <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung,<br />

50 Hz-Anlagen, Signaltechnik, Großgeräte <strong>und</strong><br />

Gleisanlagen. Als ingenieurgetri<strong>eb</strong>enes <strong>Technologie</strong>unternehmen<br />

ist der Bahninfrastrukturausrüster<br />

Balfour Beatty Rail GmbH seit über 100 Jahren eine<br />

feste Größe in der Bahnindustrie, weltweit. Mit<br />

eigenen Produkten <strong>und</strong> Systemen <strong>und</strong> dem Know-<br />

How aus der ges<strong>am</strong>ten Historie ist Balfour Beatty<br />

Rail GmbH ein Treiber von innovativen Lösungen<br />

<strong>für</strong> die Bedarfe der K<strong>und</strong>en. Die Anforderungen des<br />

K<strong>und</strong>en stehen dabei stets im Vordergr<strong>und</strong>.<br />

Über den Arbeitg<strong>eb</strong>er<br />

Firmengröße: 1.700 Mitarbeiter<br />

Branche: Bauindustrie, Energieversorgung, Elektrotechnik<br />

Kompetenzen: Ges<strong>am</strong>tleistungen der <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung, Systemtechnik, Fahrleitungen,<br />

Stromversorgung, Gleisbau, Services<br />

Benefits<br />

• Förderprogr<strong>am</strong>m <strong>für</strong> Schulen: Balfour Beatty Rail hat das Projekt „Balfour Beatty Rail Partnerschule“<br />

ins L<strong>eb</strong>en gerufen. Das Unter nehmen übernimmt dabei gesellschaftliche Verantwortung im<br />

Einklang mit den Unternehmens werten <strong>und</strong> unterstützt Schulprojekte in der direkten Umg<strong>eb</strong>ung<br />

seiner Unternehmensstandorte.<br />

• Praktika, Werkstudententätigkeiten, Bachelor-/Masterarbeiten in allen Bereichen, individuelle<br />

Traineeprogr<strong>am</strong>me <strong>für</strong> Einsteiger<br />

Ansprechpartner<br />

Michael Lotz<br />

Fon: +49 234 29844-210<br />

Fax: +49 234 29844-224<br />

E-Mail: personal@bbrail.com<br />

Internet: http://karriere.bbrail.de/<br />

Standorte<br />

81373 München, Garmischer Str. 35<br />

10247 Berlin, Pettenkoferstr. 4a<br />

44799 Bochum, Wasserstr. 221<br />

38112 Braunschweig, Schmalbachstr. 17<br />

63067 Offenbach/Main, Frankfurter Str. 111<br />

39418 Staßfurt, Maybachstr. 16

SIGNON Unternehmensportrait<br />

SIGNON Deutschland GmbH<br />

SIGNON steht <strong>für</strong> ein einzigartiges Portfolio an Consulting-<br />

<strong>und</strong> Engineering-Leistungen <strong>für</strong> die Ausrüstungstechnik<br />

des internationalen Schienenverkehrs.<br />

Wir beraten, begleiten <strong>und</strong> unterstützen Bahnbetreiber<br />

<strong>und</strong> Infrastrukturunternehmen, Systemlieferanten,<br />

Zulassungsbehörden <strong>und</strong> Ministerien weltweit<br />

entlang der ges<strong>am</strong>ten Prozesskette Planung,<br />

Realisierung <strong>und</strong> Betri<strong>eb</strong>.<br />

Um dem wachsenden Projektumfang gerecht zu<br />

werden, suchen wir engagierte neue Kolleginnen<br />

<strong>und</strong> Kollegen zur Verstärkung unseres Te<strong>am</strong>s. Wir<br />

bieten ein hoch interessantes Umfeld, ausgezeichnete<br />

Perspektiven, spannende Projekte auf der<br />

ganzen Welt <strong>und</strong> nicht zuletzt die einzigartige<br />

Chance, die Zukunft der weltweiten <strong>Bahnen</strong> mit<br />

zu gestalten.<br />

Über den Arbeitg<strong>eb</strong>er<br />

Firmengröße: 170 Mitarbeiter<br />

Branche: Ingenieur-Unternehmen, Engineering <strong>und</strong> Consulting<br />

Kompetenzen: Leit- <strong>und</strong> Sicherungstechnik, <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung, Fahrzeugtechnik, IT-Lösungen<br />

Leistungen: Planungsleistungen, Studien, Simulationen, Gutachten, Risikoanalysen, Bauüberwachung<br />

Benefits<br />

Mitwirkung an interessanten Projekten im In- <strong>und</strong> Ausland, Eingliederung in motivierte Te<strong>am</strong>s, Einsatzmöglichkeiten<br />

an verschiedenen Standorten, auch in der Schweiz <strong>und</strong> in Österreich, umfangreiche Weiterbildungsmöglichkeiten,<br />

leistungsgerechtes Gehalt, flexible Arbeitszeiten, betri<strong>eb</strong>liche Altersvorsorge, weitere<br />

Leistungen wie beispielsweise Firmenticket, auf Wunsch Einsatzmöglichkeit im außereuropäischen Ausland<br />

Ansprechpartner<br />

Klaus Orphal<br />

Fon: +49 30 247387-32<br />

Fax: +49 30 247387-11<br />

E-Mail:<br />

klaus.orphal@signon-group.com<br />

Internet: www.signon-group.com<br />

Standorte<br />

10117 Berlin, Deutschland, Schützenstraße 15-17<br />

47051 Duisburg, Deutschland, Neudorfer Straße 41<br />

01099 Dresden, Deutschland, Königsbrücker Straße 34 <strong>und</strong> 49<br />

80339 München, Deutschland, Barthstraße 16<br />

1010 Wien, Österreich, Elisabethstraße 1/202<br />

8048 Zürich, Schweiz, Aargauerstrasse 250

Impressum<br />

<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />

Gegründet 1903 von Prof. Wilhelm Kübler,<br />

Königlich Sächsische Technische Hochschule zu Dresden.<br />

Herausg<strong>eb</strong>er:<br />

Dipl.-Ing. Thomas Groh, Geschäftsführer, DB Energie GmbH, Frankfurt <strong>am</strong> Main (federführend)<br />

Dr.-Ing. Friedrich Kießling, Baiersdorf<br />

Prof. Dr.-Ing. Peter Mnich, Fachg<strong>eb</strong>iet Betri<strong>eb</strong>ssysteme elektrischer <strong>Bahnen</strong>, Technische Universität Berlin<br />

Dr.-Ing. Steffen Röhlig, TÜV SÜD, Geschäftsfeld Rail, Dresden<br />

Prof. Dr.-Ing. Andreas Steimel, <strong>Forschung</strong>sgruppe elektrische Energietechnik <strong>und</strong> Leistungselektronik, Bochum<br />

Beirat:<br />

Dipl. El.-Ing. ETH Martin A<strong>eb</strong>erhard, Leiter Systemdesign, SBB AG Infrastruktur Energie, Zollikofen (CH)<br />

Dipl.-Ing. Dirk Behrends, Eisenbahn-B<strong>und</strong>es<strong>am</strong>t, Bonn<br />

Dipl.-Ing. Christian Courtois, Leiter des Geschäftsg<strong>eb</strong>ietes Traktionsenergie-Versorgungssysteme<br />

in der Direction de l‘ingénière der SNCF, Paris (FR)<br />

Dr.-Ing. Thomas Dreßler, Experte <strong>für</strong> Energie, RailConCert, Wien (AT)<br />

Dr.-Ing. Gert Fregien, Bereichsleiter Betreuung Bahnbetreiber, Knorr-Bremse Systeme <strong>für</strong> Schienenfahrzeuge<br />

GmbH, München<br />

Dr. Andreas Fuchs, Principal Engineer, Siemens Rail Systems, Erlangen<br />

Dipl.-Ing. Axel Güldenpenning, Bad Homburg<br />

Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtschaftsing. Wolfgang Harprecht, Senior Consultant, Marburg an der Lahn<br />

Dipl.-Verwaltungsbetri<strong>eb</strong>swirt Alfred Hechenberger, Standortverantwortlicher München <strong>und</strong> Leiter<br />

Öffentlichkeitsarbeit, DB Systemtechnik, München<br />

Dr. Dieter Klumpp, Mannheim<br />

Dr. Werner Krötz, Abteilungsleiter Stromabnehmer <strong>und</strong> Oberleitungsanlagen, DB Netz AG, Frankfurt <strong>am</strong> Main<br />

Dipl.-Ing Hans-Peter Lang, Vorsitzender der Geschäftsführung DB Systemtechnik, Minden<br />

Dipl.-Ing. Martin Lemke, Leiter Planung <strong>und</strong> Projekte, DB Energie GmbH, Köln<br />

Prof. Dr.-Ing. Adolf Müller-Hellmann, Geschäftsführer VDV-Förderkreis e.V., Köln<br />

Dr. Dipl.-Ing. Johann Pluy, Geschäftsbereichsleiter Energie, ÖBB-Infrastrukturtechnik AG, Wien (AT)<br />

Dr. Thorsten Schütte, Senior Scientist, Atkins Sverige AB, Västerås (SE)<br />

Dipl.-Ing. Peter Schulze, Bauherrenfunktion Großprojekte, DB Netz AG, Berlin<br />

Dipl.-Ing. Udo Stahlberg, Fachbereichsleiter Nahverkehrs-Schienenfahrzeuge, elektrische Energieanlagen<br />

<strong>und</strong> Standseilbahnen, Verband Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV), Köln<br />

Prof. Dr.-Ing. Arnd Stephan, <strong>Lehrstuhl</strong> <strong>für</strong> <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong>, Technische Universität Dresden<br />

Dipl.-Ing. (FH) Mike Walter, Leiter Kompetenzcenter Elektrotechnik,<br />

Balfour Beatty Rail GmbH, Offenbach <strong>am</strong> Main<br />

Dipl. El.-Ing. ETH Urs Wili, Geschäftsleitung Furrer + Frey AG, Bern (CH)<br />

Chefredakteur:<br />

Dr.-Ing. Steffen Röhlig (verantwortlich), E-Mail: roehlig@di-verlag.de<br />

Redaktion:<br />

Dipl.-Ing. Andreas Albrecht, Dresden<br />

Dipl.-Ing. Uwe Behmann, St. Ingbert<br />

Dipl.-Ing. Martin Binswanger, Mering<br />

Dr.-Ing. Friedrich Kießling, Baiersdorf<br />

Redaktionelle Mitarbeit:<br />

Dipl.-Ing. Walter Gunselmann, Siemens Railsystems, Erlangen<br />

Dipl.-Ing. Wolfgang Kropp, Balfour Beatty Rail GmbH, Offenbach <strong>am</strong> Main<br />

Redaktionsbüro:<br />

Ursula Grosch, Fon: +49 89 3105499<br />

E-Mail: grosch@di-verlag.de<br />

Verlag:<br />

DIV Deutscher Industrieverlag GmbH, Arnulfstraße 124,<br />

80636 München, Deutschland, Fon: +49 89 203 53 66-0, Fax: -99,<br />

Internet: http://www.di-verlag.de<br />

Geschäftsführer:<br />

Carsten Augsburger, Jürgen Franke<br />

Verlagsleitung/Spartenleitung/Mediaberatung:<br />

Kirstin Sommer, Fon: +49 89 203 53 66-36, Fax: -99,<br />

E-Mail: sommer@di-verlag.de<br />

Zurzeit gilt Anzeigenpreisliste Nr. 60.<br />

Mediaberatung:<br />

Angelika Weingarten, Fon: +49 89 203 53 66-13, Fax: -99,<br />

E-Mail: weingarten@di-verlag.de<br />

Abonnement/Einzelheftbestellungen:<br />

DataM-Services GmbH, Marcus Zepmeisel, Franz-Horn-Str. 2, 97082 Würzburg, Deutschland,<br />

Fon: +49 931 4170-459, Fax: +49 931 4170-494,<br />

E-Mail: leserservice@di-verlag.de<br />

Bezugsbedingungen:<br />

„<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong>“ erscheint 10 x jährlich (davon 2 Doppelhefte).<br />

Jahresinhaltsverzeichnis im Dezemberheft<br />

Jahresabonnement Print (AboBasic) 315,00 € (inkl. MwSt.)<br />

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

Einzelheft 37,00 € (inkl. MwSt.), Porto (Deutschland 3,00 € / Ausland 3,50 €)<br />

Einzelausgabe als ePaper 37,00 €<br />

Weitere Abo-Varianten wie AboPlus <strong>und</strong> AboPremium auf Anfrage.<br />

Die Preise enthalten bei Lieferung in EU-Staaten die Mehrwertsteuer, <strong>für</strong> das übrige Ausland sind sie Nettopreise.<br />

Studentenpreis: 50 % Ermäßigung gegen Nachweis.<br />

Bestellungen über jede Buchhandlung oder direkt an den Verlag.<br />

Abonnements-Kündigungen 8 Wochen zum Ende des Kalenderjahres.<br />

Mikrofilmausgaben ab Jahrgang 44 (1973), sind durch University Mikrofilms Ltd., St. John‘s Road Tylers<br />

Green High Wycombe, Buckingh<strong>am</strong>shire, England, HP 108 HR, zu beziehen.<br />

Diese Zeitschrift <strong>und</strong> alle in ihr enthaltenen Beiträge <strong>und</strong> Abbildungen sind urh<strong>eb</strong>errechtlich geschützt.<br />

Mit Ausnahme der gesetzlich zugelassenen Fälle ist eine Verwertung ohne Einwilligung des Verlages strafbar.<br />

ISSN 0013-5437<br />

Gedruckt auf chlor- <strong>und</strong> säurefreiem Papier<br />

160

Termine<br />

Messen, Tagungen, Fachausstellungen<br />

Schnittstellen in der Planung von Schienenverkehrsanlagen<br />

10.03.-02.04.2014 Adademie der Hochschule Biberach<br />

Biberach (DE) Fon: +49 7351 582-551, Fax: -559,<br />

E-Mail: kontakt@akademie.biberach.de,<br />

Internet: www.akademie-biberach.de<br />

6. Symposium Infrastruktur-Datenmanagement <strong>für</strong> Verkehrsunternehmen<br />

– IDMVU<br />

11.-12.03.2014 DMB GmbH<br />

Bonn (DE) Fon: +49 30 210161-00, Fax: -103,<br />

E-Mail: berlin@dmb-bau.de,<br />

Internet: www.dmb-bau.de/<br />

Exporail Southeast Asia<br />

12.-14.03.2014 Mack Brooks Exhibitions Ltd.<br />

Bangkok (TH) Fon: +44 1727 814-400, Fax: -401,<br />

E-Mail: thailand@exporail-southeastasia.com,<br />

Internet: www.exporail-southeastasia.com<br />

RAILWAY FORUM 2014 Berlin – die Globalisierung<br />

der Bahnindustrie<br />

17.-18.03.2014 IPM GmbH & Deutsche Bahn AG<br />

Berlin (DE) E-Mail: mail@ipm-scm.com,<br />

Internet: www. ipm-scm.com<br />

10. Deutscher Nahverkehrstag<br />

19.-21.03.2014 Bestfall GmbH<br />

Koblenz (DE) Fon: +49 6131 9451815,<br />

E-Mail: nahverkehrstag@bestfall.de,<br />

Internet: www.deutschernahverkehrstag.de<br />

24. Verkehrswissenschaftliche Tage<br />

20.-21.03.2014 TU Dresden / Verkehrswissenschaften<br />

Dresden (DE) Fon: +49 351 463366-34,<br />

E-Mail: vwt2014@tu-dresden.de,<br />

Internet: http://tu-dresden.de<br />

Rail Safety Conference<br />

25.-27.03.2014 Informa Australia<br />

Sydney (AUS) Fon: +61 2 9080 4307,<br />

E-Mail: info@informa.com.au,<br />

Internet: www.informa.com.au<br />

Intertraffic Amsterd<strong>am</strong> 2014<br />

25.-28.03.2014 Amsterd<strong>am</strong> RAI<br />

Amsterd<strong>am</strong> (NL) Fon: +31 20 549-1212 , Fax: -1889,<br />

E-Mail: e.dijkshoorn@rai.nl,<br />

Internet: www.intertrafic.com<br />

Metro Rail 2014<br />

01.-02.04.2014 Terrapinn<br />

London (UK) Fon: +44 20 7-0921000, Fax: 7-2421508,<br />

E-Mail: enquiry.uk@terrapinn.com,<br />

Internet: www.terrapinn.com/conference/<br />

11. UIC/ERTMS-Konferenz „Optimierung von Investitionen<br />

bei den Eisenbahnen weltweit“<br />

01.-03.04.2014 UIC<br />

Istanbul (TR) E-Mail: kersten@uic.org,<br />

Internet: www.uic.org<br />

EXPO Ferroviaria 2014<br />

01.-03.04.2014 Mack Brooks Exhibitions Ltd<br />

Turin (IT) Fon: +39 011 38198-39, Fax: -38,<br />

E-Mail: expoferroviaria@mackbrooks.com,<br />

Internet: www.expoferroviaria.com<br />

11. ERTMS-Weltkonferenz<br />

01.-04.04.2014 UIC<br />

Istanbul (TR) Fon: +33 1 444920-52, Fax: -59,<br />

E-Mail: plaud@uic.org,<br />

Internet: www.uic.org<br />

Rail Solutions Asia<br />

07.-09.05.2014 TDH Exhibitions LTD<br />

Kuala Lumpur Fon: +44 1483 548-290, Fax: -302,<br />

(MY)<br />

E-Mail: info@tdhrail.com,<br />

Internet: www.tdhrail.co.uk<br />

Infrarail<br />

20.-22.05.2014 Mack Brooks Exhibitions Ltd.<br />

London (UK) Fon: +44 1727 814-400, Fax: -401,<br />

E-Mail: michael.wilton@mackbrooks.co.uk,<br />

Internet: www.infrarail.com/contact<br />

42. Tagung „Moderne Schienenfahrzeuge<br />

07.-10.09.2014 Technische Universität Graz<br />

Graz (AT) Fon: +43 316 8-736216, Fax: -16896,<br />

E-Mail: office@schienenfahrzeug.at,<br />

Internet: www.schienenfahrzeugtagung.at<br />

InnoTrans 2014<br />

23.-26.09.2014 Messe Berlin GmbH<br />

Berlin (DE) Fon: +49 30 3038-2376, Fax: -2190,<br />

E-Mail: innotrans@messe-berlin.com,<br />

Internet: www.innotrans.com4.04.2014

HOCHLEISTUNG I PRÄZISION I ZUVERLÄSSIGKEIT<br />

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Sicherheit, Präzision <strong>und</strong> Wirtschaftlichkeit. Diese wichtigen Faktoren<br />

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<strong>und</strong> der einfachen Bedienung dieser High-Tech Maschinen ist nur mehr ein<br />

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