eb - Elektrische Bahnen Lettische Eisenbahnen planen über 800km Elektrifizierung (Vorschau)
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www.<strong>eb</strong>-info.eu<br />
<strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong><br />
Elektrotechnik<br />
im Verkehrswesen<br />
B 2580<br />
5/2014<br />
Mai<br />
Standpunkt<br />
Steffen Röhlig<br />
Fokus<br />
Thema<br />
<strong>Lettische</strong> <strong>Eisenbahnen</strong> <strong>planen</strong> <strong>über</strong> 800 km <strong>Elektrifizierung</strong><br />
<strong>Elektrische</strong> Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge bei DB Fernverkehr<br />
Energieversorgung des öffentlichen Verkehrs mit Blick in die Zukunft<br />
Modulare Multilevel-Direktumrichter<br />
Praxis<br />
<strong>Elektrische</strong>s Lokomotivprüfzentrum im Werk Dessau<br />
Betri<strong>eb</strong><br />
<strong>Elektrische</strong>r Zugbetri<strong>eb</strong> im Nordostkorridor der USA<br />
Störungs- und Arbeitsmeldesystem SAM der ÖBB Infrastruktur<br />
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
<strong>Elektrifizierung</strong> mit 2 AC 30/15 kV 16,7 Hz in Schweden<br />
Fahrleitungsanlagen<br />
Elektromechanische Antri<strong>eb</strong>e für Oberleitungsschalter<br />
Historie<br />
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung einst und heute
Grundlagen zu <strong>Elektrische</strong>n Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen<br />
und ihrer Energieversorgung<br />
Das Buch wendet sich an Studierende der elektrischen Energietechnik, der Regelungstechnik und<br />
des Maschinenbaus. Es gibt einen Überblick <strong>über</strong> die Grundlagen der elektrischen Zugförderung<br />
und beschreibt schwerpunktmäßig die Drehstromantri<strong>eb</strong>stechnik. Danach wird die Energieversorgung<br />
der <strong>Bahnen</strong> (16 2/3 Hz, 50 Hz, GS) unter besonderer Berücksichtigung der Leistungselektronik<br />
und der Netzrückwirkungen behandelt.<br />
Die dritte Auflage berücksichtigt maßg<strong>eb</strong>liche Entwicklungen, die ihren Weg in die Bahnpraxis<br />
gefunden haben oder bald finden werden. Dies betrifft besonders die Technik der permanenterregten<br />
Synchronmaschinen sowie des umrichtergeführten Mittelfrequenz-Transformators zum<br />
Ersatz des besonders bei der Bahnstromfrequenz 16 2/3 Hz sehr schweren Haupttransformators,<br />
neue Zweikraft- oder Hybrid-Fahrzeuge sowie die neue Topologie des Modularen Multilevel<br />
Converters (MMC) in der Bahnstromerzeugung 16 2/3 Hz.<br />
Andreas Steimel<br />
3. Auflage 2014, 416 Seiten, 170 x 240 mm<br />
Broschur mit interaktivem eBook (Online-Lesezugriff im MediaCenter)<br />
ISBN: 978-3-8356-7134-8<br />
Preis: € 57,–<br />
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<strong>Elektrische</strong> Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge und ihre Energieversorgung<br />
3. Auflage – ISBN: 978-3-8356-7134-8<br />
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Diese Erklärung kann ich mit Wirkung für die Zukunft jederzeit widerrufen.
Standpunkt<br />
Internationale Themen<br />
I<br />
n dieser Ausgabe der Zeitschrift <strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong> wird unter anderem <strong>über</strong> Entwicklungen<br />
in Lettland, Österreich, Schweden und den<br />
USA berichtet.<br />
Der mit rund zwei Millionen Einwohnern relativ<br />
kleine europäische Staat Lettland plant die Neuelektrifizierung<br />
nahezu seines halben Eisenbahnnetzes,<br />
einschließlich der Umstellung der vorhandenen<br />
Strecken von DC 3 kV auf dann einheitlich AC 25 kV<br />
50 Hz. Wenn dieses Projekt zur Ausführung gelänge,<br />
würde es eines der größeren <strong>Elektrifizierung</strong>sprojekte<br />
in Europa darstellen. Die Strecken werden nach<br />
heutiger Planung mit einem Autotransformatorsystem<br />
(AT-System) ausgerüstet, <strong>eb</strong>en bei dieser Nennspannung<br />
keine Seltenheit.<br />
Über Schweden wird in diesem Heft berichtet,<br />
dass eine Strecke zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit<br />
<strong>eb</strong>enfalls mit einem AT-System ausgerüstet<br />
wurde, hier jedoch bei einer Fahrleitungsnennspannung<br />
von AC 15 kV 16,7 Hz. Und das ist noch<br />
immer keine Selbstverständlichkeit. In Deutschland<br />
existiert bis jetzt nur auf der Strecke Prenzlau<br />
– Stralsund ein derartiges System. Bei Neubauvorhaben<br />
wie VDE 8 Nürnberg – Erfurt – Halle/<br />
Leipzig oder auch bei der in Planung befindlichen<br />
Neubaustrecke Wendlingen – Ulm wird sozusagen<br />
konventionell g<strong>eb</strong>aut, <strong>eb</strong>enso in der Schweiz auf<br />
der Gotthard-Basislinie. Dennoch ist das AT-System<br />
ein probates Mittel gerade dann, wenn kein eigenes<br />
Bahnstromnetz vorhanden ist, die Unterwerke<br />
an ein nichtbahneigenes Übertragungsnetz angeschlossen<br />
werden müssen und der Abstand der Unterwerke<br />
auch deswegen möglichst groß sein soll.<br />
Und es eignet sich auch dort, wo die Zugdichte<br />
und die abgeforderte Leistung nicht so groß sind,<br />
dass ein dichterer Unterwerksabstand gerechtfertigt<br />
ist. Man darf gespannt sein, ob AT-Systeme<br />
bei noch ausstehenden Streckenelektrifizierungen<br />
auch in den 16,7-Hz-Ländern eine Rolle spielen<br />
werden.<br />
In der Neuen Welt spielt die Eisenbahn im öffentlichen<br />
L<strong>eb</strong>en heute bekanntlich eine eher untergeordnete<br />
Rolle. Dennoch gibt es auch dort<br />
allein aufgrund der Landesgröße <strong>Eisenbahnen</strong><br />
größerer Dimension. Die elektrischen <strong>Bahnen</strong> an<br />
der Ostküste der USA haben zunehmend Personen-<br />
und Güterverkehr zwischen den Metropolen<br />
abzuwickeln. Mancher Unterscheid zu den europäischen<br />
<strong>Bahnen</strong> wird im Beitrag in diesem Heft<br />
deutlich, nicht nur bei den außergewöhnlichen<br />
Nennspannungen.<br />
In Österreich wurde ein neues Stör- und Arbeitsmeldesystem<br />
entwickelt und installiert. Dies geschah<br />
insbesondere mit dem Ziel, vorher existierende unterschiedliche<br />
Störmanagementsysteme durch ein<br />
einheitliches zu ersetzen und somit die Betri<strong>eb</strong>sführung<br />
insgesamt effektiver zu machen. Auch so ein<br />
Thema gehört zum elektrischen Betri<strong>eb</strong>.<br />
N<strong>eb</strong>en diesen Themen aus dem Ausland werden<br />
neue Komponenten für Oberleitungsanlagen<br />
vorgestellt.<br />
Die Aufsätze dieser Ausgabe deuten die Themenbreite<br />
bei elektrischen <strong>Bahnen</strong> nur an. Sofern es die<br />
Zeit der schreibenden Experten erlaubt, wird die <strong>eb</strong><br />
auch weiterhin <strong>über</strong> die Entwicklung bei elektrischen<br />
<strong>Bahnen</strong> in breiter Form berichten.<br />
Dr. Steffen Röhlig<br />
Chefredakteur<br />
112 (2014) Heft 5<br />
241
Inhalt<br />
5 / 2014<br />
<strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong><br />
Elektrotechnik<br />
im Verkehrswesen<br />
Standpunkt<br />
241 S. Röhlig<br />
Internationale Themen<br />
244 <br />
Fokus<br />
Thema<br />
<strong>Lettische</strong> <strong>Eisenbahnen</strong> <strong>planen</strong> <strong>über</strong><br />
800 km <strong>Elektrifizierung</strong><br />
246 <br />
<strong>Elektrische</strong> Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge bei DB<br />
Fernverkehr<br />
248 <br />
Energieversorgung des öffentlichen<br />
Verkehrs mit Blick in die Zukunft<br />
250 <br />
Modulare Multilevel-Direktumrichter<br />
Praxis<br />
252 <br />
Titelbild<br />
Motion of a speeding train<br />
©iStock.com/cpaulfell<br />
H. Ehms<br />
<strong>Elektrische</strong>s Lokomotivprüfzentrum im<br />
Werk Dessau
EIN/ON<br />
AUS/OFF<br />
Inhalt<br />
Hauptbeiträge<br />
Betri<strong>eb</strong><br />
307 <br />
Historie<br />
254<br />
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung einst und heute<br />
272 <br />
Input<br />
Anlagenverbesserung<br />
Anlagenstörung<br />
J.-P. Pally<br />
<strong>Elektrische</strong>r Zugbetri<strong>eb</strong> im Nordostkorridor der USA<br />
Electric train operations in the Northeast Corridor of the USA<br />
La traction électrique sur le corridor Nord-Est des Ètats-Unis<br />
Entstörungsprozess<br />
Analyseprozess<br />
Monitoring<br />
(Meldungen richtigstellen)<br />
Reporting<br />
(Störungen clustern)<br />
Entstörung<br />
(vollverf.)<br />
Entstörung<br />
(teilverf.)<br />
Maßnahmenableitung<br />
(Verbesserungsmaßnahmen)<br />
Output<br />
Störungsmeldung<br />
Entstörungsdisposition<br />
Ursachenerh<strong>eb</strong>ung<br />
Störungsabschluss<br />
Nachrichten<br />
310 <strong>Bahnen</strong><br />
312 Energie und Umwelt<br />
313 Produkte und Lösungen<br />
Diagnosesysteme<br />
G. Punz, N. Pröll<br />
Störungs- und Arbeitsmeldesystem SAM der<br />
ÖBB Infrastruktur<br />
Fault and work reporting system SAM of ÖBB Infrastruktur<br />
Le système de notification des défauts et des travaux SAM<br />
de ÖBB Infrastruktur<br />
314 Berichtigungen und Nachtrag<br />
316 Impressum<br />
U3 Termine<br />
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
3<br />
1<br />
2<br />
282 <br />
2 Negativfeeder 2 Stromrichtung<br />
2<br />
Oberleitung<br />
30 kV<br />
4<br />
Rückleiter<br />
Schienen<br />
I = 0<br />
15 kV<br />
I = 0<br />
Erdungskabel<br />
Grenze BT-Speisung<br />
Grenze AT-Speisung<br />
Rückleiter<br />
Oberleitungsmast<br />
294 <br />
P. Deutschmann, J.-P. Marquass<br />
<strong>Elektrifizierung</strong> mit 2 AC 30/15 kV 16,7 Hz in Schweden<br />
Electrification using 2 AC 30/15 kV 16,7 Hz in Sweden<br />
Electrification en 2 AC 30/15 kV 16,7 Hz en Suède<br />
Fahrleitungsanlagen<br />
5<br />
0<br />
1<br />
3<br />
1<br />
2<br />
4<br />
A. Dölling<br />
Elektromechanische Antri<strong>eb</strong>e für Oberleitungsschalter<br />
Electro-mecanical drivers for overhead contact line switches<br />
Entraînements électromécaniques pour commutateurs pour<br />
caténaires
Fokus Thema<br />
<strong>Lettische</strong> <strong>Eisenbahnen</strong> <strong>planen</strong> <strong>über</strong><br />
800 km <strong>Elektrifizierung</strong><br />
Die <strong>Lettische</strong>n <strong>Eisenbahnen</strong> <strong>planen</strong> die <strong>Elektrifizierung</strong> von rund 800 km Eisenbahnstrecken in den kommenden<br />
Jahren. Das Netz soll mit einem Autotransformatorsystem 2 AC 50/25 kV 50 Hz ausgerüstet<br />
werden und auch die bisher mit DC 3 kV elektrifizierten Strecken um die Hauptstadt Riga einschließen.<br />
Bild 1:<br />
<strong>Elektrische</strong>r Betri<strong>eb</strong> bei den <strong>Lettische</strong>n <strong>Eisenbahnen</strong>, hier Tri<strong>eb</strong>zug der Baureihe ER2T im Bahnhof Jaunolaine auf der Strecke Riga –<br />
Jelgava (Foto: Jānis Vilniņš, 2012 [1]).<br />
Im Frühjahr 2014 haben die <strong>Lettische</strong>n <strong>Eisenbahnen</strong><br />
(Latvijas Dzelzceļš, LDz) die Vorplanung für die<br />
<strong>Elektrifizierung</strong> von <strong>über</strong> 800 Streckenkilometern<br />
ausgeschri<strong>eb</strong>en. Ziel ist es, vor allem den Güterverkehr<br />
aus Russland zu den lettischen Häfen leistungsfähiger<br />
und effizienter zu machen. Basierend<br />
auf Vorstudien ist geplant, die Strecken mit <strong>Bahnen</strong>ergieversorgungsanlagen<br />
für 2 AC 25 kV 50 Hz<br />
auszurüsten. Ein Weiterbetri<strong>eb</strong> der derzeit mit DC<br />
3 kV elektrifizierten rund 250 km langen Strecken,<br />
die <strong>über</strong>wiegend dem Vorortverkehr dienen (Bild 1),<br />
wurde verworfen. Grund dafür ist, dass die existierenden,<br />
nach sowjetischem Standard errichteten<br />
Anlagen verschlissen sind und vollumfänglich erneuert<br />
werden müssten, was <strong>eb</strong>enfalls beträchtliche<br />
Investitionen erfordern würde. Deshalb sollen auch<br />
diese Strecken auf AC-Betri<strong>eb</strong> umgestellt werden.<br />
Die Beibehaltung des DC-Systems bringt keine wirtschaftlichen<br />
Vorteile, der Wechsel auf AC erspart<br />
hingegen sonst erforderliche Systemtrennstellen<br />
und Zweistromtri<strong>eb</strong>fahrzeuge.<br />
Bezogen auf die Gesamtstreckenlänge von<br />
1 748 km beträgt der <strong>Elektrifizierung</strong>sgrad derzeit<br />
nur rund 14 %, was im europäischen Maßstab ein<br />
sehr geringer Wert ist. Die Länge der jetzt zur Planung<br />
ausgeschri<strong>eb</strong>enen Strecken beträgt insgesamt<br />
rund 800 km einschließlich der umzustellenden<br />
Strecken, wobei die Strecken zu den Grenzbahnhöfen<br />
vorerst noch nicht enthalten sind (Bild 2). Der<br />
<strong>Elektrifizierung</strong>sgrad würde damit zunächst auf rund<br />
45 % wachsen; die angenommen Streckenlängen<br />
basieren auf den Angaben in [2]. Die Oberleitung<br />
soll für Geschwindigkeiten bis 160 km/h projektiert<br />
werden. Derzeit beträgt die höchste Streckengeschwindigkeit<br />
in Lettland 120 km/h.<br />
Bisherige Untersuchungen favorisieren grundsätzlich<br />
ein symmetrisches Zweispannungssystem, also<br />
mit doppelter Nennspannung zwischen Fahrleitung<br />
244 112 (2014) Heft 5
E S T L A N D<br />
Thema Fokus<br />
nach Tallin<br />
R U S S L A N D<br />
Ventspils<br />
Skulte<br />
Gulbene<br />
Tukums<br />
RIGA<br />
Sigulda<br />
L E T T L A N D<br />
nach<br />
St. Petersburg<br />
Liepaja<br />
Jelgava<br />
Plavinas<br />
Aizkraukle<br />
Krustpils<br />
Rezekne<br />
nach<br />
Moskau<br />
nach Vilnius<br />
L I T A U E N<br />
nach Klaipeda<br />
nach Vilnius<br />
Daugavpils<br />
W E I S S R U S S L A N D<br />
Bild 2:<br />
Streckennetz der <strong>Lettische</strong>n <strong>Eisenbahnen</strong> (Grafik: <strong>eb</strong>).<br />
rot mit DC 3 kV elektrifizierte Strecken, Umstellung auf AC 50/25 kV 50 Hz geplant<br />
gelb mit AC 50/25 kV 50 Hz zu elektrifizierende Strecken<br />
blau sonstige Strecken<br />
und Negativfeeder. Zwischen Fahrleitung und Gleis<br />
beträgt die Nennspannung 25 kV, weswegen dieses<br />
System korrekt mit 2 AC 50/25 kV 50 Hz zu bezeichnen<br />
ist [3].<br />
Weil Lettland jetzt zur Europäischen Union gehört<br />
und deshalb sowohl Europäische Normen als auch<br />
die Technischen Spezifikationen für die Interoperabilität<br />
des Eisenbahnverkehrs in Europa anzuwenden<br />
sind, bedeutet die <strong>Elektrifizierung</strong> für die LDz einen<br />
technischen Neuanfang.<br />
Parallel zu dem <strong>Elektrifizierung</strong>sprojekt treiben<br />
die baltischen Staaten das Projekt Rail Baltica voran,<br />
das ihre Strecken mit dem europäischen Bahnnetz<br />
verbinden soll. Die Strecke soll ausgehend von Tallin<br />
(Estland) <strong>über</strong> Riga und Kaunas (Litauen) nach Polen<br />
führen und abweichend zur sonst in den baltischen<br />
Staaten vorherrschenden Breitspur 1 524 mm mit<br />
Normalspur 1 435 mm ausgerüstet werden [4].<br />
[1] http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ER2T-7117_<br />
Jaunolaines_stacij%C4%81_07.JPG<br />
[2] Latvijas Dzelzceļš: Network statement. Riga, 2013.<br />
[3] Braun, E.: Bezeichnung von AC-Zweispannungsnetzen<br />
für die Streckenspeisung. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 105<br />
(2007), H. 12, S. 677-678.<br />
[4] www.rail-baltica.com<br />
112 (2014) Heft 5<br />
245
Fokus Thema<br />
<strong>Elektrische</strong> Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge bei<br />
DB Fernverkehr<br />
Bei DB Fernverkehr haben sich die Gesamtzahlen elektrischer Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge in den letzten drei<br />
Jahren nur wenig geändert.<br />
Bild 1:<br />
Vierspannungstri<strong>eb</strong>zug Baureihe 407 auf Muld<strong>eb</strong>rücke bei Wurzen (Foto: Thomas Splittgerber, April 2014).<br />
TABELLE 1<br />
Bestand elektrischer Tri<strong>eb</strong>züge bei DB Fernverkehr jeweils am Jahresanfang.<br />
Baureihennummer Tri<strong>eb</strong>kopf oder Endwagen synonym für ganzen Zug<br />
Fahrleitungsspannungen:<br />
1 AC 15 kV 16,7 Hz<br />
2 AC 25 kV 50 Hz<br />
3 DC 3 kV<br />
4 DC 1,5 kV<br />
Baureihe<br />
401<br />
402<br />
403<br />
406<br />
407<br />
409<br />
411<br />
415<br />
Zahl<br />
2011<br />
59<br />
44<br />
50<br />
13<br />
0<br />
2<br />
56<br />
11<br />
Zahl<br />
2014<br />
59<br />
44<br />
50<br />
13<br />
4<br />
0<br />
56<br />
11<br />
Baureihe in<br />
Betri<strong>eb</strong> 1<br />
1991–1993<br />
1996–1998<br />
2000–2002<br />
2000–2002<br />
2013<br />
1999–2002<br />
1999–2002<br />
Zum Bestand elektrischer Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge bei den<br />
DB-Eisenbahnverkehrsunternehmen können nach<br />
den aktuellen Lokomotivzahlen von DB Schenker Rail<br />
(<strong>eb</strong> 1-2/2014, S. 14–15) jetzt auch die Zahlen von<br />
DB Fernverkehr gezeigt werden (Tabellen 1 und 2).<br />
Dabei sind die Spalten mit den Kalenderdaten von<br />
„Lieferjahre“ in „Baureihe in Betri<strong>eb</strong>“ umbenannt,<br />
weil besonders bei Tri<strong>eb</strong>zügen zwischen diesen beiden<br />
Terminen längere Zeiten liegen können.<br />
Gegen<strong>über</strong> dem letzten berichteten Stand Anfang<br />
2011 (<strong>eb</strong> 1-2/2011, S. 3–49) hat sich nur marginal<br />
etwas geändert.<br />
Bei den ICE-Tri<strong>eb</strong>zügen sind kurz vor Jahreswechsel<br />
die ersten vier Velaro D Baureihe (BR) 407 hinzugekommen<br />
(Bild 1); inzwischen sind auch die nächsten vier ausgeliefert<br />
und abgenommen (<strong>eb</strong> 4/2014, S. 164–165).<br />
Die beiden Tri<strong>eb</strong>züge Thalys, die einige Jahre lang<br />
der DB gehörten und als BR 409 geführt wurden,<br />
sind an das Unternehmen Thalys International zurückgegangen.<br />
Fahrleitung<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1, 2, 3, 4<br />
1, 2, 3, 4<br />
1, 2, 3, 4<br />
1<br />
1<br />
Fahr motoren<br />
3AC<br />
3AC<br />
3AC<br />
3AC<br />
3AC<br />
3AC<br />
3AC<br />
3AC<br />
Summe, Anteil 3AC 235 237 100 %<br />
1<br />
im Fahrgastbetri<strong>eb</strong><br />
zu 406 weitere drei baugleiche Züge bei NS Reizigers<br />
zu 411 weitere drei baugleiche Züge bei ÖBB<br />
246 112 (2014) Heft 5
Thema Fokus<br />
Nachrichtlich ist anzumerken, dass drei Neigetechnikzüge<br />
BR 411 nicht mehr wie früher gemeldet<br />
bei einem Joint Venture sind, sondern <strong>eb</strong>enso der<br />
ÖBB gehören wie weiterhin drei Tri<strong>eb</strong>züge BR 406<br />
dem niederländischen Unternehmen NS Reizigers.<br />
Die ganze Flotte hat 3AC-Antri<strong>eb</strong>stechnik und<br />
entsprechend gut ist ihre Gesamtrückspeisequote<br />
(<strong>eb</strong> 4/2014, S. 168–171).<br />
Bei den Lokomotiven war zur BR 103 früher immer<br />
die 103 245 genannt, jetzt sind zwei gekaufte<br />
und reaktivierte dazu gekommen.<br />
Seit 2011 wurden fünf Lokomotiven BR 115<br />
und in 2013 die letzten drei der BR 113 abgestellt<br />
oder ausgemustert. Mit allerlei Umbauten und Umbenennungen<br />
gehen beide BR auf die ehemalige<br />
E 10 12 zurück, die auf 160 km/h <strong>über</strong>setzte und als<br />
Rheingold-Lokomotive bekannte Variante der Serienlokomotive<br />
E 10. Die letzte Lokomotive dieser BR,<br />
von der von 1957 bis 1985 rund 400 Stück geliefert<br />
wurden, wurde übrigens im F<strong>eb</strong>ruar 2014 bei DB<br />
Regio abgestellt.<br />
Von der BR 120, der ersten DB-Serienlokomotive<br />
mit 3AC-Antri<strong>eb</strong>stechnik, und der Zweifrequenz-<br />
Serienlokomotive 181.2 wurden je zwei Stück ausgemustert,<br />
aber die übrigen der beiden BR werden<br />
weiter instandgehalten (Bild 2).<br />
Der Anteil der mit 3AC-Technik ausgerüsteten<br />
und damit rückspeisefähigen Lokomotiven ist um<br />
drei Prozentpunkte gestiegen. Es ist absehbar, dass<br />
dieser Wert in den nächsten Jahren weiter gegen<br />
100 % gehen wird.<br />
In beträchtlichen Stückzahlen bestellt sind für<br />
den Fernverkehr Tri<strong>eb</strong>züge ICx bei Siemens (<strong>eb</strong><br />
3/2014, S. 145) und mit Lokomotiven BR 146.2<br />
bespannte Doppelstockzüge TWINDEXX bei Bombardier<br />
Transportation (<strong>eb</strong> 1-2/2011, S. 83–86; <strong>eb</strong><br />
4/2014, S. 229).<br />
An Dieseltri<strong>eb</strong>fahrzeugen setzt DB Fernverkehr 19<br />
ICE-Tri<strong>eb</strong>züge BR 605, 29 Diesellokomotiven BR 218<br />
und zwei BR 234 (ex DR-BR 132) ein.<br />
Bild 2:<br />
Zweifrequenzlokomotive Baureihe 181 bei Revision im DB-Werk Dessau (Foto: DB/Christian<br />
Bedeschinski).<br />
TABELLE 2<br />
Bestand elektrischer Lokomotiven bei DB Fernverkehr jeweils am Jahresanfang.<br />
Fahrleitungsspannungen:<br />
1 AC 15 kV 16,7 Hz<br />
2 AC 25 kV 50 Hz<br />
Baureihe<br />
101<br />
103<br />
113<br />
115<br />
120<br />
181.2<br />
Zahl<br />
2011<br />
145<br />
1<br />
3<br />
17<br />
50<br />
16<br />
Zahl<br />
2014<br />
145<br />
3<br />
0<br />
12<br />
48<br />
14<br />
Baureihe in<br />
Betri<strong>eb</strong><br />
1996–1999<br />
1971–1974<br />
1962–1963<br />
1962–1964<br />
1987–1988<br />
1974–1975<br />
Der Bearbeiter dankt im Namen der <strong>eb</strong>-Leserschaft der<br />
DB Fernverkehr für die Zahlenangaben und Zusatzinformationen.<br />
Be<br />
Fahrleitung<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1, 2<br />
Fahr motoren<br />
3AC<br />
1AC<br />
1AC<br />
1AC<br />
3AC<br />
DC<br />
Summe, Anteil 3AC 232 222 84 % → 87 %<br />
DIV Deutscher Industrieverlag GmbH<br />
Arnulfstraße 124<br />
80636 München<br />
Ihr direkter Weg zur Redaktion<br />
<strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong><br />
Elektrotechnik<br />
im Verkehrswesen<br />
Dr.-Ing. Steffen Röhlig<br />
E-Mail: redaktion-<strong>eb</strong>@di-verlag.de<br />
112 (2014) Heft 5<br />
247
Fokus Thema<br />
Energieversorgung des öffentlichen<br />
Verkehrs mit Blick in die Zukunft<br />
nach Vortrag Alexander Schwery, R&D Director Electrical, Alstom Power Hydro, Birr (CH), auf der<br />
ETG-Fachtagung 100 Jahre Hochleistungstraktion – 100 Jahre Lötschbergbahn in Spiez im Juni 2013<br />
Zum Umwandeln von Energie aus dem Landesnetz in <strong>Bahnen</strong>ergie dient heute die Leistungselektronik.<br />
Drehzahlvariabel betri<strong>eb</strong>ene Pumpspeicherwerke sind hochdynamisch und ideal dafür geeignet,<br />
Lastspitzen zu <strong>über</strong>nehmen.<br />
Bahnumrichter<br />
Stand der Technik für die Umwandlung von 3 AC<br />
50 Hz in 1 AC 16 2 /3 Hz sind heute statische Vollumrichter,<br />
auch mit Leistungen, welche die Kopplung<br />
zwischen den Hochspannungsnetzen von Bahn und<br />
Landesversorgung erlauben (Bild 1). Sie ermöglichen<br />
einen noch flexibleren Netzbetri<strong>eb</strong> als rotierende<br />
Umformer und umgehen die systembedingten Konstruktionsnachteile<br />
der 1AC-Synchronmaschinen.<br />
Allerdings werden dadurch immer mehr rotierende<br />
Massen aus dem Netz genommen und es entfällt deren<br />
stabilisierende Wirkung, was nicht immer gut ist.<br />
• Limmern mit vier Gruppen à 250 MW, Betri<strong>eb</strong>sstart<br />
der ersten 2015<br />
• Nant de Drance mit sechs Gruppen à 157 MW,<br />
Betri<strong>eb</strong> der ersten 2017<br />
An letzterem ist die SBB beteiligt. Beide Anlagen bekommen<br />
durchweg reversible Pumpturbinen und<br />
doppeltgespeiste Asynchronmaschinen, denen Frequenzumrichter<br />
mit konstanter Zwischenkreisspannung<br />
vorgeschaltet sind. Damit lässt sich die Drehzahl<br />
in einem gewissen Bereich verändern, was der<br />
Hauptvorteil gegen<strong>über</strong> konventionellen Maschinen<br />
ist. Genutzt wird dies vorrangig dafür, im Pumpbetri<strong>eb</strong><br />
die Leistung zu regeln.<br />
Mit der Umrichterspeisung kann ein Werk aber<br />
auch sehr schnell auf große Laständerungen reagieren,<br />
wie sie nicht nur bei Netzbetri<strong>eb</strong>sstörungen<br />
vorkommen können, sondern bei pünktlich abgewickeltem<br />
Taktfahrplan großer <strong>Bahnen</strong> real regelmäßig<br />
vorkommen. Weil die Drehzahl von der Netzfrequenz<br />
entkoppelt ist, kann eine stoßartige Laständerung<br />
unmittelbar aus der kinetischen Energie der Ma-<br />
Bild 1:<br />
ÖBB-Umrichterwerk Timelkam mit zwei Blöcken je 30 MW/35,5 MVA<br />
(Foto: ABB/ÖBB).<br />
von rechts nach links: Schaltanlage 3 AC 110 kV 50 Hz – Container<br />
Leittechnik – Container Umrichter – Einhausung Transformatoren, darauf<br />
Filteranlagen – Schaltanlage 2 AC 110 kV 16,7 Hz<br />
Pumpspeicherwerke<br />
Die steigende, aber nicht steuerbare Produktion<br />
von Windenergieanlagen verlangt nach Energiespeichern.<br />
Bild 2 zeigt eine demnächst denkbare<br />
Situation in Deutschland, wo auf einen Flautewerktag<br />
zunächst ein windreiches Wochenende folgt<br />
und dann zum Wochenbeginn wieder nachlassender<br />
Wind bei steigendem Bedarf kurzfristig rund<br />
50 GW Leistung erfordert.<br />
In naher Zukunft wird es in der Schweiz zwei moderne,<br />
komplett drehzahlvariabel arbeitende Pumpspeicherwerke<br />
g<strong>eb</strong>en:<br />
Bild 2:<br />
Perspektivisches Wochenszenario Deutschland im Jahr 2020 für<br />
Gesamtbedarf elektrischer Energie (schwarze Linie), gedeckt aus<br />
45 MW installierter Windturbinenleistung (rote Linie) und aus<br />
anderen Quellen (blaue Fläche als Differenz) (Urquelle: BDEW).<br />
248 112 (2014) Heft 5
Thema Fokus<br />
schinendrehmassen beliefert werden, während eine<br />
konstant drehende Maschine eine gewisse Zeit zum<br />
Hochfahren der Leistung braucht. Die umrichtergespeisten<br />
Anlagen können bis zu zehnmal schneller<br />
auf Sollwertänderungen reagieren.<br />
Die beiden Merkmale Regulierbarkeit und<br />
Schwungradeffekt erlauben wesentlich flexiblere Nutzung<br />
der Pumpspeicherwerke.<br />
Nach dem Vortrag gab es noch Antworten zu interessanten<br />
Fragen:<br />
• Die genannten Pumpspeicherwerke werden nicht<br />
nur für den Betri<strong>eb</strong> des Schweizer Hochspannungsnetzes<br />
g<strong>eb</strong>raucht, sondern sollen eine wichtige<br />
Rolle im europäischen Verbundnetz spielen.<br />
• Die Rotoren von Maschinen dieser Größenordnung<br />
werden nicht mehr geschleudert (Bild 3).<br />
• Die Schleifringe doppeltgespeister Asynchronmaschinen<br />
sind empfindlich. Sie brauchen Patina,<br />
der Schleifringraum muss besonders gepflegt<br />
und belüftet werden, die Schleifringe müssen<br />
während der Nutzungsjahre gewechselt werden.<br />
• Doppeltgespeiste Asynchronmaschinen sind<br />
größer und teurer als Synchronmaschinen. Es<br />
gibt aber keine Standardlösung zu der Frage, ob<br />
Bild 3:<br />
Rotormodell 250-MW-Maschine für Pumpspeicherwerk<br />
Limmern (Foto: Alstom).<br />
erstere mit Läuferkreisumrichter oder letztere mit<br />
Vollumrichter zu wählen sind.<br />
Anmerkung: Teil 2 dieses Berichtes, der die Entwicklung<br />
der 16 2 /3-Hz-<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung behandelt,<br />
steht in diesem Heft unter der Rubrik Historie.<br />
Be<br />
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Fokus Thema<br />
Modulare Multilevel-Direktumrichter<br />
nach Vortrag Rainer Gruber, Senior Key Expert, Siemens AG, Erlangen, auf der ETG-Fachtagung<br />
100 Jahre Hochleistungstraktion – 100 Jahre Lötschbergbahn in Spiez, Juni 2013<br />
Der modulare Multilevel-Direktumrichter ist eine Innovation für die AC-<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung.<br />
Aufgrund seiner hohen Modul-Spannungen kann er ohne bahnseitigen Umspanner in das Fahrleitungsnetz<br />
speisen.<br />
Die ersten Umrichter 3 AC 50 Hz / 1 AC 16 2 /3 Hz waren<br />
netzgeführte Direktumrichter. Sie waren sehr<br />
robust und wartungsarm, entkoppelten aber die<br />
Netze nicht und brauchten großen Filteraufwand<br />
gegen zu hohe Netzrückwirkungen. In Schweden<br />
sind noch einige in Betri<strong>eb</strong>.<br />
Der nächste Schritt waren Umrichter mit DC-<br />
Zwischenkreis (ZK). Sie entkoppelten die beiden<br />
Netze bei Blindleistung und Oberwellen vollständig<br />
und boten 50-Hz-seitig bessere Netzqualität<br />
durch weniger Rückwirkungen. Nachteilig sind ihr<br />
komplexer Aufbau, besonders bei der aufwändigen<br />
Steuerung, und bahnseitig ein notwendiger<br />
Summierumspanner sowie Netzfilter. Beispiele<br />
sind ein zunächst in Muldenstein aufgestellter und<br />
später nach Nürnberg versetzter Umrichter sowie<br />
eine Anlage in Richmond (Philadelphia, USA) mit<br />
5 x 36 MW/45 MVA Leistung, 2 x 2,8 kV ZK-Spannung<br />
und 6,5 kA ZK-Stromstärke (Bild 1).<br />
Modularer Multilevel-<br />
Direktumrichter<br />
Bild 1:<br />
Zwischenkreisumrichter-Gestell in Richmond (Philadelphia, USA)<br />
(Fotos: Siemens).<br />
Vorgeschichte<br />
Bei der Aufgabe, die Umrichter wieder einfacher<br />
zu machen, waren bestimmte Anforderungen zu<br />
erfüllen (Tabelle 1). Grundidee war, in Richtung<br />
Direktumrichter zurückzukehren, das heißt den DC-<br />
Zwischenkreis als eigene Zentralkomponente abzuschaffen<br />
und seine Funktion dezentralisiert zu verlagern.<br />
Die Lösung heißt Modular Multilevel Direct<br />
Converter (MMDC) Sitras ® SFC plus. Dabei bilden<br />
TABELLE 1<br />
Anforderungen an neue Umrichtertechnologie.<br />
einfacher Aufbau<br />
geringe Zahl Bauteiltypen<br />
geringer Platzbedarf<br />
geringe Netzrückwirkungen<br />
hohe Verfügbarkeit<br />
einfache Instandhaltung<br />
niedrige Geräuschemissionen<br />
hoher Wirkungsgrad<br />
Bild 2:<br />
Modul Sitras ® SFC plus aus je vier IGBT und Freilaufdioden,<br />
Kondensator, Gateansteuergruppe, Bypassschalter mit Ansteuerung<br />
und Kühlkörper; Schnittstellen: Leistungsanschlüsse,<br />
Kühlwasserleitungen und Lichtwellenleiter.<br />
250 112 (2014) Heft 5
Thema Fokus<br />
Bild 3:<br />
Umrichterwerk Nürnberg-G<strong>eb</strong>ersdorf; im Innenhof Wasserrückkühlanlagen und Zweig- oder Kreisstrom-Drosseln.<br />
unabhängig arbeitende selbstgeführte Stromrichtermodule<br />
mit eigenen Energiespeichern (Bild 2) in<br />
vielen Stufen pro Zweig und Phase die Spannungen<br />
für beide Netze gleichermaßen nach dem Superpositionsprinzip.<br />
Durch Reihenschaltung von 10 bis<br />
30 Modulen werden Nennleistungen von 12 bis<br />
120 MVA in einheitlichem Design möglich.<br />
Der 50-Hz-Transformator wird einfacher, und<br />
bahnseitig wird bis derzeit 15 kV Nennspannung gar<br />
kein Transformator mehr g<strong>eb</strong>raucht, sondern nur<br />
eine Ausgangsdrossel. Filter sind bahnseitig nur bei<br />
besonderen Anforderungen zum psophometrischen<br />
Störstrom erforderlich. Weitere Merkmale sind stoßfreies<br />
Zuschalten und niedrige Eingangsimpedanz,<br />
Beispiele sind Anlagen in Nürnberg-G<strong>eb</strong>ersdorf<br />
(Bild 3) auf 37 m x 34 m Grundfläche und in Häggvik<br />
(Schweden), wo auch Transformatoren und Drosseln<br />
im G<strong>eb</strong>äude stehen, sowie eine Reihe weiterer<br />
Aufträge (Tabellen 2 und 3).<br />
Diese Umrichter erfüllen alle verlangten Eigenschaften.<br />
Sie brauchen weniger Platz als rotierende<br />
Umformer und auch als konventionelle Umrichter.<br />
Bei den Schallemissionen sind die Rückkühler die<br />
lautesten Elemente, und die Gesamtemissionen sind<br />
geringer als bei rotierenden Umformern. Der Wirkungsgrad<br />
ist so hoch, dass bei klassischer Messung<br />
von Eingangs- und Ausgangsleistung die Messfehler<br />
größer wären als der zu bestimmende Verlustwert.<br />
Deshalb wurde ein Verfahren mit zwei im Kreis arbeitenden<br />
Umrichtern gewählt, wobei nur die Verluste<br />
aus dem Drehstromnetz zuzuführen und gut<br />
messbar waren. Messungen in Häggvik ergaben dabei<br />
im gesamten Leistungsbereich Werte von 98,0<br />
bis 98,5 % (Bilder 3 und 4 in [1]).<br />
Diese Eigenschaft lässt einige Betreiber daran<br />
denken, ob sie allein aus diesem Grunde ihre rotierenden<br />
Umformer ersetzen sollen. Aus Sicht des Vortragenden<br />
ist aber zu <strong>über</strong>legen, ob man wirklich auf<br />
die rotierenden Massen verzichten soll.<br />
Anmerkung: Teil 2 dieses Berichtes, der die Entwicklung<br />
der 16 2 /3-Hz-<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung behandelt,<br />
steht in diesem Heft unter der Rubrik Historie.<br />
Be<br />
Literatur<br />
[1] Burlein, C.; Gruber, R.: Dezentrale Umrichter mit neuer<br />
Umrichtertechnologie. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 111<br />
(2013), H. 6-7, S. 412–416.<br />
TABELLE 2<br />
Kenndaten neuer Umrichterwerke mit Multilevel-Technik.<br />
Nürnberg<br />
Häggvik (SE)<br />
Netzspannung 3 AC 50 Hz kV 110 77<br />
Umrichtereingangsspannung kV 14 12<br />
Zahl der Blöcke 2 4<br />
Leistung je Block MW/MVA 30/37,5 24/24<br />
Umrichterausgangsspannung kV 16,5 16,5<br />
Netznennspannung 16 2 /3 Hz kV 110 15<br />
TABELLE 3<br />
Siemens-Projekte für Multilevel-Umrichter,<br />
Leistungen in MVA.<br />
Deutschland<br />
Rostock, Adamsdorf, Cottbus, Frankfurt (Oder)<br />
Nürnberg 1 je 2 x 19<br />
2 x 37,5<br />
Österreich und Schweiz<br />
Uttendorf 1<br />
1 x 52<br />
Winkeln 1 2 x 60<br />
Schweden<br />
Häggvik<br />
Eskilstuna<br />
Ystad<br />
Lund, Älvängen<br />
Åstorp<br />
1<br />
siehe <strong>eb</strong> 6-7/2013, Seite 348<br />
4 x 24<br />
1 x 17<br />
1 x 19<br />
je 2 x 27<br />
3 x 19<br />
112 (2014) Heft 5<br />
251
Fokus Praxis<br />
<strong>Elektrische</strong>s Lokomotivprüfzentrum im<br />
Werk Dessau<br />
Für die Endkontrolle an bearbeiteten elektrischen Lokomotiven bekommt das DB-Werk Dessau ein<br />
elektrisches Prüfzentrum. Es besteht aus einem Prüfgleis im Freien und einer viergleisigen Halle und<br />
kann mit allen vier europäischen Fahrleitungsspannungen arbeiten.<br />
DC-Prüfanlage im ICE-Werk Frankfurt-Griesheim; von links: Abzweig mit Schnellschalter –<br />
zwei 1,5-kV-Gleichrichter mit Umschaltung – Rückleiterfeld (Foto: Balfour Beatty Rail).<br />
Das Werk Dessau der DB Fahrzeuginstandhaltung<br />
(siehe Hintergrund) errichtet auf seinem Gelände<br />
ein neues Mehrspannungsprüfzentrum für elektrische<br />
Lokomotiven. Die Planungen dafür hatten im<br />
November 2011 begonnen, am 21. März 2014 gab<br />
es den 1. Spatenstich und die Baumaßnahmen werden<br />
im Mai 2014 beginnen.<br />
Als erstes entsteht n<strong>eb</strong>en der heutigen Abnahmehalle<br />
ein rund 300 m langes Prüfgleis. Dafür<br />
wird der vorhandene Oberbau rückg<strong>eb</strong>aut und ein<br />
neuer verlegt. Sodann erhält das Gleis eine Oberleitung<br />
der Regelbauart Re 100, die mit den Fahrleitungsspannungen<br />
DC 1,5 kV, DC 3 kV und AC<br />
15 kV 16,7 Hz gespeist werden kann. Zum 15-kV-<br />
Fahrleitungsnetz des Werkes wird eine Trennstrecke<br />
eing<strong>eb</strong>aut, die entweder durchgeschaltet oder<br />
bei DC-Betri<strong>eb</strong> geerdet wird.<br />
Für die DC-Versorgung des Prüfgleises werden<br />
die gleichen Komponenten wie in den Mehrspannungs-Versorgungsanlagen<br />
(MSV-Anlagen) der<br />
DB-Werke Frankfurt-Griesheim und Köln eingesetzt<br />
(<strong>eb</strong> 8-9/2006, S. 399–411). Zu ihnen gehören<br />
ein Doppelstocktransformator und zwei 1,5-kV-<br />
Gleichrichter, die wahlweise parallel oder in Reihe<br />
geschaltet werden können. Die DC-Leistung wird<br />
durch den Stromrichtertransformator bestimmt<br />
und ist auf 2 x 600 kW begrenzt.<br />
Damit fahrzeugseitige Zugsicherungsausrüstungen<br />
geprüft werden können, werden an dem<br />
Gleis je ein 500-Hz-, 1000-Hz- und 2000-Hz-Magnet<br />
der Punktförmigen Zugbeeinflussung (PZB)<br />
installiert; ein Prüfabschnitt für die Linienförmige<br />
Zugbeeinflussung (LZB) ist in einem der Nachbargleise<br />
vorhanden.<br />
Für alle diese Arbeiten wurde Anfang Dezember<br />
2013 der Auftrag <strong>über</strong> rund 2 Mio. EUR an Balfour<br />
Beatty Rail erteilt. Das Prüfgleis soll zu einem Tag<br />
der offenen Tür des Werkes Ende August 2014 fertig<br />
sein. Das außerhalb des Werksgeländes gelegene<br />
frühere Testgleis wird nicht mehr reaktiviert.<br />
Unmittelbar nach diesem Vorhaben wird auf einer<br />
1 500 m 2 großen Fläche der Bau einer neuen<br />
Halle mit vier Gleisen und acht modernen Prüfständen<br />
beginnen. Von diesen werden vier mit Deckenstromschienen<br />
ausgerüstet, die wahlweise mit AC<br />
15 kV 16,7 Hz oder AC 25 kV 50 Hz gespeist werden<br />
können. Für diese Halle und ihre Ausrüstungen investiert<br />
das Werk 13 Mio. EUR. Derzeit wird die Ausschreibung<br />
dafür erarbeitet, und im August 2015<br />
soll der Betri<strong>eb</strong> aufgenommen werden können. Die<br />
bisherige Prüfhalle wird danach für zusätzliche Fertigungskapazität<br />
genutzt.<br />
Auf dem Hallendach wird eine Solarthermieanlage<br />
errichtet, die im Jahr 40 MWh Wärmeenergie<br />
erzeugen kann. Diese Energie wird sowohl für die<br />
Hallenheizung als auch für die Fahrzeugwaschanlage<br />
genutzt.<br />
Das moderne Prüfzentrum wird die Standzeit<br />
der Fahrzeuge im Werk verringern und somit deren<br />
Verfügbarkeit verbessern. Das Werk Dessau führt<br />
nicht nur Arbeiten an Lokomotivbaureihen der Eisenbahnverkehrsunternehmen<br />
DB Fernverkehr, DB<br />
Regio und DB Schenker Rail durch, sondern <strong>über</strong>nimmt<br />
auch Aufträge von vielen anderen Eisenbahnverkehrsunternehmen.<br />
Wie auf einer großen<br />
Info-Tafel anlässlich des Spatenstichs zu sehen war<br />
und offiziell gesagt wurde, will man mit dem neuen<br />
Prüfzentrum auch Märkte außerhalb Deutschlands<br />
erschließen.<br />
Holger Ehms<br />
252 112 (2014) Heft 5
Praxis Fokus<br />
HINTERGRUND<br />
Wenn in großem Umfang Bahnstrecken auf elektrischen Betri<strong>eb</strong> umgestellt werden oder gleich dafür neu<br />
g<strong>eb</strong>aut werden, erfordert das beträchtliche Aufwendungen für Fahrzeugwerkstätten. Unabhängig von<br />
den Fahrzeugarten unterscheidet man hierbei generell Betri<strong>eb</strong>swerke oder -werkstätten und Ausbesserungswerke<br />
oder Hauptwerkstätten. Die jeweiligen Aufgaben heißen bei der DB heute betri<strong>eb</strong>snahe und<br />
schwere Instandhaltung, wobei letztere Hauptuntersuchungen (Revisionen), Instandsetzungen, Umbauten<br />
und Unfallreparaturen umfasst. Für diese Arbeiten an Elektrolokomotiven richteten die Deutsche<br />
Reichsbahn-Gesellschaft und die Deutsche Bundesbahn folgende Werke ein:<br />
Für die von der Strecke<br />
Dessau – Bitterfeld ausgehende<br />
<strong>Elektrifizierung</strong> in Mitteldeutschland<br />
wurde 1929 nach<br />
sechs Jahren Bauzeit das Werk<br />
Dessau eröffnet [1]; es besteht<br />
also jetzt seit 85 Jahren.<br />
Für das schlesische G<strong>eb</strong>irgsstreckennetz<br />
wurden in dem seit<br />
1868 bestehenden Werk Lauban<br />
im Jahr 1914 erste Maßnahmen<br />
getroffen und in den 1920er<br />
Jahren umfassende Einrichtungen<br />
geschaffen [2]. Es musste<br />
aber schon in den 1930er Jahren<br />
Aufgaben an Dessau abg<strong>eb</strong>en<br />
und ging 1945 für deutsche<br />
<strong>Bahnen</strong> verloren.<br />
Für die in den 1920er Jahren<br />
Prüfgleis mit umschaltbarer Oberleitung (rechts) im Lokomotiv-Betri<strong>eb</strong>swerk Saarbrücken,<br />
Isolierung gegen 15-kV-Bereich (links) durch Kunststoffseil <strong>über</strong> Weichenver-<br />
bayerischer Strecken nahm<br />
beginnende <strong>Elektrifizierung</strong><br />
bindung; in der Halle Zweifrequenzlokomotive 181.2 unter <strong>eb</strong>enfalls umschaltbarer<br />
1927 das Werk München-Freimann<br />
seinen Betri<strong>eb</strong> auf.<br />
Stromschiene (Foto: Be, 1976).<br />
Nach 1950 wurde in Westdeutschland mit der Ausdehnung des elektrischen Betri<strong>eb</strong>s nach Norden das<br />
seit 1903 bestehende Werk Opladen 1959 zum zweiten DB-Werk für elektrische Lokomotiven.<br />
Den Wettbewerb nach der Zusammenführung der beiden deutschen <strong>Bahnen</strong> gewann das Werk Dessau.<br />
Es ist in heutiger Nomenklatur das Kompetenzzentrum der DB für die schwere Instandhaltung von Elektrolokomotiven<br />
und deren Komponenten, und es ist mit rund 1 100 Arbeitsplätzen das größte DB-Fahrzeugwerk.<br />
Bei der Instandhaltung elektrischer Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge sind elektrische Prüfanlagen und -einrichtungen<br />
für Funktionsfähigkeit und Sicherheit besonders wichtig [3; 4]. Mit zunehmend grenz<strong>über</strong>schreitendem<br />
Tri<strong>eb</strong>fahrzeugeinsatz stieg und steigt auch der Bedarf an Instandhaltungsleistungen für Mehrspannungslokomotiven<br />
und den technischen Einrichtungen dafür.<br />
Eine Mehrspannungsprüfanlage wurde schon 1974 im damals fast neuen Betri<strong>eb</strong>swerk Saarbrücken eingerichtet,<br />
in dem – alle mit Zweifrequenzausrüstung – die drei Lokomotiven 182 (ex E 320 von 1960) sowie<br />
je zwei Vorauslokomotiven 181.0 und 181.1 (ex E 310 von 1967) beheimatet waren und 25 Serienlokomotiven<br />
181.2 unmittelbar erwartet wurden. Weil in der neuen Werkhalle sowieso Arbeitsstände nachträglich mit<br />
starrer Fahrleitung auszurüsten waren, wurden eine davon sowie das zugehörige, 90 m lange Vorfeldgleis für<br />
25 kV isoliert, umschaltbar zu speisen gemacht und ein 1AC-Transformator an das ausgedehnte bahneigene<br />
Verteilnetz 3 AC 10 kV 50 Hz angeschlossen. Die Anlage ist noch heute in Betri<strong>eb</strong>.<br />
Be<br />
[1] Sorger, W.: Der Bau des Ausbesserungswerkes für elektrische Lokomotiven in Dessau. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />
1 (1925), H. 9, S. 342–343; 2 (1926), H. 1, S. 22–24.<br />
[2] Oberbeck, Fritz: Unterhaltung elektrischer Fahrzeuge im Reichsbahn-Ausbesserungswerk Lauban. In: <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong> 5 (1929), H. 1, S. 11–18.<br />
[3] Steinbauer, Wolfgang: Die elektrischen Prüffeldeinrichtungen des Reichsbahn-Ausbesserungswerkes München-<br />
Freimann. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 12 (1936), H. 1, S. 11–19.<br />
[4] Wilske: H.: Das elektrische Prüffeld im Reichsbahn-Ausbesserungswerk Lauban. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 12 (1936),<br />
H. S. 20–24.<br />
112 (2014) Heft 5<br />
253
Betri<strong>eb</strong><br />
<strong>Elektrische</strong>r Zugbetri<strong>eb</strong> im<br />
Nordostkorridor der USA<br />
Jean-Pierre Pally, Dresden<br />
Über den elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong> an der Ostküste der USA ist hierzulande wenig bekannt. 80 Jahre<br />
nach dem Beitrag von Heinrich Schmitt [11] gibt dieser Artikel daher einen erneuten Überblick <strong>über</strong><br />
die Entwicklung des elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong>es auf dem Nordostkorridor. N<strong>eb</strong>en der Infrastruktur<br />
werden die Fahrzeuge und betri<strong>eb</strong>liche Eigenarten beschri<strong>eb</strong>en.<br />
ELECTRIC TRAIN OPERATIONS IN THE NORTHEAST CORRIDOR OF THE USA<br />
Over here, electric train operations on the east coast of the USA are little known yet. Eighty years<br />
after a contribution published by Heinrich Schmitt [11], this article therefore provides a new overview<br />
of the development as far as electric train operations in the Northeast Corridor are concerned.<br />
Apart from infrastructure, the vehicles and operating characteristics are described.<br />
LA TRACTION ÉLECTRIQUE SUR LE CORRIDOR NORD-EST DES ETATS-UNIS<br />
On sait peu ici de choses sur la traction électrique sur la côte Est des Etats-Unis. C’est pourquoi, 80<br />
ans après la contribution de Heinrich Schmitt [11], cet article donne un aperçu renouvelé de l’évolution<br />
de la traction électrique sur le corridor Nord-Est. Outre l’infrastructure, il décrit les véhicules et<br />
les particularités de l’exploitation.<br />
TABELLE 1<br />
1 Einführung<br />
Der Nordostkorridor NEC (Northeast Corridor) ist mit<br />
jährlich 260 Mio. Passagieren und 22,5 Mio. Wagenkilometern<br />
im Güterverkehr der wichtigste Korridor im<br />
Schienenverkehr entlang der Ostküste der USA. In seinem<br />
Einzugsg<strong>eb</strong>iet, der Northeast Megalopolis, l<strong>eb</strong>en<br />
50 Mio. Menschen. Dies entspricht annähernd einem<br />
Sechstel der US-Bevölkerung. Die Passagierzahlen nehmen<br />
etwa 5 % pro Jahr zu. Die 735 km lange Hauptstrecke<br />
Bosten (MA) – New York City (NY) – Philadelphia<br />
(PA) – Baltimore (MD) – Washington DC wird durch Zulaufstrecken<br />
aus Springfield (MA), Albany (– Buffalo, NY<br />
(Empire-Korridor)), Harrisburg (– Pittsburgh, PA (Keystone-Korridor))<br />
und Richmond (VA) ergänzt (Bild 1). Der<br />
Zugbetri<strong>eb</strong> erfolgt vor allem auf der Hauptstrecke im<br />
Personenverkehr <strong>über</strong>wiegend elektrisch [1; 2; 3].<br />
Aufteilung des NEC nach Eisenbahninfrastrukturunternehmen und<br />
Fahrleitungsspannungen von Nord nach Süd.<br />
Stadt → Boston Providence New Haven New York City Washington DC<br />
EIU neu MTBA Amtrak ConnDOT/<br />
Metro-North<br />
Spannung<br />
neu<br />
Spannung<br />
alt<br />
Amtrak<br />
AC 25 kV 60 Hz AC 12,5 kV 60 Hz AC 12 kV 25 Hz<br />
(zentral 138 kV)<br />
nicht elektrifiziert<br />
AC 11 kV 25 Hz<br />
(direkt, zentral<br />
22 kV)<br />
AC 11 kV 25 Hz<br />
(zentral 132 kV)<br />
EIU alt NYNH&H NYNH&H PRR<br />
2 Infrastruktur<br />
2.1 Eisenbahninfrastrukturunternehmen<br />
Die Infrastruktur des NEC ist heute auf vier verschiedene<br />
Betreiber aufgeteilt. N<strong>eb</strong>en der staatlichen<br />
Amtrak sind mit der Massachusetts Bay Transportation<br />
Authority (MTBA), Connecticut Department of<br />
Transportation (ConnDOT) und Metro-North drei<br />
regionale Behörden für den Erhalt der Infrastruktur<br />
verantwortlich. Die Zulaufstrecken liegen teilweise<br />
im Verantwortungsbereich der CSXT Transportation<br />
(CSXT) (Bild 1, Tabelle 1). Aufgrund der verkehrlichen<br />
Bedeutung gibt es mit dem NEC Infrastructure<br />
Master Plan [1] Bemühungen, den Nordostkorridor<br />
weiterzuentwickeln.<br />
Der NEC ist südlich von New York City <strong>über</strong>wiegend<br />
viergleisig ausg<strong>eb</strong>aut. Die noch dreigleisigen<br />
Abschnitte sind für einen Ausbau vorgesehen. Nördlich<br />
von New Haven (CT) ist der NEC nur zweigleisig,<br />
was betri<strong>eb</strong>liche Einschränkungen zur Folge hat<br />
(Abschnitt 2).<br />
Mit der Eröffnung der Hell Gate Bridge und<br />
der 32 km langen New Yorker Verbindungsbahn<br />
besteht seit 1917 eine Verbindung zwischen der<br />
Pennsylvania Railroad (PRR) und der New York, New<br />
Haven and Hartford Railroad (NYNH&H) und damit<br />
die Möglichkeit für einen durchgehenden Zugverkehr<br />
von Boston Richtung Washington DC. Ein<br />
Jahr später ging die <strong>Elektrifizierung</strong> mit 1 AC 11 kV<br />
25 Hz in Betri<strong>eb</strong> [4; 5].<br />
254 112 (2014) Heft 5
Betri<strong>eb</strong><br />
Eisenbahninfrastrukturunternehmen<br />
Amtrak<br />
Massachusetts Bay Transportation<br />
Authority (MBTA)<br />
Connecticut Department of<br />
Transportation (ConnDOT)<br />
Metro-North<br />
CSX Transportation<br />
Betreiber bei <strong>Elektrifizierung</strong><br />
Pennsylvania Railroad (PRR)<br />
New York, New Haven and<br />
Hartford Railroad (NYNH&H)<br />
New York Central Railroad<br />
(NYC)<br />
Kapazitätseinschränkungen<br />
Kraftwerk, Umformer<br />
oder Übergabestelle<br />
Pennsylvania<br />
Schenectady<br />
Poughkeepsie<br />
Croton-Harmon<br />
New Jersey<br />
Grand Central<br />
Terminal<br />
Metuchen<br />
Albany (NY)<br />
New York<br />
VII<br />
Amsterdam<br />
Boston (MA)<br />
Massachusetts<br />
180/200<br />
Sharon<br />
Springfield (MA)<br />
180/200 240<br />
I<br />
Providence (RI)<br />
New Haven<br />
Connecticut<br />
240<br />
Devon<br />
Branford<br />
Warwick<br />
II<br />
Rhode<br />
III<br />
Island<br />
Glenwood<br />
New London<br />
New Haven (CT)<br />
IV<br />
180/200<br />
V<br />
Cos Cob<br />
VI<br />
New York<br />
City (NY)<br />
Staatsgrenze<br />
New York - Connecticut<br />
Hell Gate Bridge<br />
Harrisburg (PA)<br />
Außer<br />
Betri<strong>eb</strong><br />
Höchstgeschwindigkeit<br />
240<br />
in km/h<br />
200/220<br />
Jericho Park<br />
Somerset<br />
Chester<br />
Baltimore (MD)<br />
Maryland<br />
Benning<br />
Washington DC<br />
Virginia<br />
X<br />
Richmond<br />
Philadelphia (PA)<br />
IX<br />
200/220<br />
Perryville<br />
Delaware<br />
Streckenrechte Güterverkehr<br />
CSX Transportation<br />
Norfolk Southern<br />
Conrail<br />
200/220<br />
VIII<br />
New Jersey<br />
Hudson<br />
River<br />
Tunnel<br />
Grand Central<br />
Terminal<br />
Pennsylvania<br />
Station<br />
Hudson River<br />
Manhattan<br />
Woodlawn<br />
Bronx<br />
New Rochelle<br />
Harlem River Westfarms<br />
Sherman Creek<br />
Park Avenue<br />
Bridge<br />
Port Morris<br />
Hell Gate<br />
Brooklyn Hell Gate Bridge<br />
Water Side<br />
New Yorker<br />
Verbindungsbahn<br />
East River Sunny Side Yard<br />
Long Island City<br />
East New York<br />
East River<br />
Richmond (VA)<br />
Providence and Worchester<br />
Bild 1:<br />
Der Nordostkorridor: Verlauf, infrastrukturelle und betri<strong>eb</strong>liche Eigenarten (Quellen: [1; 2; 11; 17; 18; 28]).<br />
2.2 Gleis<strong>über</strong>wachung<br />
Um die Gleisanlagen des NEC effizient <strong>über</strong>wachen<br />
zu können, wurden in den vergangenen 20 Jahren<br />
verschiedene Ansätze verfolgt.<br />
In einer vorgeschlagenen analytischen Herangehensweise<br />
haben die Gleise die an sie gestellten Anforderungen<br />
erfüllt, wenn ein sicherer Betri<strong>eb</strong> bei allen Geschwindigkeiten<br />
bis hin zur zulässigen Höchstgeschwindigkeit<br />
bei allen Fahrzeuggattungen und eine komfortable Reise<br />
für die Fahrgäste <strong>über</strong> den Zeitpunkt der nächsten Gleisgeometriemessung<br />
hinaus gewährleistet sind.<br />
Ein weiterer Ansatz nutzt künstliche neuronale<br />
Netze, um die Gleise im NEC zu <strong>über</strong>wachen. Als<br />
112 (2014) Heft 5<br />
255
Betri<strong>eb</strong><br />
Eingangsgrößen dienen die Position im Streckennetz,<br />
die Fahrtrichtung und die Uhrzeit.<br />
Um einer Vorschrift der Bundeseisenbahnaufsicht<br />
Federal Railroad Administration (FRA) nachzukommen,<br />
die bei Geschwindigkeiten <strong>über</strong> 125 mph (201 km/h)<br />
eine tägliche Überwachung der Beschleunigungen<br />
am Fahrzeugkasten und Drehgestellrahmen vorsieht,<br />
wurden sechs Acela Espress-Züge (Abschnitt 3.1)<br />
mit einem autonomen Fahrt<strong>über</strong>wachungssystem<br />
Autonomous Ride Monitoring System (ARMS) ausgerüstet.<br />
Das ARMS besteht aus der auf dem Fahrzeug<br />
installierten Einheit mit GPS und Möglichkeit<br />
zur drahtlosen Kommunikation, einer zentralen Datenverarbeitungseinheit<br />
mit einem Datenbankmanagementsystem<br />
und Anwendungen basierend auf<br />
Geoinformationssystemen sowie den Datenverbindungen<br />
zwischen beiden. Die auf den Fahrzeugen<br />
installierten Einheiten <strong>über</strong>wachen die auftretenden<br />
Beschleunigungen hinsichtlich der durch die Instandhaltung<br />
und die Sicherheitsbestimmungen der FRA<br />
festgelegten Grenzwerte. Die Datenverarbeitung erlaubt<br />
n<strong>eb</strong>en der Datenauswertung und -archivierung<br />
auch ein zielgerichtetes Informieren des Amtrak-Personals<br />
zur Gleisinstandhaltung [6; 7; 8; 9; 10].<br />
2.3 Fahrleitungsspannungen<br />
Der NEC ist auf seiner Hauptstrecke durchgängig mit<br />
Einphasenwechselspannung elektrifiziert. Aufgrund<br />
der geschichtlichen Entwicklung gibt es jedoch drei<br />
verschiedene Fahrleitungsspannungen. Der Zugbetri<strong>eb</strong><br />
erfolgt auf dem Keystonekorridor bis Harrisburg<br />
elektrisch mit Einphasenwechselspannung. Der Empirekorridor<br />
aus Richtung Albany ist bis Croton-Harmon<br />
(NY) mit Gleichspannung aus der Seitenstromschiene<br />
elektrifiziert (Tabelle 1).<br />
N<strong>eb</strong>en der 19 km langen Streckenelektrifizierung<br />
mit Seitenstromschiene DC 660 V durch die New<br />
York Central (NYC) zwischen Woodlawn (Bronx, New<br />
York City, NY) und der Grand Central Station, die<br />
1907 den Betri<strong>eb</strong> aufnahm, begann die NYNH&H ab<br />
1907 den elektrischen Betri<strong>eb</strong> mit 1 AC 11 kV 25 Hz<br />
auf der 35 km langen Strecke zwischen Woodlawn<br />
und Stamford (CT); ab 1914 auf weiteren 117 km<br />
bis New Haven. Metro-North baute diesen Abschnitt<br />
1985/86 auf 1 AC 12,5 kV 60 Hz um.<br />
Der dritte Abschnitt des NEC war die Strecke der<br />
PRR zwischen New York City und Washington DC,<br />
die ab 1935 durchgängig mit 1 AC 11 kV 25 Hz elektrifiziert<br />
war. Die Zulaufstrecke von Harrisburg nach<br />
Philadelphia ist seit 1938 elektrisch befahrbar. Bereits<br />
1910 hatte die PRR, ähnlich wie die NYC, die Zuführung<br />
von Manhattan Transfer (Newark, NJ) zur neu<br />
errichteten Pennsylvania Station in Manhattan mit<br />
Seitenstromschiene und DC 660 V elektrifiziert. Dieser<br />
Schritt war aufgrund der großen Anzahl von Pendlern<br />
notwendig geworden. Der Abschnitt wurde zusammen<br />
mit dem ursprünglich zur Long Island Rail Road<br />
(LIRR) gehörenden Abschnitt zwischen der Pennsylvania<br />
Station und Sunnyside Yard (Long Island City,<br />
Queens, New York City) 1932 auf einer Gesamtlänge<br />
von 22 km auf 1 AC 11 kV 25 Hz umgerüstet. Zu diesem<br />
Zweck haben die Tunnel unter Hudson und East<br />
River bereits von Anfang an einen Tunnelquerschnitt,<br />
der die Installation einer 11-kV-Oberleitung ermöglichte.<br />
Die Fahrleitungsspannung wurde in diesem<br />
NEC-Abschnitt bereits 1948 auf 12 kV angehoben.<br />
Die Pläne, die Fahrleitung bis Pittsburgh zu verlängern,<br />
konnten nicht umgesetzt werden.<br />
Der letzte Abschnitt von New Haven bis Boston<br />
folgte erst im Jahr 2000 mit 1 AC 25 kV 60 Hz, obwohl<br />
dieser bereits seit Beginn der Arbeiten für eine<br />
<strong>Elektrifizierung</strong> vorgesehen war.<br />
Grund für den nicht erfolgten Ausbau des elektrischen<br />
Zugbetri<strong>eb</strong>es in den USA war die bereits vor<br />
dem zweiten Weltkrieg einsetzende Umstellung von<br />
Dampf- auf Dieselbetri<strong>eb</strong>. Da die dieselelektrischen<br />
Lokomotiven ähnliche Traktionseigenschaften wie<br />
Elektroloks hatten, in Tunneln gegen<strong>über</strong> Dampfloks<br />
eine wesentlich geringere Rauchentwicklung<br />
aufwiesen und Traktionsenergie aus Diesel günstiger<br />
war als aus jeder anderen Energiequelle, wurde auf<br />
zahlreichen Strecken außerhalb des Nordostkorridors<br />
der elektrische Betri<strong>eb</strong> zugunsten von Dieselloks<br />
wieder eingestellt [4; 11].<br />
2.4 Energieversorgung und Fahrleitung<br />
2.4.1 New York Central Railroad (NYC)<br />
Die NYC musste ihre Zulaufstrecken zur Grand Central<br />
Station in Manhattan aufgrund eines schweren<br />
Unfalls im Tunnel unterhalb der 54. Straße Anfang<br />
1902, bei dem ein Fernzug infolge eines durch Rauch<br />
verdeckten haltzeigenden Signals auf einen Nahverkehrszug<br />
auffuhr, elektrifizieren. Da dieser Unfall 15<br />
Menschenl<strong>eb</strong>en kostete, wurde ein Gesetz erlassen,<br />
das den Einsatz von Dampflokomotiven südlich des<br />
Harlem Rivers ab dem 1. Juli 1908 verbot.<br />
Da die Strecke in Manhattan ab der 97. Straße<br />
für 4 km unterhalb der Park Avenue im Tunnel verläuft,<br />
wurde als Fahrleitung eine Stromschiene in<br />
Seitenlage gewählt, die von unten bestrichen wird.<br />
Um die Stromschienenlücken im Weichenbereich zu<br />
<strong>über</strong>brücken, wurden diese Bereiche mit einer Oberleitung<br />
<strong>über</strong>spannt und die Lokomotiven mit vereinfachten<br />
Pantographen ausgerüstet.<br />
Die Energieversorgung wurde durch je ein Kohlekraftwerk<br />
in Glenwood (Yonkers, NY) und Port<br />
Morris (Bronx, New York City) sichergestellt. In der<br />
ursprünglichen Konfiguration von 1908 erzeugten<br />
jeweils 16 Kessel den Dampf für je vier 5-MW-Curtis-<br />
Turbogeneratoren, die 3 AC 11 kV 25 Hz lieferten. Da<br />
eine Erweiterung von Anfang an vorgesehen war,<br />
256 112 (2014) Heft 5
Betri<strong>eb</strong><br />
versorgten später ab etwa 1930 jeweils 20 Kessel drei<br />
20-MW- und zwei 5-MW-Generatoren in Port Morris<br />
sowie einen 20-MW- und vier 5-MW-Generatoren in<br />
Glenwood (Tabelle 2). Als Brennstoff diente in Port<br />
Morris in allen Kesseln Fettkohle. Aufgrund behördlicher<br />
Vorschriften und besserer Abgaswerte (vor allem.<br />
Ruß) wurden in Glenwood nur vier Kessel mit<br />
Fettkohle, dafür jedoch sechs mit Anthrazit und zehn<br />
mit Öl befeuert. Die Kraftwerke versorgten anfangs<br />
acht, später 19 Unterwerke, in welchen mit Transformatoren<br />
und rotierenden Umformern DC 660 V<br />
erzeugt wurde. In den anfänglich acht Unterwerken<br />
waren zusätzlich Blei-Akkumulatoren mit einer Gesamtkapazität<br />
von 22 kAh unterg<strong>eb</strong>racht. Diese dienten<br />
einerseits zum Lastausgleich und konnten andererseits<br />
den Betri<strong>eb</strong> für eine Stunde aufrechterhalten,<br />
wenn die Einspeisung von den Kraftwerken ausfiel.<br />
N<strong>eb</strong>en der Speisung aus den bahneigenen Kraftwerken<br />
bestand zusätzlich die Möglichkeit, durch<br />
zwei dezentrale Umformerwerke, die eigentlich stationäre<br />
Anlagen im Grand Central Terminal versorgten,<br />
Leistung aus dem Netz der New York Edison Company<br />
zu beziehen. Außerdem gab es Verbindungsleitungen<br />
zur Interborough Rapid Transit Company, die heute<br />
Teil der New York City Subway ist.<br />
Die Abschnitte des Stromschienennetzes wurden<br />
zunächst <strong>über</strong> 4 000-A-Schnellschalter gespeist. Die<br />
Stromschienen sind mit einer Holzverkleidung gegen<br />
unbeabsichtigtes Berühren abgedeckt.<br />
Die Kraftwerke, zwischenzeitlich an einen Energieversorger<br />
verkauft, wurden 1952 (Port Morris)<br />
bezhiehungsweise in den 1960er Jahren (Glenwood)<br />
vom Netz genommen. Die Einspeisung entlang der<br />
ehemaligen NYC-Strecken wurde bis 1989 vollständig<br />
auf Halbleiterbrücken umgestellt, die aus dem<br />
öffentlichen Energieversorgungsnetz in die Stromschiene<br />
einspeisen [4; 11; 12; 13].<br />
2.4.2 New York, New Haven & Hartford<br />
Railroad (NYNH&H)<br />
TABELLE 2<br />
Energieversorgung des NEC im Bereich der früheren New York Central<br />
(Ge..Einphasengenerator) [13].<br />
Station Glenwood Port Morris<br />
Leistung<br />
3 x 20 MW, 2 x 5 MW<br />
(Ge, um 1929)<br />
in Betri<strong>eb</strong> seit 1907 1906<br />
außer Betri<strong>eb</strong> seit ~ 1965 1952<br />
Bild 2:<br />
Kraftwerk in Cos Cob [54].<br />
Für die Energieversorgung der Strecke Woodlawn<br />
– Stamford baute die NYNH&H bei Cos Cob (CT)<br />
ein eigenes Kraftwerk, da die öffentliche Energieversorgung<br />
zur Übernahme der neuen Belastung<br />
durch den Bahnbetri<strong>eb</strong> zur damaligen Zeit nicht<br />
in der Lage war (Bild 2). Im kohlegefeuerten Kraftwerk<br />
liefen 1910 an 12 Kesseln drei Westinghouse-<br />
Generatoren mit einer Leistung von 3,7 MW und<br />
einer mit 6 MW. Es gab keine Unterwerke. Die Generatoren<br />
erzeugten 1 AC 11 kV 25 Hz und speisten<br />
direkt in die Fahrleitung.<br />
Die Oberleitung bestand aus zwei parallelen<br />
Tragseilen, die <strong>über</strong> die Hänger mit dem Fahrdraht<br />
ein gleichseitiges Dreieck bildeten (Bilder 3 und<br />
4). Durch diese Konstruktion wurde der Fahrdraht<br />
sowohl horizontal als auch vertikal in Position gehalten.<br />
Der Abstand der Stützpunkte, die als Stahlbrücken<br />
ausgeführt wurden und vier bis 12 Gleise<br />
<strong>über</strong>spannten, betrug rund 91 m.<br />
Die Fahrzeuge der NYNH&H konnten in Woodlawn<br />
von der mit 1 AC 11 kV 25 Hz elektrifizierten<br />
Strecke der NYNH&H auf die mit DC 660 V elektrifizierten<br />
Strecken der NYC <strong>über</strong>gehen, wodurch<br />
die Einfahrt in die Grand Central Station ermöglicht<br />
wurde (Abschnitt 3.6).<br />
Um den ab 1914 elektrisch betri<strong>eb</strong>enen Abschnitt<br />
zwischen Stamford und New Haven mit der notwendigen<br />
elektrischen Leistung zu versorgen, wurden<br />
in Cos Cob vier neue 5-MW-Generatoren in Betri<strong>eb</strong><br />
genommen. Zusätzlich wurde in West Farms (Bronx,<br />
New York City) ein 15-MVA-Unterwerk g<strong>eb</strong>aut, das<br />
von der New York Edison Company mit 1 AC 25 Hz<br />
versorgt wurde. Die Speisung erfolgte zunächst aus<br />
dem Kraftwerk Sherman Creek (Manhattan, New<br />
York City), später auch aus dem Kraftwerk Hell Gate<br />
(Bronx, New York City). Nachdem die Kraftwerke in<br />
Sherman Creek und Hell Gate in den 1970er Jahren<br />
vom Netz gingen, wurde West Farms von Cos<br />
Cob aus versorgt. Die Oberleitung wurde in diesem<br />
Abschnitt als Verbundoberleitung mit Tragseil, Hilfstragseil<br />
und Fahrdraht ausgeführt (Bild 3).<br />
1 x 20 MW, 4 x 5 MW<br />
(Ge, um 1929)<br />
112 (2014) Heft 5<br />
257
Betri<strong>eb</strong><br />
Bahn<br />
Jahr<br />
NYNH&H Woodlawn – 1906<br />
Stamfort<br />
Metro<br />
North<br />
NYNH&H<br />
PRR<br />
Amtrak/<br />
MBTA<br />
Strecke<br />
Quelle<br />
Bild 3:<br />
Oberleitungsbauarten auf dem Nordostkorridor.<br />
A 3 A 1 A 2 S 3<br />
T 1 T 2<br />
Stamfort –<br />
New Haven<br />
New York City –<br />
Washington DC<br />
New Haven –<br />
Boston<br />
[12, 4] 2 x TS 9/16" 7-adrig St (14,3 mm)<br />
1 x FD 4/0 Cu (13,3 mm)<br />
1908 [12] 2 x TS 9/16" 7-adrig St (14,3 mm)<br />
~ 1990<br />
1914<br />
[16]<br />
[4] 1 x TS<br />
1 x HTS<br />
1 x FD<br />
1935 [4] 1 x TS<br />
2000 [24]<br />
Geometrie<br />
1 x HTS 4/0 Cu (13,3 mm)<br />
1 x FD 4/0 St (13,3 mm)<br />
1 x TS<br />
1 x FD<br />
1 x HTS<br />
1 x FD<br />
1 x TS 150 mm² Cu<br />
1 x FD 150 mm² Cu<br />
FD: Fahrdraht, HTS: Hilfstragseil, TS: Tragseil, Cu: Kupfer, St: Stahl<br />
C 1 S 1 S 2 C 2<br />
TS 31 TS 32 TS 11 TS 12 TS 21 TS 22 TS 41 TS 42<br />
S 4 A 3 A 1 A 2<br />
T 1 T 2<br />
nur zwei Phasen notwendig sind, lief eine Phase im<br />
Leerlauf beziehungsweise diente der Versorgung<br />
stationärer Anlagen. Die Generatoren wurden stark<br />
unsymmetrisch, praktisch einphasig, belastet. Die<br />
Ausgangsspannung wurde <strong>über</strong> einen Transformator<br />
in symmetrischer Sparschaltung mit geerdetem Mittelpunkt<br />
auf 2 x 11 kV transformiert.<br />
Um 1930 lieferten in Cos Cob 28 Kessel den<br />
Dampf für vier 4-MW-, einen 3,4-MW- und drei<br />
9-MW-Turbogeneratoren. Zusätzlich zum Unterwerk<br />
in West Farms lieferten insgesamt vier frequenzelastische<br />
5-MW-Umformer in Devon (Milford, CT), New<br />
Haven und East New York (von PRR/LIRR) Leistung<br />
aus dem Landesnetz (Tabelle 3).<br />
Mit der Umstellung der Fahrleitungsspannung<br />
von 1 AC 11 kV 25 Hz auf 1 AC 12,5 kV 60 Hz zwischen<br />
New York und New Haven durch Metro-North<br />
im Jahre 1986 konnten das Kraftwerk in Cos Cob,<br />
die zentrale Transformatorenstation in Westframs sowie<br />
die rotierenden Umformer in New Haven, Devon<br />
und East New York 1987 außer Betri<strong>eb</strong> gehen. Die<br />
Speisung erfolgt seitdem aus dem öffentlichen Energieversorgungsnetz.<br />
In diesem Zusammenhang wurde auch die Systemwechselstelle<br />
von Woodlawn nach Mount Vernon<br />
(NY) verlegt. Dies war notwendig, da die bisherige<br />
im Gefälle zwischen zwei benachbarten<br />
Blockstellen lag. Da der Systemwechsel antri<strong>eb</strong>slos<br />
im Ausrollen erfolgt, hätte ein Fehler die Blockierung<br />
einer Blockstelle und damit Verspätungen für nachfolgende<br />
Züge bedeutet [4; 11; 12; 13; 14; 15; 16].<br />
F 3 F 1 F 2 F 4<br />
A n : Drehstromleitung (Licht, Hilfsaggregate der Unterwerke)<br />
C n : einpolige Steuerleitung für Relais (11 kV)<br />
F n : Fahrdraht<br />
S n : einpolige Speiseleitung für die Fahrleitung (11 kV)<br />
T n : zweipolige Leitung für Signale<br />
TS n : Tragseil<br />
Bild 4:<br />
Typische Quertragwerkskonstruktion <strong>über</strong> eine viergleisige Strecke der NYNH&H nach [11].<br />
Die Oberleitung wurde nun nicht mehr direkt,<br />
sondern auf der ganzen Strecke <strong>über</strong> eine 22-kV-<br />
Bahnstromleitung und Unterwerke gespeist. Die Generatoren<br />
waren im Stern geschaltet und lieferten<br />
3 AC 11 kV 25 Hz. Da für das Speisen der Fahrleitung<br />
2.4.3 Pennsylvania Railroad (PRR)<br />
Für die ab 1935 geschätzten jährlich benötigten<br />
1,2 x 10 9 kWh wurden von der PRR langfristige Verträge<br />
mit vier Landesenergieversorgern abgeschlossen,<br />
da die PRR bis 1930 alle eigenen Kraftwerke, ausgenommen<br />
das Long Island City Kraftwerk (Queens,<br />
New York City) für die Anbindung der Pennsylvania<br />
Station und die Versorgung der LIRR, an Landesenergieversorger<br />
verkauft hatte.<br />
Das Kraftwerk in Long Island City hatte um 1930<br />
44 mit Steinkohle befeuerte Kessel, die den Dampf<br />
für fünf Turbogeneratoren lieferten. Diese erzeugten<br />
3 AC 11 kV 25 Hz und maximal 78 MW. Zusätzlich<br />
wurde ab 1938 durch den örtlichen Energieversor-<br />
TABELLE 3<br />
Energieversorgung des NEC zwischen New York und New Haven<br />
(Uf..Umformer, Tr..Transformator, Ge..Einphasengenerator) [13].<br />
Station New Haven Devon Cos Cob West Farms East New York<br />
(Verbindung mit PRR)<br />
Leistung 1 x 5 MW (Uf) 2 x 5 MW (Uf) Σ 46 MW (Ge, um 1930) 15 MVA (Tr) 1 x 5 MW (Uf)<br />
in Betri<strong>eb</strong> seit 1927 1927 1907 1915 1927<br />
außer Betri<strong>eb</strong> seit<br />
1987 (Umstellung auf 1 AC 12,5 kV 60 Hz, <strong>über</strong> Umrichter aus Landesnetz gespeist)<br />
258 112 (2014) Heft 5
Betri<strong>eb</strong><br />
TABELLE 4<br />
Energieversorgung des NEC zwischen New York und Washington in den 1930er Jahren (Uf..Umformer, Ge..Einphasengenerator) [11, 17].<br />
Station<br />
Long Island<br />
City (Reserve)<br />
Waterside Metuchen Richmond Somerset Lamokin Perryville Benning<br />
Leistung 2 x 20 MW (Ge) Σ 24 MW (Ge) 1 x 25 MW (Uf) 4 x 30 MW (Uf) Σ 18 MW (Uf) 3 x 16 MW (Uf) 1 x 25 MW (Uf)<br />
1 x 30 MW (Ge)<br />
in Betri<strong>eb</strong> seit ~ 1910 1938 (für PRR) 1933 1932 1933 1928 1938 1934<br />
außer Betri<strong>eb</strong> seit 1954 1978<br />
Σ 25 MW (Uf)<br />
ger Consolidated Edison Company Einphasenleistung<br />
durch entsprechende Generatoren im Kraftwerk Waterside<br />
(Manhattan, New York City) bereitgestellt.<br />
Diese Erzeugung wurde 1954 (Long Island City) beziehungsweise<br />
1978 (Waterside) eingestellt.<br />
Von New York City bis Perryville (MD) versorgte<br />
die Philadelphia Electric Company die Strecke mit<br />
elektrischer Energie, die von Kohle- und Wasserkraftwerken<br />
bereitgestellt wurde. Die verfügbare<br />
Leistung betrug 1 GW aus eigenen Kraftwerken zuzüglich<br />
1 GW von benachbarten Energieversorgern.<br />
Südlich von Perryville wurde die Strecke von der Gas<br />
Electric Light & Power Company of Baltimore versorgt.<br />
Die bereitgestellte Leistung betrug 600 MW.<br />
Entlang der Strecke gab es anfangs zwei (Richmond<br />
(Philadelphia) & Lamokin (Chester (PA)), später<br />
sechs (Metuchen (NJ), Somerset (Philadelphia),<br />
Perryville, Benning (Washington DC)) Übergabestellen<br />
für die elektrische Leistung (Tabelle 4). In Philadelphia<br />
und Chester wurde 1 AC 13,2 kV 25 Hz durch<br />
Umformersätze der örtlichen Versorger erzeugt. Diese<br />
Umformersätze entsprechen in ihrem Aufbau einem<br />
Synchron-Synchron-Umformer, wobei zur Synchronisierung<br />
und Lastverteilung bahnseitig der Lastwinkel<br />
gestellt werden kann. Der Mittelpunkt der Ausgangstransformatoren<br />
war <strong>über</strong> 330-Ω-Widerstände mit<br />
Erde verbunden, was den Erdschlussstrom auf 200 A<br />
begrenzt (66 kV gegen Erde). Zur Blindleistungskompensation<br />
waren im 132-kV-Netz Kompensatorstationen<br />
vorhanden, in denen Synchronmotoren 90°<br />
voreilend zur Phase der Fahrleitungsspannung liefen.<br />
Metuchen, Somerset und Benning sind beziehungsweise<br />
waren <strong>eb</strong>enfalls Umformer.<br />
Für die Einspeisung in Perryville wurde die Einphasenleistung<br />
mit 25 Hz im 50 km entfernten Safe Harbor<br />
(PA) aus Wasserkraft erzeugt (Tabelle 4). An den<br />
Übergabepunkten wurde die Spannung durch bahneigene<br />
Transformatoren auf 132 kV für die Streckenspeisung<br />
erhöht. Entlang der Strecke verteilten sich<br />
die Unterwerke im Abstand von 13 km bis 16 km.<br />
In den Unterwerken wurde die Spannung auf die<br />
Fahrleitungsspannung 11 kV heruntertransformiert.<br />
Die <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung mitsamt 1 600 km Streckenspeisung,<br />
etwa 70 Unterwerken (Bild 5) sowie<br />
Schaltposten wurde vom Central Load Dispatching<br />
Office in Philadelphia kontrolliert, das die Power Directors<br />
in New York City, Philadelphia, Baltimore und<br />
Harrisburg sowie die Energieversorger koordinierte.<br />
Bild 5:<br />
Unterwerk North Point, Rosedale (MD) [54].<br />
In Jericho Park (Bowie, MD) hat Amtrak 1992 einen<br />
20-MW-Direktumrichter in Betri<strong>eb</strong> genommen.<br />
1996 folgte ein statischer 35-MW-Umrichter in Sunnyside<br />
Yard (New York City).<br />
Im Jahr 2002 wurde der Umformer in Richmond<br />
(Philadelphia) durch einen statischen 180-MW-Frequenzumrichter<br />
ersetzt. Dieser besteht aus fünf Blöcken<br />
zu je 36 MW/45 MVA. Zudem konnten weitere<br />
Umformer außer Betri<strong>eb</strong> genommen werden (Tabellen<br />
5 und 6).<br />
Die Fahrleitung ist als Oberleitung mit Tragseil,<br />
Hilfstragseil und Fahrdraht ausgeführt. Zwischen den<br />
Fahrleitungsmasten ist ein Quertragwerk gespannt,<br />
welches die Oberleitung trägt (Bild 3). Die Fahrleitung<br />
ist nicht nachgespannt, weshalb die Höchstgeschwindigkeit<br />
für den Acela Express auf 220 km/h<br />
beschränkt ist. Die Masten stehen in der Regel im<br />
Abstand von 87 m und tragen zusätzlich die 132-kV-<br />
Leitungen und 6,6-kV-Leitungen für die Versorgung<br />
der Signale (Bild 6). Die Seile der Streckenspeisung<br />
sind teils hohle Kupferseile (125,6 mm²) und Stahlaluminiumseile<br />
(151,8 mm²). Die auf den Mastspitzen<br />
verlegten Erdseile sind aus Kupfer (107 mm²).<br />
Die Schienenverbinder haben eine Seele aus Kupfer,<br />
wohingegen die Drähte des äußeren Schlages zum<br />
112 (2014) Heft 5<br />
259
Betri<strong>eb</strong><br />
TABELLE 5<br />
Energieversorgung des NEC zwischen New York und Washington in den 1980er Jahren<br />
(Uf..Umformer, Ge..Einphasengenerator) [17].<br />
Station Metuchen Richmond Somerset Lamokin Perryville Benning<br />
Leistung 1 x 25 MW (Uf) 4 x 30 MW (Uf) Σ 18 MW (Uf) 3 x 16 MW (Uf) 1 x 25 MW (Uf)<br />
1 x 30 MW (Ge)<br />
in Betri<strong>eb</strong> seit 1933 1932 1933 1928 1938 1934<br />
außer Betri<strong>eb</strong> seit 1996 ~ 1990 1986<br />
Σ 25 MW (Uf)<br />
TABELLE 6<br />
Energieversorgung des NEC zwischen New York und Washington nach 2000<br />
(Uf..Umformer, Ur..Umrichter, Ge..Einphasengenerator) [17, 18].<br />
Station Sunnyside Yard Metuchen Richmond Lamokin Perryville Jericho Park<br />
Leistung 4 x 7,5 MW (Ur) 1 x 25 MW (Uf) 5 x 36 MW (Ur) 3 x 16 MW (Uf) 2 x 28 MW (Ge)<br />
1 x 25 MW (Uf)<br />
in Betri<strong>eb</strong> seit 1996 1933 2002 1928 1938 1992<br />
2 x 10 MW (Direkt-Ur)<br />
E 1<br />
B 1 B 2 B 3 B 4<br />
T 1 T 2 T 3 T 4<br />
S 1 S 2<br />
F 1 F 2 F 3 F 4<br />
B n : <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung (132 kV)<br />
E n : Erdseil<br />
F n : Fahrdraht und Hilfstragseil<br />
S n : Signalenergieversorgung (6,6 kV)<br />
T n : Tragseil<br />
Bild 6:<br />
Typische Quertragwerkskonstruktion <strong>über</strong> eine viergleisige Strecke der PRR nach [4].<br />
größten Teil aus Stahl bestehen. N<strong>eb</strong>en einer guten<br />
Leitfähigkeit und Festigkeit bot die Durchmischung<br />
von Kupfer und Stahl von Anfang an einen gewissen<br />
Schutz gegen Di<strong>eb</strong>stahl.<br />
Im Rahmen des Northeast Corridor Improvement<br />
Project (NECIP) gab es Mitte der 1970er Jahre Überlegungen,<br />
die Energieversorgung zwischen New<br />
York City und Washington DC auf 1 AC 25 kV 60 Hz<br />
umzurüsten, um die Anzahl der erforderlichen Unterwerke<br />
zu halbieren [4; 11; 17; 18; 19].<br />
2.4.4 Neuelektrifizierung bis Boston<br />
86 Jahre nach der Aufnahme des elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong>es<br />
auf dem NEC-Abschnitt New Haven – New<br />
E 2<br />
York City wurde im Jahr 2000 auf dem 235 km langen<br />
Abschnitt zwischen Boston und New Haven<br />
<strong>eb</strong>enfalls der elektrische Zugbetri<strong>eb</strong> aufgenommen.<br />
Die <strong>Elektrifizierung</strong>sarbeiten im Northend Electrification<br />
Project wurden von einem Joint Venture aus Balfour<br />
Beatty Construction und Massachusetts Electric<br />
Contruction ausgeführt.<br />
Dieser Abschnitt wurde mit 2 AC 25 kV 60 Hz<br />
elektrifiziert. Die 18 Autotransformatorstationen<br />
sind in einem Abstand von 10 km bis 13 km angeordnet.<br />
Die vier Unterwerke des durchgängig<br />
zweigleisigen Abschnitts sind mit je zwei 40-MVA-<br />
Transformatoren redundant an das Netz 3 AC<br />
115 kV 60 Hz-angeschlossen. Die Speiseabschnitte<br />
haben eine Länge von etwa 40 km. Zwischen den<br />
Unterwerksbereichen sind insgesamt drei Schaltposten<br />
angeordnet. Die Schutzstrecken der Phasentrennstellen<br />
im Bereich der Unterwerke und<br />
Schaltposten haben eine Länge von etwa 305 m.<br />
Das Layout entspricht einer einseitigen Speisung<br />
mit Phasentrennung am Unterwerk und an den<br />
Schaltstationen zwischen den Speiseabschnitten<br />
zweier benachbarter Unterwerke.<br />
Der Schutz für die Energieverteilung und -zuführung<br />
besteht aus einem Distanzschutz für die Fahrund<br />
Feederleitungen, einem Transformatorenschutz<br />
für die Leistungs- und Autotransformatoren sowie<br />
einem Sammelschienen- und einem Reserveschutz.<br />
Der Distanzschutz wird durch einen Überstromschutz<br />
für alle Fehler im Nahbereich ergänzt. Das<br />
Schutzkonzept nutzt einen speziellen numerischen<br />
Distanzschutz, der im Falle eines Fehlers die Entfernung<br />
zum Fehlerort berechnet und anschließend<br />
alle Autotransformatoren innerhalb dieser Entfernung<br />
vom Netz nimmt. Abschließend erfolgt ein automatischer<br />
Wiedereinschaltversuch.<br />
Ein zusätzlicher Überstromschutz kann die Art des<br />
Fehlers bestimmen. Da nach dem Wiedereinschalten<br />
zunächst alle Autotransformatoren vom Netz sind,<br />
kann der Strom nur <strong>über</strong> den Fehler fließen. Wird<br />
260 112 (2014) Heft 5
Betri<strong>eb</strong><br />
nun ein Stromfluss in der Fahrleitung detektiert, liegt<br />
der Fehler zwischen Fahrleitung und Erde. Fließt ein<br />
Strom durch die Feederleitung, muss der Fehler zwischen<br />
Feeder und Erde liegen. Bei Stromfluss in Fahrund<br />
Feederleitung liegt der Fehler zwischen beiden.<br />
Zwischen Fehlerdetektion und -ortbestimmung,<br />
Umschalten und Wiedereinschalten der Energieversorgung<br />
vergehen weniger als 90 s.<br />
Die Oberleitung ist für 240 km/h ausgelegt und<br />
besteht aus einem 150-mm²-Kupferfahrdraht sowie<br />
einem 150-mm²-Kupfertragseil. Beide werden mit<br />
19,6 kN nachgespannt. Die Systemhöhe beträgt<br />
nur 1 216 mm (Bild 3). Aufgrund der beweglichen<br />
Brücken in diesem Abschnitt waren Sonderkonstruktionen<br />
notwendig.<br />
Die beweglichen Brücken, derer zurzeit der <strong>Elektrifizierung</strong><br />
drei als Klapp- und zwei als Drehbrücken<br />
ausgeführt waren, liegen im Bundesstaat Connecticut<br />
zwischen Mystik und Old Saybrook (Bereich<br />
III in Abschnitt 4.2 und Bild 1). Als Besonderheit<br />
sind diese Brücken in den Monaten Juni bis August<br />
in Grundstellung geöffnet, da in dieser Zeit dem<br />
Schiffverkehr Vorrang gewährt wird (Bild 7). Den<br />
Rest des Jahres sind die Brücken in Grundstellung<br />
geschlossen. Sie sind mit einer Deckenstromschiene<br />
von Furrer+Frey ausgerüstet und aufg<strong>eb</strong>ügelt<br />
mit 145 km/h befahrbar. Um die Funktion der Brücke<br />
nicht zu beeinträchtigen, sind separat bewegliche<br />
Stromschienenabschnitte notwendig. Bei den<br />
Klappbrücken sind dies längs zur Gleisachse verschi<strong>eb</strong>bare<br />
Portale. Die Drehbücken sind mit einem<br />
vertikal motorisch schwenkbaren Stromschienenabschnitt<br />
ausgerüstet. [20; 21; 22; 23]<br />
Bild 7:<br />
Mystic River Bridge [54].<br />
3 Fahrzeuge<br />
3.1 Entwicklung der Elektrolokomotiven<br />
im NEC<br />
Aus einem Transformator mit Stufenschaltwerk gespeiste<br />
Einphasenwechselstrom-Reihenschlusskommutatormotoren<br />
waren nur eine von mehreren<br />
Arten der Leistungs<strong>über</strong>tragung, die in den Fahrzeugen<br />
des Nordostkorridors eingesetzt wurden.<br />
Bekannte Vertreter sind n<strong>eb</strong>en den Baureihen GG1<br />
(Bild 8), P5a, E2b und O1 der PRR die Baureihen<br />
EP-3, EP-4 und EF-3 der NYNH&H. Die GG1 (Achsfolge<br />
2’Co+Co2‘) ging als Vorzugsvariante aus einem<br />
Entwicklungswettbewerb zwischen Baldwin/<br />
General Electric und Baldwin/Westinghouse hervor.<br />
Letztere unterlagen mit ihrem Prototyp der Baureihe<br />
R1 (Achsfolge 2’Do2‘) aufgrund der vor allem in<br />
Gleisbögen besseren Fahreigenschaften der GG1.<br />
Basierend auf der GG1 baute die PRR einen vereinfachten<br />
Prototyp der Baureihe DD2 (Achsfolge<br />
2’Bo+Bo2‘) für die geplante Erweiterung Richtung<br />
Bild 8:<br />
GG1 mit Broadway Limited auf dem NEC um 1970 (Foto: Amtrak).<br />
Pittsburgh. Die genannten Baureihen hatten allesamt<br />
Doppelmotoren, Schleifstücke aus Eisen und<br />
keinen Hauptschalter.<br />
Die Baureihe FF1 der PRR hatte einen rotierenden<br />
Umformer, der aus Einphasenwechselstrom Drehstrom<br />
für die Fahrmotoren erzeugte. Die Drehzahlsteuerung<br />
erfolgte <strong>über</strong> Polumschaltung.<br />
Bereits 1926 nahm die NYNH&H Lokomotiven in<br />
Betri<strong>eb</strong>, deren Motorgenerator die 1 AC 11 kV 25 Hz<br />
der Fahrleitung in eine Gleichspannung für die Fahrmotoren<br />
umformte. Auch die Baureihe FF2 der PRR<br />
hatte diese Art der Leistungs<strong>über</strong>tragung.<br />
112 (2014) Heft 5<br />
261
Betri<strong>eb</strong><br />
Im Jahre 1951 lieferte Baldwin/Westinghouse<br />
Gleichrichterfahrzeuge der Baureihen E3b und später<br />
E2c an die PRR. Ebenso wie die 1954 durch General<br />
Electric an die NYNH&H gelieferte Baureihe EP-5<br />
waren sie mit Ignitrons (Quecksilberdampfgleichrichtern)<br />
zur Gleichrichtung der Fahrleitungsspannung<br />
ausgerüstet. Die gleiche Art der Leistungs<strong>über</strong>tragung<br />
hatte auch die EF-4 der NYNH&H, welche die<br />
Lokomotiven 1963 für 25 000 USD pro Stück von der<br />
Virginian Railway abkaufte. Diese hatte 1962 den<br />
elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong> eingestellt. Ab 1960 leaste<br />
die PRR von General Electric Fahrzeuge der Baureihe<br />
E44, von denen einige ab Werk bereits mit Silizium-<br />
Gleichrichtern ausgerüstet waren. Ein Hauptgrund<br />
für den Einsatz von Gleichstromfahrmotoren war die<br />
große Anzahl der in dieselelektrischen Lokomotiven<br />
verbauten Motoren dieses Typs. Dies sollte vor allem<br />
die Anschaffungs- und Instandhaltungskosten senken.<br />
N<strong>eb</strong>en elektrischen Lokomotiven wurden und<br />
werden Electric multiple units (EMU) im Personenverkehr<br />
eingesetzt. Die zwischen New York und Washington<br />
als Expresszüge verkehrenden Metroliner<br />
(Bilder 9 und 10) wurden von 1969 bis 1981 aus<br />
EMU g<strong>eb</strong>ildet [4; 5; 11; 24; 25; 26; 27; 28; 29].<br />
Bild 9:<br />
Metroliner <strong>über</strong>quert den Bush River 1972 (Foto: Amtrak).<br />
3.2 <strong>Elektrische</strong> Fahrzeuge im Bestand<br />
Die auf dem NEC verkehrenden Zugarten im Personenverkehr<br />
sind hauptsächlich aus folgenden Fahrzeugen<br />
zusammengestellt:<br />
• Commuter: lokbespannte Doppelstockzüge, EMU<br />
• Intercity (Northeast Regional): lokbespannte<br />
einstöckige Züge<br />
• Highspeed (Acela Express): Tri<strong>eb</strong>züge<br />
Bild 10:<br />
Metroliner Nr. 885 in den 1980er Jahren (Foto: Amtrak).<br />
Die lokbespannten Züge werden teilweise mit Hybridfahrzeugen<br />
bespannt, um auch auf den in den<br />
NEC mündenden, nicht elektrifizierten Strecken verkehren<br />
zu können. Die EMU sind im Allgemeinen als<br />
Married-Pair ausgeführt.<br />
Die Züge des Northeast Regional Service von Amtrak<br />
sowie Maryland Area Regional Commuter (MARC) und<br />
Commuter von Southeastern Pennsylvania Transportation<br />
Authority (SEPTA) werden von Lokomotiven der Typen<br />
AEM-7 und HHP-8 gezogen.<br />
Die Baureihe AEM-7 (Bild 11) basiert auf der schwedischen<br />
Rc4 und wurde von EMD in Lizenz 1978–1988<br />
g<strong>eb</strong>aut, nachdem verschiedene europäische Fahrzeuge<br />
getestet worden waren. Die Tests waren notwendig, da<br />
ein vorheriger Versuch, neue Fahrzeuge (Baureihe E60)<br />
bei der einheimischen Schienenfahrzeugindustrie zu beschaffen,<br />
an den schlechten Laufeigenschaften und dem<br />
hohen Gewicht gescheitert war (Bild 12). N<strong>eb</strong>en Amtrak<br />
setzen auch MARC und SEPTA die Baureihe AEM-7 ein<br />
(Abschnitt 4.1). Bei einem Großteil der Amtrak-AEM-<br />
7-Flotte wurden ab 1999 die konventionelle Thyristersteuerung<br />
und die Gleichspannungsfahrmotoren durch<br />
Stromrichter auf IGBT-Basis und Asynchronfahrmotoren<br />
ersetzt. Durch diese Maßnahme verdoppelte sich zudem<br />
die Leistung der Zugsammelschiene auf 1 MW.<br />
New Jersey Transit (NJT) hatte mit der ALP-44 die<br />
Nachfolg<strong>eb</strong>aureihe der AEM-7 im Fuhrpark, diese<br />
262 112 (2014) Heft 5
Betri<strong>eb</strong><br />
inzwischen jedoch vollständig abgestellt und durch<br />
neuere Fahrzeuge ersetzt (Abschnitt 3.4). Ein Fahrzeug<br />
steht noch bei SEPTA im Dienst. Diese Lokomotiven<br />
wurden 1990 bis 1996 von ABB g<strong>eb</strong>aut.<br />
Die HHP-8 nahmen bei Amtrak zur selben Zeit wie<br />
die Züge des Acela Express den Betri<strong>eb</strong> auf. Ihr äußeres<br />
Erscheinungsbild ähnelt zwar den Tri<strong>eb</strong>köpfen des<br />
Acela Express, technisch basieren sie jedoch auf der von<br />
Alstom für die SNCF g<strong>eb</strong>auten BB 36000. Sie wurden<br />
<strong>eb</strong>enfalls von Bombardier und Alstom g<strong>eb</strong>aut. Aufgrund<br />
ihrer Störanfälligkeit ersetzt Amtrak sie gemeinsam<br />
mit den älteren AEM-7 durch die ACS-64 (Abschnitt<br />
3.5). MARC hat <strong>eb</strong>enfalls HHP-8 im Bestand.<br />
Dort verkehren sie auf der Penn Line zwischen Perryville<br />
und Washington DC (Abschnitt 4.1) [4; 19; 30].<br />
3.3 Acela Express<br />
Der Acela Express der Amtrak (Bild 13) ist <strong>eb</strong>enso wie<br />
die Hochgeschwindigkeitsang<strong>eb</strong>ote anderer Bahnverwaltungen<br />
eine Marke, die n<strong>eb</strong>en den Fahrzeugen<br />
auch den Service und das Fahrerl<strong>eb</strong>nis umfasst<br />
(Abschnitt 4.1).<br />
Die von Bombardier und Alstom g<strong>eb</strong>auten Züge<br />
haben Ende 2000 den Betri<strong>eb</strong> zwischen Boston und<br />
Washington DC aufgenommen (Abschnitt 2.4.4).<br />
Wie der deutsche ICE 1 und die französischen TGV<br />
sind auch die Acela Express mit identischen Tri<strong>eb</strong>köpfen<br />
bespannte Wagenzüge, wobei der Acela Express<br />
nur sechs Zwischenwagen hat.<br />
Technisch basieren die Züge auf dem von Alstom<br />
g<strong>eb</strong>auten TGV (elektrischer Teil) und dem von Bombardier<br />
g<strong>eb</strong>auten Light, Rapid, Comfortable (LRC) (mechanischer<br />
Teil, Neigetechnik). Im Gegensatz zu den<br />
europäischen Zügen gleichen Alters wurde bereits<br />
großer Wert auf die passive Sicherheit gelegt, weshalb<br />
die Tri<strong>eb</strong>köpfe spezielle Knautschzonen haben.<br />
Die Züge des Acela Express sind das Erg<strong>eb</strong>nis einer<br />
Reihe von Untersuchungen, brauchbare Fahrzeuge<br />
für den Einsatz auf den vorhandenen Gleisen<br />
der Amtrak zu finden. Bereits 1989 wurde ein<br />
Programm aufgelegt, in dessen Rahmen weltweit<br />
Hochgeschwindigkeitszüge gesucht wurden, die für<br />
Demonstrationsfahrten in den USA geeignet wären.<br />
Ausgehend von den Erfahrungen, die mit dem<br />
schwedischen X2000 und dem deutschen ICE 1 in<br />
den Jahren 1992 und 1993 gesammelt werden konnten,<br />
wurde 1994 ein Anforderungskatalog für die zu<br />
beschaffenden Züge erstellt. Die Anforderungen sind<br />
so formuliert, dass auf der vorhandenen Infrastruktur<br />
ein vorgeg<strong>eb</strong>ener Fahrplan eingehalten werden<br />
kann. Details bli<strong>eb</strong>en in der Regel dem Bieter <strong>über</strong>lassen.<br />
Diese Anforderungen waren unter anderen:<br />
• Betri<strong>eb</strong> unter den drei Wechselspannungssystemen<br />
des NEC: 1 AC 12 kV 25 Hz; 1 AC12,5 kV<br />
60 Hz und 1 AC 25 kV 60 Hz (Abschnitt 2.3)<br />
• Höchstgeschwindigkeit: 240 km/h<br />
112 (2014) Heft 5<br />
Bild 11:<br />
AEM7 mit Northeast Direct <strong>über</strong>quert den Gunpowder River 1997 (Foto: P. Garfield).<br />
Bild 12:<br />
Silver Star mit E60 in den 1970er Jahren (Foto: Amtrak).<br />
• zulässiges Gesamtgewicht: 82 t (Tri<strong>eb</strong>kopf), 63,5 t<br />
(Mittelwagen)<br />
• Führerräume an jedem Zugende (keine Vorgabe<br />
Tri<strong>eb</strong>kopf/Tri<strong>eb</strong>kopf oder Tri<strong>eb</strong>kopf/Steuerwagen)<br />
• Drehstromantri<strong>eb</strong>stechnik mit Nutzbremsung<br />
• Neigetechnik: nicht explizit gefordert, aber zum<br />
Einhalten der vorgeg<strong>eb</strong>enen Fahrzeiten auf den<br />
vorhandenen Gleisanlagen erforderlich<br />
• radial einstellbare Radsätze: erforderlich, um die<br />
durch die beim bogenschnellen Fahren auftretenden<br />
größeren Gleiskräfte zu reduzieren<br />
• Zugbeeinflussung: Kompatibilität mit dem Advanced<br />
Civil Speed Enforcement System (ACSES),<br />
das die Position mit Balisen bestimmt<br />
• Knautschzonen: Einteilung des Zuges in Zonen<br />
mit hoher (Führerstand, Abteile) beziehungsweise<br />
geringer (Einstiegsbereiche) Passagier-/Crewdichte,<br />
sowie Zonen, die mit nicht verformbarer<br />
Technik belegt sind<br />
263
Betri<strong>eb</strong><br />
Bild 13:<br />
Acela Express bei der Überquerung des Susquehanna River (Foto: G. Pancavage).<br />
Die Züge wurden auf dem Amtrak-Testring in Pu<strong>eb</strong>lo<br />
(CO) einem 32 000-km-Testprogramm unterzogen,<br />
das den Umlauf New York City – Washington<br />
DC – New York City simulierte. Dabei wurde nach<br />
einer Strecke von 360 km die Fahrrichtung gewechselt<br />
und in den entsprechenden Abständen die Halte<br />
samt Türöffnung durchgeführt. Auf den letzten<br />
12 000 km waren nur noch drei Störungen zulässig:<br />
• defekte Leuchtmittel<br />
• durch äußere Einflüsse zerbrochene Scheiben<br />
• normaler Verschleiß<br />
Die Tri<strong>eb</strong>köpfe des Acela Express haben eine Leistung<br />
von je 4,6 MW. Die Neigetechnik kann die Wagenkästen<br />
um 6,8° neigen, betri<strong>eb</strong>lich sind nur 4,2° vorgesehen.<br />
Zwischen New Haven und New Rochelle<br />
kann die Neigetechnik nicht eingesetzt werden, da<br />
die Züge andernfalls die Fahrzeugumgrenzungslinie<br />
verletzen würden.<br />
Ende 2012 hat Amtrak den Plan, die Züge von<br />
sechs auf acht Zwischenwagen zu verstärken, um<br />
die Sitzplatzkapazität zu erhöhen, als zu teuer fallengelassen.<br />
Stattdessen soll die Flotte komplett durch<br />
neue Hochgeschwindigkeitszüge ersetzt werden.<br />
N<strong>eb</strong>en der elektrischen Ausführung war eine dieseloder<br />
turboelektrische Ausführung mit einer Höchstgeschwindigkeit<br />
von 200 km/h geplant, die auf nicht<br />
elektrifizierten Strecken eingesetzt werden sollte.<br />
Für den Prototyp eines Tri<strong>eb</strong>kopfes des Jettrains<br />
wurde ein Antri<strong>eb</strong> mit einer Gasturbine von Pratt<br />
& Whitney gewählt, die <strong>über</strong> ein Getri<strong>eb</strong>e einen<br />
Generator mit 3,75 MW antreibt. Als Kraftstoff<br />
dient normaler Dieselkraftstoff. Wechselrichter<br />
und Fahrmotoren entsprechen denen des Acela<br />
Express. Diese Konfiguration erlaubt eine Höchstgeschwindigkeit<br />
von 240 km/h. Da die Gasturbine<br />
im unteren Geschwindigkeitsbereich sehr ineffizient<br />
arbeitet, hat der Prototyp zusätzlich einen<br />
Dieselmotor, der einen leeren Zug bis 50 km/h<br />
beschleunigen kann.<br />
Um die Wirtschaftlichkeit des Jettrains zu erhöhen,<br />
war im Rahmen eines Forschungsprojektes zum<br />
Advanced Locomotive Propulsion System (ALPS) die Integration<br />
eines 2-MW-Schwungmassenspeichers mit<br />
einem Energieinhalt von 360 J (100 kWh) geplant. In<br />
einer Prototypanwendung sollte der Schwungmassenspeicher<br />
in einen weiteren Tri<strong>eb</strong>kopf integriert<br />
werden, der als Energiespeichertender fungiert hätte<br />
[4; 31; 32; 33; 34; 35; 36; 37; 38].<br />
3.4 Neubaufahrzeuge bei NJT<br />
New Jersey Transit als größter Anbieter von öffentlichem<br />
Personennahverkehr in den USA hat elektrische<br />
Neubaulokomotiven im Fuhrpark, die auf dem<br />
NEC eingesetzt werden.<br />
Die Baureihe ALP-46 wurde ab 2001 von Bombardier<br />
(Kassel) geliefert. Sie basiert zu großen Teilen<br />
auf der Baureihe 101 und in Details auf der Baurei-<br />
264 112 (2014) Heft 5
Betri<strong>eb</strong><br />
he 185 der DB AG. Mit einer Leistung von 5,3 MW<br />
und einer Höchstgeschwindigkeit von 160 km/h<br />
bespannen diese Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge hauptsächlich Doppelstockzüge<br />
im Vorortverkehr zwischen New York<br />
City und Trenton (NJ). Das Maschinenraumlayout,<br />
die Drehgestelle und die Traktionsstromrichter sind<br />
nahezu identisch zu den Komponenten der BR 101.<br />
Der modulare Aufbau der Gerätegerüste und die<br />
Führerhäuser sind der BR 185 entlehnt. Die ALP-46<br />
ist in den drei Wechselspannungssystemen des NEC<br />
einsetzbar (Abschnitt 2.3). Gegen<strong>über</strong> den für die<br />
europäische Zugsammelschiene üblichen Spannungen<br />
und Leistungen wird die 1,1-MVA-HEP (Head<br />
End Power) mit 3 AC 480 V 60 Hz betri<strong>eb</strong>en.<br />
Basierend auf der ALP-46 wurde von Bombardier<br />
ab 2009 die Baureihe ALP-46A an NJT ausgeliefert.<br />
Die fortschreitende technische Entwicklung<br />
ließ den Einsatz von IGBT-Umrichtern und eine<br />
Leistungssteigerung auf 5,6 MW zu. Die Höchstgeschwindigkeit<br />
wurde auf 200 km/h erhöht. Ein<br />
Betri<strong>eb</strong> unter 1 AC 12,5 kV 60 Hz ist mit dieser Unterbaureihe<br />
nicht vorgesehen.<br />
N<strong>eb</strong>en den Elektroloks sind seit 2010 Hybridloks<br />
in Form von Zweikraftloks der Baureihe ALP-45DP<br />
bei NJT im Einsatz. Sie erlauben den direkten Übergang<br />
der Züge von den nichtelektrifizierten Strecken<br />
auf den elektrifizierten Nordostkorridor. N<strong>eb</strong>en<br />
dem elektrischen Antri<strong>eb</strong>ssystem, das den Einsatz<br />
unter 1AC 12 kV 25 Hz und 1AC 25 kV 60 Hz bei einer<br />
Stundenleistung von 4,4 MW und einer Höchstgeschwindigkeit<br />
von 200 km/h erlaubt, sind auf den<br />
Fahrzeugen zwei Dieselmotoren mit einer Gesamtleistung<br />
von 3,1 MW verbaut. Die Höchstgeschwindigkeit<br />
im Dieselbetri<strong>eb</strong> ist bei einer Traktionsleistung<br />
von 2,5 MW auf 160 km/h beschränkt. Die<br />
HEP hat dieselbe Leistung wie bei den elektrischen<br />
Fahrzeugen. Die ALP-45DP hat im Gegensatz zur<br />
ALP-46 und ALP-46A nur einen Führerstand, da sie<br />
ausschließlich vor Wendezügen zum Einsatz kommt.<br />
N<strong>eb</strong>en NJT setzt auch die kanadische Agence métropolitaine<br />
de transport (AMT), Montreal diese Lokomotiven<br />
ein [39; 40; 41; 42].<br />
3.5 ACS-64 Cities Sprinter<br />
Als Nachfolg<strong>eb</strong>aureihe für die in die Jahre gekommene<br />
AEM-7 und die störanfällige HHP-8 bestellte<br />
Amtrak bei Siemens die neue Baureihe ACS-64,<br />
deren erstes Exemplar im Frühjahr 2013 ausgeliefert<br />
wurde (Bild 14). Die Cities Sprinter genannten<br />
Fahrzeuge sind unter den drei Wechselspannungssystemen<br />
des NEC einsetzbar (Abschnitt 2.3). Mit<br />
einer Nennleistung von 6,4 MW können die ACS-<br />
64 zukünftig 18-Wagen-Züge mit 200 km/h befördern.<br />
Die ersten drei Fahrzeuge dieser Baureihe<br />
werden seit F<strong>eb</strong>ruar 2014 im Regelbetri<strong>eb</strong> eingesetzt<br />
[41; 43; 44; 45; 46].<br />
Bild 14:<br />
ACS64 auf dem Testring Pu<strong>eb</strong>lo im Juli 2013 (Foto: Chuck Gomez).<br />
3.6 Hybridfahrzeuge<br />
N<strong>eb</strong>en der Zweikraftlok ALP-45DP gibt und gab es<br />
weitere Hybridfahrzeuge für den Einsatz auf den<br />
Gleisen des NEC in verschiedenen Konfigurationen.<br />
Die NYNH&H benötigte ab 1907 Fahrzeuge,<br />
mit denen sie von 1 AC 11 kV 25 Hz auf DC 660 V<br />
<strong>über</strong>gehen konnte. Die ersten für diesen Zweck<br />
von Baldwin/Westinghouse g<strong>eb</strong>auten Fahrzeuge<br />
der Baureihe EP-1 hatten dementsprechend Reihenschlusskommutatormotoren,<br />
die im DC-System<br />
mit einer Widerstandssteuerung und im AC-System<br />
mit einem Stufentransformator gesteuert wurden.<br />
N<strong>eb</strong>en Schleifschuhen für die Seitenstromschiene<br />
und Standardpantographen für Wechselspannung<br />
verfügten diese Loks <strong>über</strong> kleine Pantographen für<br />
Gleichspannung, mit denen oberleitungsbespannte<br />
Stromschienenlücken <strong>über</strong>brückt werden konnten.<br />
Diese Lokomotiven waren bis 1947 in Betri<strong>eb</strong>.<br />
Bereits 1928 stellte die NYC den Prototyp einer<br />
Serie von Rangier-Dreikraftloks in Dienst, die sowohl<br />
an der DC-660-V-Stromschiene sowie mit einer<br />
660-Ah-Batterie oder einem 220-kW-Hilfsdiesel<br />
betri<strong>eb</strong>en werden konnten. Ab 1953 folgten baugleiche<br />
Fahrzeuge mit einer auf 400 Ah verkleinerten<br />
Batterie. Dies wurde durch das erweiterte Stromschienennetz<br />
ermöglicht. Die Batterien erreichten<br />
eine L<strong>eb</strong>ensdauer von fünf Jahren.<br />
Die NYNH&H nahm 1957 Zweikraftlokomotiven<br />
des Typs FL-9 in Betri<strong>eb</strong>, die n<strong>eb</strong>en einem dieselelektrischen<br />
Antri<strong>eb</strong> auch <strong>über</strong> die Möglichkeit zum<br />
Betri<strong>eb</strong> an der Seitenstromschiene mit DC 660 V verfügten.<br />
Dies erlaubte den durchgängigen Betri<strong>eb</strong> aus<br />
Richtung Boston in die Grand Central Station. Diese<br />
Fahrzeuge verfügten bereits <strong>über</strong> einen Drehstromgenerator,<br />
der 3 AC 440 V 60 Hz für die Versorgung<br />
der Reisezugwagen erzeugte.<br />
112 (2014) Heft 5<br />
265
Betri<strong>eb</strong><br />
Aktuelle Zweikraftlokomotiven sind die Fahrzeuge<br />
der Baureihe P32AC-DM aus der Genesis-Reihe<br />
von General Electric, die für Amtrak und Metro-North<br />
entwickelt wurde. Die 1995 beziehungsweise 1998<br />
g<strong>eb</strong>auten Fahrzeuge verfügen <strong>eb</strong>enfalls <strong>über</strong> einen<br />
dieselelektrischen Antri<strong>eb</strong> und können weiterhin aus<br />
der Seitenstromschiene Leistung beziehen [4; 11;<br />
28; 47; 48; 49].<br />
4 Betri<strong>eb</strong><br />
4.1 Ang<strong>eb</strong>ot und Pünktlichkeit<br />
Das Ang<strong>eb</strong>ot auf dem NEC umfasst täglich mehr als<br />
150 Amtrak-Fernzüge, die den NEC mindestens auf<br />
dem Abschnitt New York City – Philadelphia nutzen.<br />
Eine Nachtruhe gibt es nicht, da einige Züge aufgrund<br />
der langen Zugläufe <strong>über</strong> Nacht verkehren.<br />
Zu den wichtigsten Fernzügen zählt n<strong>eb</strong>en dem<br />
Acela Express (Abschnitt 3.3) der Northeast Regional<br />
(NER). Im Vergleich zum Hochgeschwindigkeitszug ist<br />
die Geschwindigkeit des NER auf 200 km/h beschränkt.<br />
Der NER verkehrt nicht nur zwischen Boston und Washington<br />
DC, sondern im Norden auch aus Springfield<br />
kommend und im Süden weiter in Richtung Newport<br />
News (VA), Norfolk (VA) oder Lynchburg (VA). Die einfachen<br />
Zugläufe haben daher eine Länge von 1 014 km<br />
bis 1 093 km im Vergleich zu den 735 km auf dem NEC.<br />
Der NER hält mit 28 Unterwegs-halten doppelt so oft<br />
zwischen Boston und Washington DC wie der Acela Express.<br />
Dies und die geringere Höchstgeschwindigkeit<br />
spiegeln sich in den Fahrzeiten wider. Der NER benötigt<br />
von Boston nach Washington DC knapp acht Stunden.<br />
Der Acela Express bewältigt diese Entfernung in<br />
fünfeinhalb Stunden.<br />
N<strong>eb</strong>en den Fernzügen der Amtrak verkehren täglich<br />
etwa 2 400 Züge regionaler Anbieter auf den Gleisen<br />
des NEC [1; 53]. Von Nord nach Süd sind dies:<br />
• MBTA Commuter Rail (Massachusetts Bay<br />
Transportation Authority, Raum Boston) im NEC-<br />
Abschnitt North Kingston (RI) – Boston<br />
• SLE (South Shore Line) im NEC-Abschnitt New<br />
London (CT) – Stamford<br />
• MNCR (Metro-North Commuter Railroad, Raum<br />
New York City) im NEC-Abschnitt New Haven –<br />
New Rochelle (NY)<br />
• LIRR (Long Island Rail Road, Raum New York City)<br />
im NEC-Abschnitt Sunnyside Yard – Pennsylvania<br />
Station<br />
• NJT (New Jersey Transit) in den NEC-Abschnitten<br />
New York City – Trenton und Philadelphia 30 th<br />
Street Station – Philadelphia Frankford Junction<br />
• SEPTA (Southeastern Pennsylvania Transportation<br />
Authority, Raum Philadelphia) in den NEC-Abschnitten<br />
Trenton – Philadelphia – Newark (NJ)<br />
und Philadelphia – Thorndale (PA)<br />
• MARC (Maryland Area Regional Commuter, Raum<br />
Baltimore/Washington DC) im NEC-Abschnitt<br />
Perryville – Baltimore – Washington DC<br />
• VRE (Virginia Railway Express) von Washington<br />
DC aus Richtung Süden<br />
Die Penn Line Washington – Perryville der MARC ist<br />
mit <strong>über</strong> 20 000 Fahrgästen pro Tag die höchstausgelastete<br />
Regionalzugverbindung in den Vereinigten<br />
Staaten. Mit einer Höchstgeschwindigkeit von<br />
200 km/h sind die auf dieser Linie verkehrenden Regionalzüge<br />
die schnellsten in den USA.<br />
Der Güterverkehr auf dem NEC wird von verschiedenen<br />
Eisenbahnverkehrsunternehmen durchgeführt,<br />
die für die jeweiligen Abschnitte die Streckenrechte<br />
(trackage rights) besitzen. Die Norfolk Southern Railroad<br />
hat diese Rechte südlich von Philadelphia, die<br />
CSXT wiederum zwischen New York City und New<br />
Haven sowie in Massachusetts. Die CSXT hat durch<br />
ihre Tochtergesellschaften dar<strong>über</strong> hinaus Streckenrechte<br />
auf dem Abschnitt Landover (MD) – Bowie.<br />
Zwischen New York City und Philadelphia führt Conrail<br />
den Güterverkehr durch. Die Providence and Worchester<br />
Railroad führt den Nahgüterverkehr von New<br />
Haven nach Rhode Island durch und hat gelegentlich<br />
Streckenrechte zwischen New Haven und New York<br />
City. Der Güterverkehr auf dem NEC erfolgt seit 1981<br />
vollständig mit Dieseltraktion. Täglich verkehren 50<br />
bis 70 Güterzüge auf den Gleisen des NEC.<br />
Die Pünktlichkeit der Zugverbindungen, die nur den<br />
NEC befahren (Acela Express, Northeast Regional) lag in<br />
den vergangenen zwei Jahren bei rund 85 %. Sie gilt<br />
inzwischen <strong>eb</strong>enfalls für den Vermonter, der aus Springfield<br />
kommend, ab New Haven <strong>eb</strong>enfalls <strong>über</strong> den NEC<br />
verkehrt. Die Pünktlichkeit des Cardinal/Hoosier State,<br />
der zwischen New York City und Washington DC auf<br />
dem NEC verkehrt, konnte in den vergangenen zwei<br />
Jahren signifikant auf <strong>über</strong> 80 % gesteigert werden.<br />
Für den Carolinian/Piedmont und den Crescent, die den<br />
gleichen Teil des NEC nutzen, lag die Pünktlichkeit im<br />
vergangenen Jahr <strong>eb</strong>enfalls bei knapp 80 %. Mit einer<br />
Pünktlichkeit von <strong>über</strong> 90 % herausragende Verbindungen<br />
sind der Pennsylvanian und der Keystone, die den<br />
NEC zwischen New York City und Philadelphia nutzen<br />
und weiter Richtung Harrisburg verkehren. Die Pünktlichkeit<br />
des Silver Service/Palmetto, der den NEC zwischen<br />
New York City und Washington DC nutzt, hat<br />
sich in den vergangenen zwei Jahren auf knapp <strong>über</strong><br />
60 % verschlechtert. Die Ursachen hierfür sind im Bereich<br />
der CSXT südlich von Washington DC zu finden,<br />
in welchem zwischen 65 % und 80 % aller Störungen<br />
auf dieser Verbindung auftreten.<br />
Die Daten zur Pünktlichkeit sind in Tabelle 7 zusammengefasst.<br />
Die Daten zeigen, dass die beiden<br />
Kategorien Gleise und Signale sowie Zugfolge immer<br />
unter den drei wesentlichen Ursachen für Verspätungen<br />
zu finden sind. Beim Acela Express kommt als<br />
dritte Kategorie noch die Fahrzeugausrüstung hinzu.<br />
266 112 (2014) Heft 5
Betri<strong>eb</strong><br />
TABELLE 7<br />
Pünktlichkeit und Hauptverspätungsursachen der <strong>über</strong> den NEC verkehrenden Personenzugverbindungen<br />
bezogen auf einen Monat in %.<br />
Pünktlichkeit Hauptverspätungsursachen (Top 3)<br />
Linie Oktober 2011 12 Monate Gleis & Signale Zugfolge Wetter Reisende Betri<strong>eb</strong> Ausrüstung<br />
Acela Express 87,9 84,5 39,3 23,5 15,1<br />
Cardinal/Hoosier State 57,4 49,9 25,7 42,5 10,0<br />
Keystone 87,3 89,3 18,9 20,1 26,9<br />
Northeast Regional 83,3 80,5 29,4 26,6 13,9<br />
Pennsylvanian 86,7 82,3 37,1 27,9 12,6<br />
Silver Service/Palmetto 80,6 73,1 22,6 36,8 19,3<br />
Vermonter 66,1 77,0 52,2 19,9 11,6<br />
Januar 2013<br />
Acela Express 85,4 85,4 19,9 27,9 21,0<br />
Cardinal/Hoosier State 82,0 82,0 22,9 31,6 22,4<br />
Carolinian/Piedmont 78,5 78,5 20,3 37,3 14,5<br />
Crescent 79,0 79,0 19,5 26,4 26,6<br />
Keystone 91,4 91,4 29,7 20,1 20,3<br />
Northeast Regional 86,7 86,7 19,8 30,1 14,0<br />
Pennsylvanian 91,9 91,9 27,7 32,9 10,7<br />
Silver Service/Palmetto 63,4 63,4 27,7 30,8 14,3<br />
Vermonter 83,9 83,9 26,0 20,6 28,5<br />
Gegen<strong>über</strong> 1943 stellt die Pünktlichkeit heute<br />
eine Verschlechterung dar. Bei dampfbespannten<br />
Reisezügen lag sie damals bei 91 %. Elektrisch bespannte<br />
Reisezüge wiesen eine Pünktlichkeit von<br />
99 % auf [1; 3; 50].<br />
4.2 Betri<strong>eb</strong>liche Einschränkungen<br />
Der NEC weist einige infrastrukturelle Engpässe auf,<br />
die vor allem für die Amtrak-Züge zwischen Boston<br />
und Washington zu betri<strong>eb</strong>lichen Einschränkungen<br />
führen [1; 2; 51; 52]. Die Bereiche I bis X sind in<br />
Bild 1 markiert.<br />
I Im G<strong>eb</strong>iet der MBTA zwischen Boston und<br />
Providence ist die zwei- beziehungsweise<br />
dreigleisige Strecke soweit ausgelastet, dass<br />
Amtrak nur zwei Slots pro Stunde und Richtung<br />
hat.<br />
II Im New London County im Bundesstaat Connecticut<br />
gibt es noch insgesamt 11 Bahn<strong>über</strong>gänge,<br />
die sich in Stonington (6), Groton (1),<br />
New London (3) und Waterford (1) befinden.<br />
Abgesehen von den drei in New London haben<br />
alle Vollabschluss ohne verzögertes Schließen<br />
der Ausfahrschranke und ohne Gefahrenraumfreimeldung.<br />
In Waterford wurde daher 2005<br />
ein Pkw samt dreier Insassen von einem Acela<br />
Express erfasst, da der Pkw auf dem Bahn<strong>über</strong>gang<br />
eingeschlossen war.<br />
III Im G<strong>eb</strong>iet der Shore Line ist Amtrak auf 39 Züge<br />
pro Tag und Richtung beschränkt, da es auf diesem<br />
Streckenabschnitt fünf bewegliche Brücken<br />
gibt. Diese <strong>über</strong>queren den Mystic River, den<br />
Thames River, die Shaw’s Cove, den Niantic River<br />
und den Connecticut River. Die Brücken <strong>über</strong> den<br />
Mystic River und die Shaw’s Cove sind Drehbrücken,<br />
die <strong>über</strong> den Niantic River und Connecticut<br />
River Klappbrücken und die Thames River Bridge<br />
seit 2008 eine Hubbrücke. Die anderen Brücken<br />
wurden zwischen 1907 und 1919 g<strong>eb</strong>aut.<br />
IV N<strong>eb</strong>en den fünf beweglichen Brücken nordöstlich<br />
von New Haven befinden sich zwischen<br />
Cos Cob und New Haven fünf weitere bewegliche<br />
Brücken <strong>über</strong> den Mianus River, den Norwalk<br />
River, den Saugatuck River, den Pequonnock<br />
River und den Housatonic River. Diese sind<br />
als Klappbrücken ausgeführt. Bis auf die 1998<br />
durch einen Neubau ersetzte Pequonnock River<br />
Railroad Bridge wurden die Brücken zwischen<br />
1896 und 1905 g<strong>eb</strong>aut.<br />
V Im hochausgelasteten Bereich der Metro-North<br />
besteht für Amtrak <strong>eb</strong>enfalls eine Beschränkung<br />
auf zwei Züge pro Stunde und Richtung.<br />
Außerdem beschränken enge Kurvenradien die<br />
Geschwindigkeit des Acela Express.<br />
VI Die Hell Gate Bridge mit der daran anschließenden<br />
New Yorker Verbindungsbahn stellt<br />
aufgrund der Durchlassfähigkeit <strong>eb</strong>enfalls einen<br />
Engpass im Zulauf zur Pennsylvania Station dar.<br />
112 (2014) Heft 5<br />
267
Betri<strong>eb</strong><br />
VII Im Bereich zwischen New York City und und<br />
Newark (NJ) hat die Strecke ihre Kapazitätsgrenze<br />
erreicht, was vor allem auf die Hudson<br />
River Tunnel zurückzuführen ist. Um das<br />
Ang<strong>eb</strong>ot verbessern zu können, werden hier,<br />
genauso wie nördlich von New York City, mehr<br />
Kapazitäten für Intercity-Züge benötigt.<br />
VIII Der Abschnitt zwischen New York City und<br />
Trenton benötigt ein neues Signal- und Streckenblocksystem,<br />
um die Durchlassfähigkeit zu erhöhen<br />
und die betri<strong>eb</strong>liche Flexibilität zu verbessern.<br />
IX Im Stadtg<strong>eb</strong>iet von Philadelphia sind die Verkehrsströme<br />
von Fern- und Regionalverkehr zu entflechten,<br />
um speziell im Bereich der 30 th Street Station<br />
eine höhere Durchlassfähigkeit der Strecke zu<br />
erreichen. Hierfür ist die Gleisführung anzupassen.<br />
X Zwischen Newark (DE) und Washington DC ist<br />
die zwei- beziehungsweise dreigleisige Strecke<br />
ausgelastet. Wichtige Bahnbauten in diesem Bereich<br />
haben ihre Grenznutzungsdauer erreicht<br />
und müssen ersetzt werden.<br />
XI Der NEC hat nur zwei Abschnitte in Massachusetts<br />
und Rhode Island mit einer Gesamtlänge<br />
von 29 km, auf denen die Höchstgeschwindigkeit<br />
von 240 km/h erreicht wird. Nordöstlich von<br />
New Haven sind auf mehreren Streckenabschnitten<br />
180 km/h beziehungsweise 200 km/h<br />
möglich. Südwestlich von New York ist die<br />
Geschwindigkeit wegen der nicht abgespannten<br />
Oberleitung generell auf 220 km/h beschränkt. In<br />
vielen Abschnitten sind nur 200 km/h möglich.<br />
XII Die Bahnhöfe in Boston (South Station), New<br />
York City (Pennsylvania Station) und Washington<br />
DC (Union Station) haben ihre Kapazitätsgrenze<br />
bereits heute erreicht. Die South Station<br />
als der nördliche Anfangs- beziehungsweise<br />
Endpunkt des NEC ist ein Kopfbahnhof. Die<br />
Pennsylvania Station ist praktisch das Nadelöhr<br />
des NEC, da fast die Hälfte aller Züge auf dem<br />
NEC durch New York City fährt oder dort endet.<br />
XIII In und südwestlich von New York City existieren<br />
mit der Hutchinson River Bridge, der Passiac River<br />
Bridge (Dock Bridge), der Susquehanna River<br />
Bridge, der Bush River Bridge und der Gunpowder<br />
Bridge fünf weitere bewegliche Brücken, die bis auf<br />
die <strong>über</strong> den Passiac River (Hubbrücke) und den<br />
Susquehanna River (Drehbrücke) als Klappbrücke<br />
ausgeführt sind. Diese Brücken werden jedoch nur<br />
sehr selten (Passiac River Bridge zuletzt 2004) und<br />
nur nach 24-stündiger Voranmeldung geöffnet.<br />
4.3 Maßnahmen zur Erhöhung der<br />
Kapazität des NEC<br />
Als grundsätzliche Maßnahmen zur Verbesserung<br />
der NEC-Infrastruktur und zur Vergrößerung der<br />
Durchlassfähigkeit ist Folgendes angedacht [1; 3]:<br />
• Gleise: zusätzliche Gleise zur Erhöhung der<br />
Streckenkapazität einschließlich Überholungsgleisen<br />
(zum Beispiel Harold Interlocking),<br />
Vergrößerung der Gleisradien (zum<br />
Beispiel Gateway Project New York City –<br />
Newark (NJ))<br />
• Brücken: neue Brücken mit mehr Gleisen (zum<br />
Beispiel Hutchinson River Bridge), Ersatz der<br />
Dreh- und Klappbrücken durch Hochbrücken<br />
(zum Beispiel Connecticut River Bridge)<br />
• Bahnhöfe: verbessertes Stations- und Gleislayout,<br />
Erhöhen der Gleisanzahl in den Bahnhöfen<br />
(zum Beispiel sechs zusätzliche Gleise in Boston<br />
South Station, Erweiterung der Penn Station<br />
in New York City mit Teilen des benachbarten<br />
James Farley Post Office), zusätzliche Gleise für<br />
Wendezüge und Zubringerzüge von N<strong>eb</strong>enstrecken,<br />
durchgehende Hochbahnsteige auf<br />
gesamter Zuglänge<br />
• Signalsystem: neues Signalsystem, das eine<br />
kürzere Zugfolge, höhere Geschwindigkeiten<br />
und eine größere betri<strong>eb</strong>lichere Flexibilität<br />
erlaubt<br />
• Betri<strong>eb</strong>shöfe: Vergrößern der Abstell- und<br />
Instandhaltungskapazität<br />
• Energieversorgung: leistungsfähigere Unterwerke,<br />
Erneuerung der Oberleitungsanlagen<br />
(zum Beispiel New Brunswick (NJ) – Trenton<br />
High-Speed Upgrade)<br />
• Fahrzeuge: leistungsfähigere Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge,<br />
die die länger werdenden Züge mit gleicher<br />
oder besserer Fahrperformance befördern<br />
können<br />
Nördlich von New York City ist eine völlig neue<br />
Trassierung (NextGen HSR) angedacht, die nicht<br />
mehr dem Küstenverlauf folgt sondern im Landesinneren<br />
größere Radien und weniger Restriktionen<br />
durch das Queren von Wasserstraßen erlaubt [3].<br />
5 Ausblick<br />
Der Nordostkorridor hat durch die unterschiedlichen<br />
Betreiber eine sehr inhomogene Entwicklung<br />
hinter sich. Nach mehr als 100 Jahren elektrischen<br />
Zugbetri<strong>eb</strong>es auf dem NEC stehen die Amtrak, die<br />
Eisenbahninfrastrukturunternehmen und die regionalen<br />
Eisenbahnverkehrsunternehmen vor der<br />
großen Herausforderung, den gesamten Korridor<br />
möglichst homogen auf den heutigen Stand der<br />
Technik zu bringen. Dies beinhaltet sowohl die Erneuerung<br />
der vorhandenen Infrastruktur als auch<br />
eine teilweise Neutrassierung. Weiterhin ist die Beschaffung<br />
von neuen Fahrzeugen für den Hochgeschwindigkeitsverkehr<br />
<strong>eb</strong>enso notwendig wie der<br />
Ersatz der Personenwagenflotte von Amtrak.<br />
268 112 (2014) Heft 5
www.elektrisch<strong>eb</strong>ahnen.deBetri<strong>eb</strong><br />
Literatur + Links<br />
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<strong>eb</strong> - <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> erscheint in der DIV Deutscher Industrieverlag GmbH, Arnulfstr. 124, 80636 München<br />
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112 (2014) Heft 5<br />
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the 1995 ASME/IEEE Joint Railroad Conference, Baltimore.<br />
pp. 9–14.<br />
[38] Thelen, R. F.; Herbst, J. D.; Caprio, M. T.: A 2MW Flywheel<br />
for Hybrid Locomotive Power. In: 2003 IEEE<br />
58 th Vehicular Technology Conference. Vol. 5,<br />
pp. 3231–3235.<br />
[39] Tietz, C.; v. Ah, C.: Mehrspannungslokomotiven Baureihe<br />
ALP46 für den amerikanischen Markt. In: <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong> 100 (2002) 4, pp. 131–140.<br />
[40] NN.: Journal – Elektrolokomotiven ALP-46A für New<br />
Jersey Transit Corporation. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 106<br />
(2008), H. 3, S. 149.<br />
[41] Behmann, U.: Lokomotivplattform ALP für Nordamerika.<br />
In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 108 (2010), H. 1-2, S. 84.<br />
[42] z. Bonsen, G.; Schneider, T.; Zimmermann, T.; Koch, F.:<br />
Zweikraft-Lokomotiven für Nordamerika. In: <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong> 107 (2009), H. 11, S.. 471–477.<br />
[43] NN.: Lokomotiven ACS-64 für Amtrak. In: <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong> 111 (2013), H. 6-7, S. 455.<br />
[44] Railway Gazette: Amtrak orders Siemens 200 km/h<br />
Cities Sprinter locomotives. 29.10.2010. URL: http://<br />
www.railwaygazette.com/news/single-view/view/<br />
amtrak-orders-siemens-200-kmh-cities-sprinterlocomotives.html,<br />
zuletzt abgerufen am 16.07.2013.<br />
[45] Railway Gazette: Siemens unveils Amtrak Cities<br />
Sprinter locomotive. 13.05.2013. URL: http://<br />
www.railwaygazette.com/news/passenger/singleview/view/siemens-unveils-amtrak-cities-sprinterlocomotive.html,<br />
zuletzt abgerufen am 16.07.2013.<br />
[46] Granzer, R.: <strong>Elektrische</strong> Lokomotiven Amtrak Cities Sprinter.<br />
In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 111 (2013), H. 10, S. 570–571.<br />
[47] NN.: USA – Dreikraft-Ellok der New York Central Rwy.<br />
In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 52 (1954), H. 5, S. 138.<br />
[48] NN.: USA – Zweisystem-Gleichrichter-Ellok der NYNH&H.<br />
In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 54 (1956), H. 8, S. 195.<br />
[49] Amtrak: Amtrak Fleet Strategy, Version 3.1, 2012.<br />
pp. 59–66.<br />
[50] Schneider, L.: <strong>Elektrische</strong>r Betri<strong>eb</strong> auf der Pennsylvania-<br />
Bahn. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 41 (1943), H. 4-5, S. 89.<br />
[51] United States Department of the Interior – National Park<br />
Service: Movable Railroad Bridges on the Northeast<br />
Corridor in Connecticut Thematic Resource, 1987.<br />
[52] The Day, 8. Dez. 2005 (Vol. 125, No. 160). New London,<br />
p. 14.<br />
[53] W<strong>eb</strong>seiten der Eisenbahnverkehrsunternehmen:<br />
http://www.amtrak.com/northeast-train-routes<br />
http://www.mbta.com/<br />
http://www.shorelineeast.com/index.php<br />
http://www.mta.info/mnr/<br />
http://www.mta.info/lirr/<br />
http://www.njtransit.com/hp/hp_servlet.<br />
srv?hdnPageAction=HomePageTo<br />
http://www.septa.org/<br />
http://mta.maryland.gov/marc-train<br />
http://www.vre.org/<br />
[54] Bildquelle:<br />
http://www.loc.gov/pictures/search/?q=northeast%20<br />
railroad%20corridor&sg=true<br />
AUTORENDATEN<br />
Dipl.-Ing. Jean-Pierre Pally (30),<br />
Studium des Verkehrsingenieurwesens<br />
an der TU Dresden 2004 – 2009, Vertiefung<br />
Planung und Betri<strong>eb</strong> elektrischer<br />
Verkehrssysteme; seit 2010 wissenschaftlicher<br />
Mitarbeiter an der Professur<br />
<strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong>, TU Dresden.<br />
Adresse: Technische Universität Dresden,<br />
Fakultät Verkehrswissenschaften<br />
‚Friedrich List‘, Institut für Bahnfahrzeuge<br />
und Bahntechnik, Professur <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong>, Hettnerstr. 3, 01069,<br />
Dresden, Deutschland;<br />
Fon: +49 351 463-36872, Fax: -36825;<br />
E-Mail: jean-pierre.pally@tu-dresden.de<br />
270 112 (2014) Heft 5
Wechselstrom-Zugbetri<strong>eb</strong><br />
in Deutschland<br />
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Band 1: Durch das mitteldeutsche<br />
Braunkohlerevier – 1900 bis 1947<br />
Eine einzigartige, chronologische Beschreibung der Entwicklung der<br />
Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge, Bahnstromversorgungs- und Fahrleitungsanlagen<br />
sowie des Werkstättenwesens dieser Zeit<br />
Vor mehr als 100 Jahren legten weitsichtige Techniker wie Gustav<br />
Wittfeld den Grundstein für den Aufbau eines elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong>s<br />
mit Einphasen-Wechselstrom in Preußen – es war der Beginn<br />
einer unvergleichlichen Erfolgsgeschichte. Dieser Band beschreibt<br />
die Pionierarbeit der ersten Jahre – von der Finanzierung bis zur<br />
Inbetri<strong>eb</strong>nahme erster Teststrecken, <strong>über</strong> die schwere Wiederinbetri<strong>eb</strong>nahme<br />
in den Zwanzigern und die kurze Blütezeit in den Dreißigerjahren,<br />
bis hin zur Phase des Wiederaufbaus und der folgenden<br />
Demontage nach dem zweiten Weltkrieg.<br />
Dieses Werk veranschaulicht ein Stück Zeitgeschichte und beschreibt<br />
die Zusammenhänge zwischen den technischen, wirtschaftlichen sowie<br />
gesellschaftlichen und politischen Entwicklungen dieser Epoche.<br />
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Diese Erklärung kann ich mit Wirkung für die Zukunft jederzeit widerrufen.
Betri<strong>eb</strong><br />
Störungs- und Arbeitsmelde system SAM<br />
der ÖBB Infrastruktur<br />
Gerold Punz, Norbert Pröll, Wien<br />
Die Konzentration der Betri<strong>eb</strong>sführung des Eisenbahnnetzes der ÖBB Infrastruktur AG machte erforderlich,<br />
die bestehenden Störungsmanagementsysteme durch ein einheitliches System abzulösen.<br />
Mit dem neuen Störungs- und Arbeitsmeldesystem (SAM) werden nun alle Störungen an technischen<br />
Anlagen der Infrastruktur in einem einheitlichen Prozess erfasst und abgearbeitet. Das SAM ist seit<br />
2012 im Einsatz und inzwischen in die Systemlandschaft der ÖBB integriert.<br />
FAULT AND WORK REPORTING SYSTEM SAM OF ÖBB INFRASTRUKTUR<br />
The concentration of industrial management regarding the railway network of ÖBB Infrastruktur AG<br />
necessitated that the existing Fault Management Systems had to be replaced by a uniform system.<br />
The new Fault and Work Reporting System (SAM) records and processes in a uniform process all<br />
faults occurring in technical plants that are part of the infrastructure. Since 2012, the system SAM has<br />
been used and, in the meantime, integrated into the existing system environment of ÖBB.<br />
LE SYSTÈME DE NOTIFICATION DES DÉFAUTS ET DES TRAVAUX SAM DE ÖBB INFRASTRUKTUR<br />
La concentration de l’exploitation du réseau ferré autrichien géré par ÖBB Infrastruktur AG a rendu<br />
nécessaire le remplacement des systèmes existants de gestion des défauts par un système unique. Le<br />
nouveau système de notification des défauts et des travaux (SAM) permet désormais de saisir et de traiter<br />
tous les défauts affectant les installations techniques de l’infrastructure dans un processus unique.<br />
Depuis sa mise en service en 2012, le système SAM est intégré dans le réseau de systèmes des ÖBB.<br />
1 Einführung<br />
In den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts haben<br />
die damaligen technischen Bereiche der ÖBB beschlossen,<br />
den Entstörungsprozess von Anlagen mit<br />
Hilfe von Informationstechnologie (IT) zu unterstützen.<br />
Im Lauf der Jahre entstanden drei verschiedene<br />
Störungsmanagementsysteme, nämlich<br />
• für die Energie, den Fahrweg und den Immobilienbereich<br />
das System ZSM (Zentrales Störungsmanagement)<br />
sowie<br />
• für die Leit- und Sicherungstechnik zwei verschiedene<br />
ESDIS (Elektronisches Sicherungstechnisches<br />
Diagnose- und Informationssystem) von zwei<br />
Herstellern.<br />
Entstörungsprozess<br />
Entstörung<br />
(vollverf.)<br />
Entstörung<br />
(teilverf.)<br />
Störungsmeldung<br />
Entstörungsdisposition<br />
Ursachenerh<strong>eb</strong>ung<br />
Störungsabschluss<br />
Input<br />
Anlagenverbesserung<br />
Anlagenstörung<br />
Analyseprozess<br />
Output<br />
Monitoring<br />
(Meldungen richtigstellen)<br />
Reporting<br />
(Störungen clustern)<br />
Maßnahmenableitung<br />
(Verbesserungsmaßnahmen)<br />
Diagnosesysteme<br />
Bild 1:<br />
Schema für Entstörungsprozess der technischen Bereiche der ÖBB Infrastruktur (alle Bilder: ÖBB-Infrastruktur).<br />
272 112 (2014) Heft 5
Betri<strong>eb</strong><br />
Bild 2:<br />
Vermittlung der großen Zahl und der Komplexität der Arbeitsschritte im Work Flow des Entstörungsprozesses nach Bild 1.<br />
Die Systeme hatten grundlegende Designunterschiede.<br />
Das ZSM lief auf zwei zentralen Servern,<br />
deren Datenbanken permanent repliziert wurden.<br />
Durch dieses Konzept konnte der Ausfall<br />
eines Servers ohne Auswirkungen verkraftet werden.<br />
Die ESDIS liefen dezentral auf elf Servern,<br />
die datenbanktechnisch keine Verbindung zueinander<br />
hatten.<br />
Mit der Inbetri<strong>eb</strong>nahme der Betri<strong>eb</strong>sführungszentralen<br />
(BFZ) der ÖBB [1] und der damit verbundenen<br />
Konzentration der Eisenbahnbetri<strong>eb</strong>sführung<br />
entsprachen die bestehenden Störungsmanagementsysteme<br />
nicht mehr dem Konzept einer modernen<br />
Betri<strong>eb</strong>sführung. Beispielsweise mussten<br />
Fahrdienstleiter je nach Störungsart und Örtlichkeit<br />
in verschiedenen Systemen Störungsmeldungen<br />
erfassen; dynamische Übergaben von Verantwortungsbereichen<br />
für die Zugbetri<strong>eb</strong>sführung von<br />
einem Fahrdienstleiter zu einem anderen waren in<br />
diesen Systemen nicht möglich.<br />
2009 hat dann der Vorstand der damaligen ÖBB<br />
Infrastruktur Betri<strong>eb</strong> den Entschluss gefasst, die<br />
Störungsmanagementsysteme im Rahmen einer<br />
EU-weiten Ausschreibung durch ein neues System<br />
zu ersetzen, das alle Störungen an technischen<br />
Eirichtungen der Infrastruktur nach einheitlichem<br />
Prozess abzuarbeiten erlaubt und sich in die IT-Systemlandschaft<br />
einfügt.<br />
2 Entstörungsprozess<br />
2.1 Voraussetzungen<br />
Im Vorfeld der Einführung eines IT-gestützten Entstörungsprozesses<br />
war es notwendig, unter allen Beteiligten<br />
das gleiche Verständnis <strong>über</strong> den Prozessablauf sowie<br />
die Verantwortlichkeiten und Rollen einzelner Organisationseinheiten<br />
herzustellen. Ebenso war die Verwendung<br />
eines einheitlichen Vokabulars erforderlich, um im<br />
Projekt Verständigungsschwierigkeiten zu vermeiden.<br />
Innerhalb der ÖBB Infrastruktur wurde der Entstörungsprozess<br />
nach Bild 1 als allgemein gültig – unabhängig<br />
von der Organisation – festgelegt. Mit den<br />
dargestellten Prozessschritten wurden die IT-Technik<br />
gemäß dem in der Pflichtenhefterstellung definierten<br />
Work Flow (Bild 2) umgesetzt sowie die erforderlichen<br />
Man Machine Interfaces (MMI) definiert und in das<br />
ÖBB-Systemumfeld eing<strong>eb</strong>ettet. Bild 2 kann in diesem<br />
Rahmen Einzelheiten nicht wiederg<strong>eb</strong>en, es mag aber<br />
einen Eindruck vermitteln <strong>über</strong> die Vielzahl und Komplexität<br />
der für die Umsetzung nötigen Arbeitsschritte.<br />
2.2 Störungsmeldungen<br />
Eine Störungsmeldung kann im System entweder<br />
manuell oder automatisch erfasst werden. Für die<br />
112 (2014) Heft 5<br />
273
Betri<strong>eb</strong><br />
Bild 3:<br />
MMI für die manuelle Erfassung einer Störung (Auszug).<br />
eindeutige Beschreibung der Störung sind erforderlich:<br />
Störungsort, Störungsart, Kategorie der Störung<br />
nach ihrer Auswirkung (Kat 1, 2, 3) und eine<br />
kurze Beschreibung der Störung.<br />
Bei der Methode der manuellen Erfassung wird<br />
das Konzept der Selbsterfassung verfolgt. Das heißt<br />
nahezu alle Benutzer des SAM können Störungen erfassen<br />
(Bild 3).<br />
Bild 4:<br />
MMI für Verständigungsplanung (Auszug).<br />
274 112 (2014) Heft 5
Betri<strong>eb</strong><br />
Für Störungen, die von technischen Systemen automatischen<br />
gemeldet werden, stehen Schnittstellen<br />
zu dem Leitsystem der Betri<strong>eb</strong>sführung (MAS 4) der<br />
elektrischen Energieversorgung 15 kV, den Servicerechnern<br />
der elektronischen Stellwerke, den Leitsystemen<br />
der Telematik und Immobilien-Anlagen und<br />
eine allgemein definierte Datenbankschnittstelle für<br />
Dritte zur Verfügung.<br />
vollautomatisch oder <strong>über</strong> den Leistungskoordinator<br />
oder eine durchgehend besetzte Warte halbautomatisch<br />
<strong>über</strong> Voice Mail mittels Mobiltelefon verständigt.<br />
Wird der betreffende Mitarbeiter wiederholt<br />
nicht erreicht, ruft das System die für diese Störungsart<br />
verantwortliche Warte an, der dann obliegt, diese<br />
Störungsmeldung einem geeigneten Mitarbeiter<br />
zuzuweisen.<br />
2.3 Entstörungsdisposition<br />
In diesem Prozessschritt wird die erfasste Störung<br />
dem für die Entstörung zuständigen Personal halbautomatisch<br />
oder automatisch zugeteilt. Kernstück<br />
dieses Prozessschrittes ist die Verständigungsplanung<br />
(Bild 4). Diese basiert auf technischen Fachlinien<br />
und Bereitschaftsbereichen.<br />
Die Pflege der Verständigungsplanung ist Aufgabe<br />
des für die Ressourceneinteilung Verantwortlichen,<br />
dem Leistungskoordinator. Dieser plant <strong>über</strong><br />
24 Stunden zwei bis vier Wochen im Voraus das Personal<br />
für die Entstörung. Dadurch wird garantiert,<br />
dass zu jeder Zeit für jede Störungsart ein verantwortlicher<br />
Mitarbeiter verfügbar ist.<br />
Dieser wird je nach Planung durch den Leistungskoordinator<br />
<strong>über</strong> die Störung entweder direkt<br />
2.4 Ursachenerh<strong>eb</strong>ung und Entstörung<br />
Die Annahme der eingetroffenen Störungsmeldung<br />
bestätigt der Mitarbeiter durch Tastendruck am<br />
Mobiltelefon, wobei ergänzend noch SMS mit vertiefenden<br />
Informationen zur Störung und E-Mails<br />
versendet werden können. Nach der erfolgreichen<br />
Verständigung unternimmt er die Befundung und<br />
beh<strong>eb</strong>t, soweit möglich, die Störung.<br />
Abhängig vom Arbeitserg<strong>eb</strong>nis wird die vollständige<br />
oder die teilweise Beh<strong>eb</strong>ung der Störung <strong>über</strong><br />
das Mobiltelefon automatisiert per SMS oder <strong>über</strong><br />
den PC an das SAM zurückgemeldet. Teilweise Beh<strong>eb</strong>ung<br />
bedeutet, dass die technische Infrastruktur<br />
für den Eisenbahnbetri<strong>eb</strong> nur eingeschränkt zur Verfügung<br />
steht und erst zu einem späteren Zeitpunkt<br />
vollständig instandgesetzt wird.<br />
Bild 5:<br />
MMI für Störungsabschluss (Auszug).<br />
112 (2014) Heft 5<br />
275
Betri<strong>eb</strong><br />
2.5 Störungsabschluss<br />
Nach Beh<strong>eb</strong>ung der Störung muss der für die Entstörung<br />
verantwortliche Mitarbeiter den Beh<strong>eb</strong>ungsbeginn<br />
und das Beh<strong>eb</strong>ungsende, die gestörte Anlage,<br />
die Schadensursache, die Anlagenstörung, eventuelles<br />
Fremdverschulden und das Wetter dokumentieren<br />
sowie einen Tätigkeitsbericht verfassen (Bild 5).<br />
Mit diesen Informationen werden in den Analyseprozessen<br />
Reaktionszeiten, Wiederherstellungszeiten,<br />
Störungsanzahl und Störungsursachen ermittelt.<br />
Bis auf den Bericht sind alle einzutragenden Felder<br />
Auswahlfelder mit standardisierten Texten, welche<br />
auf den implementierten Störungsursachenkatalog<br />
und auf Angaben aus den Datenbanken des Anlagenobjekts<br />
basieren. Damit ist sichergestellt, dass<br />
auswertbare Informationen zur Verfügung stehen.<br />
3 Integration des SAM in<br />
das IT-Systemumfeld der<br />
ÖBB Infrastruktur<br />
Vorgabe bei der Implementierung von SAM in die<br />
IT-Landschaft der ÖBB Infrastruktur war, dass keine<br />
redundante Datenhaltung und Datenpflege entsteht.<br />
Daten, die SAM benötigt, werden von den<br />
jeweiligen Mutterdatenbanken <strong>über</strong> Schnittstellen<br />
(Datenbank-Views) zur Verfügung gestellt (Bild 6).<br />
Es handelt sich um folgende Verknüpfungen:<br />
• Infrastruktur-Ordnungsrahmensystem (IOS): Im IOS<br />
werden alle Streckenbezeichnungen und Bahnhofsbezeichnungen<br />
der ÖBB Infrastruktur gepflegt.<br />
Sie werden im SAM für die Verortung der Störung<br />
verwendet, wobei Angaben zu neu eingepflegten<br />
oder wegfallenden Betri<strong>eb</strong>sstellen dem SAM ab<br />
dem Gültigkeitszeitpunkt zur Verfügung stehen.<br />
• Anlagendatenbanken (ADB): Über diese Schnittstelle<br />
erhält das SAM die in den Anlagendatenbanken<br />
eingepflegten Informationen, die für<br />
den Störungsabschluss benötigt werden, um<br />
die Störung der betroffenen Anlage zuordnen<br />
zu können.<br />
• Diagnose: Schnittstelle zu den Servicerechnern<br />
der elektronischen Stellwerke, zum Leitsystem<br />
der 15-kV-Netzbetri<strong>eb</strong>sführung, zu den Leitsystemen<br />
der Telematik und Immobilien-Anlagen und<br />
zu technischen Anlagen, welche automatisiert<br />
Störungsmeldungen <strong>über</strong>mitteln.<br />
• SAP-Human Ressourcen (SAP-HR): Automatisierte<br />
Übernahme der Dienstschichten für die Bereitschaftsplanung<br />
im SAM. Sind Mitarbeiter in<br />
Urlaub oder im Krankenstand und stehen somit<br />
für die Zuweisung von Störungen nicht zur<br />
Verfügung, dann wird die Information der Nicht-<br />
Anwesenheit aus SAP-HR <strong>über</strong>nommen.<br />
• Instandhaltungstool (ARGUS): Störungen, welche<br />
nicht vollständig behoben wurden, werden<br />
als Instandsetzungsmaßnahme nach ARGUS<br />
<strong>über</strong>spielt.<br />
• Berichtstool (Cognos): Dies ist das Standardberichtstool<br />
der ÖBB Infrastruktur. Technische<br />
Analysen, zum Beispiel hinsichtlich Störungsursachen<br />
und Störungsanzahl, werden in Cognos<br />
durchgeführt. SAM-Störungsinformationen<br />
werden <strong>über</strong> diese Schnittstelle an Cognos<br />
<strong>über</strong>mittelt.<br />
IOS<br />
Verortung<br />
Energie (Kraftwerk)<br />
spezifische Störungen<br />
ausgen. FWLT<br />
ZSM<br />
ADB<br />
DIAGNOSE<br />
SAP-HR<br />
ARGUS<br />
Stammdaten<br />
Störungsdaten<br />
automatische<br />
Störungsmeldung<br />
Dienstschichtenpläne<br />
Instandhaltungsmaßnahme<br />
SAM Kern<br />
(01.07.2012<br />
flächendeckend)<br />
Nutzer<br />
(gerundet) 5000 P<br />
der ÖBB Infrastruktur AG<br />
200 P anderer<br />
ÖBB Gesellschaften<br />
150 externe Firmen<br />
Telematik<br />
spezifische Störungen<br />
Verknüpfung Störung<br />
Verspätungsminuten<br />
Betri<strong>eb</strong>liche<br />
Vorschreibungen<br />
Störungsdaten<br />
TTS<br />
ARAMIS<br />
SAM<br />
Tunneleskalation<br />
COGNOS<br />
Störungsinformationen<br />
für<br />
Technische Analysen<br />
Störungsinformationen<br />
für<br />
Prozessanalysen<br />
ARIS-PPM<br />
Bild 6:<br />
Einbettung von SAM in das Systemumfeld der ÖBB Infrastruktur.<br />
276 112 (2014) Heft 5
Betri<strong>eb</strong><br />
Bild 7:<br />
Meldungs<strong>über</strong>sichtsmasken (Auszug).<br />
• Störungsmeldesysteme von Telematik (TTS) und<br />
Kraftwerksanlagen (ZSM-KW): Für Telematik-<br />
Anlagen dient das SAM als Eingabeoberfläche.<br />
Die Störungsinformation wird dann <strong>über</strong> eine<br />
Schnittstelle weitergeleitet. Es ist geplant, dass<br />
diese beiden Systeme in 2014/2015 vom SAM<br />
abgelöst werden.<br />
• Dispositions- und Leitsystem von Netzbetri<strong>eb</strong><br />
(ARAMIS): Über diese Schnittstelle wird eine<br />
Verknüpfung zu den von technischen Störungen<br />
ausgelösten Zugverspätungen hergestellt. Nach<br />
Beh<strong>eb</strong>ung der Störung werden die angefallenen<br />
Verspätungsminuten bei dem entsprechenden<br />
Störungsdatensatz im SAM gespeichert.<br />
• SAM-Tunneleskalation: Treten in nach 2012 in<br />
Betri<strong>eb</strong> genommenen Neubautunneln technische<br />
Störungen auf, dann müssen diese<br />
innerhalb einer definierten Zeit behoben sein.<br />
Falls dies nicht möglich ist, sind technische<br />
und betri<strong>eb</strong>liche Maßnahmen zu treffen, wie<br />
zum Beispiel Durchziehen des Handlaufes<br />
im Tunnel oder artreiner Zugverkehr. Diese<br />
Maßnahmen werden <strong>über</strong> das SAM dem<br />
verantwortlichen Mitarbeiter des technischen<br />
Fachbereiches und dem verantwortlichen<br />
Fahrdienstleiter mitgeteilt.<br />
• Prozess Monitoring (Schnittstelle zu ARIS-PPM):<br />
Über diese Schnittstelle werden alle Daten, welche<br />
für die Prozessanalyse des Entstörungsprozesses<br />
benötigt werden, zur Verfügung gestellt, wie zum<br />
Beispiel Bestätigung der Störungsannahme oder<br />
Beginn der Entstörung; sie werden als Zeitstempel<br />
<strong>über</strong>g<strong>eb</strong>en. In ARIS-PPM werden dann die entsprechenden<br />
Prozesskennzahlen, wie Reaktionszeiten<br />
und Wiederherstellungszeiten, ermittelt.<br />
4 Nutzer des SAM<br />
Nutzer von SAM sind alle Gesellschaften der ÖBB Infrastruktur,<br />
wie Netz Betri<strong>eb</strong>, die gesamten technischen<br />
Bereiche der Infrastruktur, Verschub und Immobilien.<br />
Ebenso nutzen das SAM Organisationseinheiten der<br />
ÖBB, welche Gleisanlagen besitzen, aber organisatorisch<br />
nicht zur Infrastruktur gehören, wie die ÖBB Produktion<br />
Ges.m.H. und externe Firmen, die im Auftrag<br />
der ÖBB Eisenbahninfrastruktur entstören, beispielsweise<br />
der Eis- und Schneeräumdienst im Bahnsteigbereich,<br />
Entstörung von Aufzügen, Rolltreppen und<br />
Krananlagen. In Summe sind es zirka 5 000 Benutzer.<br />
Jedem ist eine Rolle zugeordnet. Die Rechte der Rollen<br />
werden <strong>über</strong> eine Rollen-Rechte-Matrix gesteuert.<br />
So kann die Rolle Gast nur Störungen sehen und<br />
Störungsmeldungen aufg<strong>eb</strong>en, aber keine Störung<br />
im Work Flow verarbeiten. Die Rolle Entstöreinheit<br />
(EE) kann die Störungsmeldung für die Entstörung<br />
annehmen und die Störung abschließen und austragen,<br />
aber die Störungsbeh<strong>eb</strong>ung keinem anderen<br />
Mitarbeiter zuteilen.<br />
Es werden dem Benutzer in der Meldungs<strong>über</strong>sichtsmaske<br />
nur jene Meldungen angezeigt, für die<br />
er entsprechend seiner Rolle, fachlichen Ausrichtung<br />
und örtlichen Verantwortung zuständig ist (Bild 7).<br />
Über die Farbcodierung wird der Bearbeitungsstand<br />
der Meldung (Status) innerhalb des Entstörungspro-<br />
112 (2014) Heft 5<br />
277
Betri<strong>eb</strong><br />
TABELLE 1<br />
Auswertungen <strong>über</strong> Anzahl von Störungen für Januar 2014; Ausschnitt.<br />
Fachlinie<br />
ASC Stützpunkt<br />
Meldungen<br />
Arbeitsmeldungen<br />
Störungsmeldungen<br />
Störungen<br />
betri<strong>eb</strong>srelev.<br />
Störungen<br />
Anlagenstörungen<br />
betri<strong>eb</strong>srelev.<br />
Anlagenstör.<br />
Energie ZVBF 53 0 53 47 21 47 21<br />
Semmering 23 0 23 23 13 23 13<br />
Bruck L. 70 0 70 49 27 49 27<br />
Wr.Neustadt 54 0 54 50 17 50 17<br />
Summe Energie 200 0 200 169 78 169 78<br />
Fahrweg Wr.Neust.-Frdb. 4 0 4 4 4 4 4<br />
ZVBF 16 0 16 16 13 16 13<br />
Gloggnitz 17 0 17 17 15 17 15<br />
Wr.Neustadt 8 0 8 8 7 8 7<br />
Bruck L. 20 0 20 7 6 7 6<br />
zesses signalisiert. Wenn der Mitarbeiter innerhalb<br />
des Entstörungsprozesses eine Aktion setzen muss,<br />
so wird ihm das durch ein „!“ nach dem Status dargestellt.<br />
Gleichzeitig werden je nach zu setzender<br />
Aktion E-Mails, Voice Mail oder Pop Up versandt.<br />
5 Analyseprozesse<br />
5.1 Zielsetzung<br />
Die im SAM gesammelten Informationen werden im<br />
Rahmen des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses<br />
(Bild 1 Analyseprozess) verwendet, um die Verfügbarkeit<br />
der Anlagen stetig zu verbessern.<br />
Im Reporting Tool Cognos werden die technischen<br />
Kennzahlen der Störungsanzahl und der Störungsursachen<br />
automatisiert aufbereitet und den für die<br />
Maßnahmenableitung verantwortlichen Organisationen<br />
zur Verfügung gestellt.<br />
Summe Fahrweg 65 0 65 52 45 52 45<br />
Leit-/<br />
Sich.-<br />
Technik<br />
ZVB - Rechner 115 90 25 25 21 25 21<br />
Bruck L. 251 135 116 114 93 113 92<br />
Gloggnitz LS 225 148 77 76 50 76 50<br />
ZVBF-Fahrstr. 125 78 47 47 36 47 36<br />
Wr.Neustadt 372 215 157 153 122 150 119<br />
Summe Leit-/Sicherungst. 1 088 666 422 415 322 411 318<br />
Auswertung 1 353 666 687 636 445 632 441<br />
5.2 Störungsanzahl<br />
Bei der Kennzahl Anzahl der Meldungen wird zwischen<br />
Störungsmeldungen, Störungen und anlagenbedingten<br />
Störungen unterschieden. Ebenso wird<br />
zwischen betri<strong>eb</strong>srelevanten Störungen, also jenen,<br />
die sofort behoben werden müssen, und nicht betri<strong>eb</strong>srelevanten<br />
Störungen unterschieden (Tabelle<br />
1). Diese Unterscheidung erfolgt auf Grund der<br />
beim Störungsabschluss eingeg<strong>eb</strong>enen standardisier-<br />
TABELLE 2<br />
Störungsursachenkatalog Oberleitung; Ausschnitt.<br />
Materialermüdung<br />
Bauteilfehler<br />
Verschmutzung<br />
Bäume<br />
Bautätigkeit<br />
Verpackungsmaterial/Folien<br />
Montage<br />
Endschalter im Motorantri<strong>eb</strong><br />
Überlast/Sicherung<br />
Fernbedienung<br />
Kurzschluss/Überschlag<br />
Ladetätigkeit<br />
extern<br />
Di<strong>eb</strong>stahl<br />
nicht beachten von E-<br />
Signalen Hauptschalter aus<br />
Tiere<br />
Vandalismus<br />
…<br />
Oberleitung gesamte Kette<br />
Hänger X X X X X X X X X<br />
Fahrdraht 120 mm 2 X X X X X X X X X<br />
Fahrdraht + Abspannung X X X X X X X X X<br />
Fahrdraht + Abspannung X X X X X X X X X<br />
Tragseil 70 Cu leg X X X X X X X X X<br />
Tragseil 40 Niro X X X X X X X X X<br />
Tragseil + Abspannung X X X X X X X X X<br />
Isolator OL-Kette Kunststoff X X X X X X X X X<br />
…<br />
278 112 (2014) Heft 5
Betri<strong>eb</strong><br />
ten Informationen. Die Dimensionen der Auswertung<br />
sind Strecke, Bahnhof, Region, Standort, Stützpunkt.<br />
5.3 Technische Störungsanalysen<br />
Kernstück für technische Störungsanalysen sind<br />
standardisierte Störungsursachenkataloge, die beim<br />
Störungsabschluss den Benutzern zur Verfügung gestellt<br />
werden. Diese sind für alle technischen Gewerke<br />
im SAM implementiert. Für die Oberleitung ist ein<br />
Teil des implementierten Störungsursachenkatalogs<br />
in Tabelle 2 dargestellt.<br />
Basierend auf den Störungsursachenkatalogen<br />
werden automatisiert <strong>über</strong> Cognos Analysen hinsichtlich<br />
der Störungsursachen durchgeführt (Tabelle 3).<br />
Die verfügbaren Dimensionen sind wieder Strecke,<br />
Bahnhof, Region, Standort, Stützpunkt.<br />
Aufbauend auf den Analyseerg<strong>eb</strong>nissen werden<br />
Verbesserungsmaßnahmen entwickelt und umgesetzt<br />
und die Auswirkungen <strong>über</strong>prüft (Bild 1 Analyseprozess).<br />
6 Ausblick und Resümee<br />
Durch die systematische Nutzung der einzelnen Informationsquellen<br />
sind Synergien hinsichtlich Datenhaltung<br />
und Datenpflege vorhanden, einheitliche<br />
Berichte und Analysen möglich und Verknüpfungen<br />
zu anderen technischen Systemen leichter umzusetzen.<br />
Beispiel ist die Verknüpfung der Störung mit<br />
den anfallenden Verspätungsminuten.<br />
SAM wird bis auf Störungsmeldungen aus dem<br />
Kraftwerksbereich und Telekombereich flächendeckend<br />
in der ÖBB Infrastruktur verwendet. Für die<br />
Jahre 2014 und 2015 ist der vollständige flächendeckende<br />
Einsatz vorgesehen.<br />
Durch die Unterstützung bei der Abarbeitung von<br />
Störungsmeldungen durch ein einheitliches System sind<br />
für Analysen einheitliche Formate und Standardreports<br />
aufg<strong>eb</strong>aut worden. Die in den Reports vorhandenen<br />
Informationen sind nur so gut, wie sie beim Störungsabschluss<br />
erfasst werden. Daher wird im Rahmen von<br />
Informationsveranstaltungen und Schulungen auf die<br />
Wichtigkeit von richtigen Informationen hingewiesen.<br />
Bei einzelnen technischen Gewerken, wie der Oberleitung<br />
und der Leit- und Sicherungstechnik, ist es schon<br />
seit vielen Jahren Standard, Störungsstatistiken und Betri<strong>eb</strong>smittelanalysen<br />
zu erstellen (Bilder 8 und 9). So wurde<br />
in den Jahren 2004 bis 2007 ein Anstieg der Störungen<br />
beobachtet. Durch Analysen wurde festgestellt, dass vermehrt<br />
Schutzstrecken mit eingelegtem Leistungsschalter<br />
TABELLE 3<br />
Schadensanalyse Oberleitung; Ausschnitt.<br />
Schadensteil Ursache Anzahl der Störungen<br />
Fahrdraht (Oberleitung<br />
gesamte Kette)<br />
Fehlerdung/Fehlschaltung 3<br />
Ladegutsicherung 2<br />
Verpackungsmaterial/Folien 7<br />
Materialermüdung 1<br />
Stromabnehmerschaden 7<br />
Sturm 1<br />
Montage 1<br />
Eisbildung 4<br />
Gewitter 1<br />
Fehlleiten in geerdete Abschnitte 1<br />
Bäume 15<br />
Ladetätigkeit 6<br />
Kurzschluss/Überschlag 3<br />
Tiere 1<br />
Folgeschaden 2<br />
Bautätigkeit 4<br />
Tri<strong>eb</strong>fahrzeugschaden 7<br />
Fahrdraht (Oberleitung gesamte Kette) 66<br />
Anzahl<br />
Bild 8:<br />
Entwicklungen der Ausfallshäufigkeit der Oberleitung.<br />
blau Anlageng<strong>eb</strong>rechen und Fremdeinwirkung<br />
rot Anlageng<strong>eb</strong>rechen<br />
Anzahl<br />
Bild 9:<br />
Störungsursachen der Oberleitungsstörungen 2013.<br />
112 (2014) Heft 5<br />
279
Betri<strong>eb</strong><br />
befahren wurden und technische Probleme bei einem<br />
Schalterantri<strong>eb</strong> aufgetreten sind. Durch Schulungen der<br />
Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführer und Präventivtausch von Schalterantri<strong>eb</strong>en<br />
konnte die Anzahl der Störungen innerhalb von<br />
kurzer Zeit wieder massiv reduziert werden.<br />
Diese Analysen wie am Beispiel der Oberleitung bilden<br />
die Grundlage für die Weiterentwicklung der Instandhaltungspläne,<br />
wie Änderungen von Inspektionsfristen, Einführung<br />
von neuen Technologien, wo im Rahmen von<br />
teilweise mehrjährigen Piloten die Auswirkungen auf die<br />
Verfügbarkeit der Anlagen <strong>über</strong>prüft werden. Für andere<br />
technische Bereiche, wie Immobilien oder Fahrweg, sind<br />
die Grundlagen für technische Analysen erarbeitet, Störungsursachenkataloge<br />
vorhanden und implementiert.<br />
Erste technische Analysen können frühestens nach 1- bis<br />
2-jährigem Vollbetri<strong>eb</strong> abgeleitet werden.<br />
Literatur<br />
[1] Haipl, G.: Die BFZ Innsbruck, eine moderne zentralisierte<br />
Schaltstelle für den Bahnverkehr der Zukunft. In:<br />
Signal+Draht (2009), H. 6, S. 613.<br />
AUTORENDATEN<br />
Dipl.-Ing. Dr. Gerold Punz (47),<br />
Studium und Dissertation an der<br />
Technischen Universität (TU) Wien,<br />
15-kV-Bahnstromversorgung und 15-kV-<br />
Schaltanlagen, Betreiber des Störungsund<br />
Arbeitsmeldesystems der ÖBB<br />
Infrastruktur AG.<br />
Adresse: ÖBB Infrastruktur AG, Streckenmanagement<br />
und Anlagenentwicklung –<br />
ITCA – Elektrotechnik, Nordbahnstr. 50,<br />
1020 Wien, Österreich;<br />
Fon: + 43 664 6178607;<br />
E-Mail: gerold.punz@o<strong>eb</strong>b.at<br />
Norbert Pröll (53), Informationsmanagement,<br />
Betreiber des Störungs- und<br />
Arbeitsmeldesystems der ÖBB Infrastruktur<br />
AG.<br />
Adresse: wie oben;<br />
Fon: + 43 664 6178602;<br />
E-Mail: Norbert.Proell@o<strong>eb</strong>b.at<br />
DIV Deutscher Industrieverlag GmbH<br />
Arnulfstraße 124<br />
80636 München<br />
Ihr „Draht“ zur Anzeigenabteilung<br />
Kirstin Sommer<br />
<strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong><br />
Elektrotechnik<br />
im Verkehrswesen<br />
Telefon: +49 89 203 53 66-36<br />
Telefax: +49 89 203 53 66-99<br />
E-Mail: sommer@di-verlag.de<br />
280 112 (2014) Heft 5
Wechselstrom-Zugbetri<strong>eb</strong><br />
in Deutschland<br />
Band 1: Durch das mitteldeutsche Braunkohlerevier –<br />
1900 bis 1947<br />
Vor mehr als 100 Jahren legten weitsichtige<br />
Techniker wie Gustav Wittfeld den Grundstein<br />
für den Aufbau eines elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong>s<br />
mit Einphasen-Wechselstrom in Preußen – es<br />
war 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, <strong>über</strong><br />
die schwere Wiederinbetri<strong>eb</strong>nahme in den Zwanzigern<br />
und die kurze Blütezeit in den Dreißigerjahren,<br />
bis hin zur Phase des Wiederaufbaus und<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 />
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Band 2: Elektrisch in die schlesischen Berge – 1911 bis 1945<br />
Band 3: Die Deutsche Reichsbahn, Teil 1 – 1947 bis 1960<br />
Die Technik mit Einphasen-Wechselstrom sollte<br />
ihre Tauglichkeit auch unter schwierigen topografischen<br />
Bedingungen unter Beweis stellen.<br />
Die im Rieseng<strong>eb</strong>irgsvorland verlaufende Teststrecke<br />
Lauban – Königszelt wies alle Eigenschaften<br />
einer G<strong>eb</strong>irgsbahn auf. Nachdem die<br />
Mittel zur Elektrisierung dieser Bahnstrecke<br />
genehmigt waren, begann eine stürmische Entwicklung,<br />
die durch den ersten Weltkrieg unterbrochen<br />
wurde. In den zwanziger Jahren wurde<br />
das Engagement fortgesetzt, das letztlich zum<br />
Erfolg 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 und Anlagen sowie DDRinterne<br />
Streitereien <strong>über</strong> 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 />
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___ 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 />
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bei Bestellung der Gesamtreihe (Band 1-3): € 44,90 (zzgl. Versand)<br />
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Vorname, Name des Empfängers<br />
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Vulkan-Verlag GmbH<br />
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45039 Essen<br />
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Widerrufsrecht: Sie können Ihre Vertragserklärung innerhalb von zwei Wochen ohne Angabe von Gründen in Textform (z.B.<br />
Brief, Fax, E-Mail) oder durch Rücksendung der Sache widerrufen. Die Frist beginnt nach Erhalt dieser Belehrung in Textform.<br />
Zur Wahrung der Widerrufsfrist genügt die rechtzeitige Absendung des Widerrufs oder der Sache an die Vulkan-Verlag GmbH,<br />
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Ort, Datum, Unterschrift<br />
PAWZD1-313<br />
Nutzung personenbezogener Daten: Für die Auftragsabwicklung und zur Pflege der laufenden Kommunikation werden personenbezogene Daten erfasst und gespeichert. Mit dieser Anforderung erkläre ich mich damit einverstanden, dass ich<br />
vom DIV Deutscher Industrieverlag oder vom Vulkan-Verlag per Post, per Telefon, per Telefax, per E-Mail, nicht <strong>über</strong> interessante, fachspezifische Medien und Informationsang<strong>eb</strong>ote informiert und beworben werde.<br />
Diese Erklärung kann ich mit Wirkung für die Zukunft jederzeit widerrufen.
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
<strong>Elektrifizierung</strong> mit 2 AC 30/15 kV<br />
16,7 Hz in Schweden<br />
Peter Deutschmann, Solna; Jens-Peter Marquass, Tranås (Schweden)<br />
Das Königreich Schweden betreibt ein dichtes Eisenbahnnetz, welches <strong>über</strong>wiegend elektrifiziert<br />
ist. In Schweden ist das Bahnunternehmen bemüht, weitere Transportleistungen von der Straße auf<br />
die Schiene zu verlagern. Es entstanden Güterterminale und Umschlagbahnhöfe. Die in den letzten<br />
Jahren gegründeten privaten Transportunternehmen tragen dazu bei, den vorhandenen Straßenverkehr<br />
auf die Schiene zu verlagern. Zur somit notwendigen Kapazitätserhöhungen auf der Schiene<br />
str<strong>eb</strong>t der schwedische Infrastrukturbetreiber Trafikverket die Umstellung auf die AT-Speisung mit<br />
AC 30/15 kV 16,7 Hz auf bestehenden Strecken an. Beispiele sind die Strecken Mjölby − Nässjö und<br />
Hässleholm – Åstorp, wobei die Oberleitungsanlagen zeitgleich modernisiert wurden.<br />
ELECTRIFICATION USING 2 AC 30/15 kV 16,7 Hz IN SWEDEN<br />
In the Kingdom Sweden A dense Railway net is operated, which is mostly electrified. The Swedish<br />
rail operating entity aims at transferring more transportation from roads to rails. Therefore, terminals<br />
for gods and transshipment stations were erected. The private transportation companies<br />
formed during the last years contribute to transfer the road transportation onto railways. In order<br />
to increase the capacity of rail transport the Swedish infrastructure manager Trafikverket makes any<br />
efforts to introduce the AC 30/15 kV 16,7 Hz power supply on existing lines so far supplied by BT<br />
systems. The lines Mjölby − Nässjö and Hässleholm – Åstorp represent examples. There, the contact<br />
lines were updated simultaneously.<br />
ELECTRIFICATION EN 2 AC 30/15 kV 16,7 Hz EN SUÈDE<br />
Le royaume de Suède exploite un réseau ferré dense qui est en majeure partie électrifié. En Suède,<br />
l’entreprise ferroviaire s’efforce de transférer de nouvelles prestations de transport de la route au<br />
rail. Des terminaux de fret et des gares de transbordement ont été mis en service. Les entreprises de<br />
transport privées créées ces dernières années contribuent au transfert du trafic routier au rail. Afin<br />
de répondre aux accroissements de capacité devenus nécessaires de ce fait, l’exploitant suédois de<br />
l’infrastructure Trafikverket envisage le passage au système d’électrification 2 AC 15 kV 16,7 Hz sur<br />
les lignes existantes, avec modernisation simultanée des lignes aériennes de contact, comme sur les<br />
tronçons Mjölby-Nässjö et Hässleholm-Åstorp.<br />
1 Einführung<br />
Die schwedischen <strong>Eisenbahnen</strong> verfügen <strong>über</strong> ein<br />
14 000 km Gleiskilometer langes Eisenbahnnetz. Davon<br />
sind 12 000 km mit Oberleitungen bespannt.<br />
Der schwedische Infrastrukturbetreiber Trafikverket<br />
entstand 2011 durch den Zusammenschluss<br />
der ehemaligen Infrastrukturbetreiber Banverket<br />
im Eisenbahnsektor und Vägverket im Straßensektor.<br />
Banverket war vergleichbar mit der deutschen<br />
DB Netz AG und DB Energie GmbH. Trafikverket<br />
erzeugt die <strong>Bahnen</strong>ergie dezentral mittels Umformung<br />
der Landesnetzfrequenz 50 Hz in 16,7 Hz<br />
mit rotierenden Umformern oder statischen Umrichtern.<br />
Derzeit speisen 48 Umformer- oder Umrichterstationen<br />
das Oberleitungsnetz. Ein <strong>über</strong>geordnetes<br />
Hochspannungsnetz besteht zurzeit nur<br />
zwischen der Boden- und der Mälar-Region. N<strong>eb</strong>en<br />
den für die schwedische <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
bisher üblichen Saugtransformatoren, auch Booster<br />
Transformatoren (BT) genannt, führt Trafikverket<br />
schrittweise die Speisung der Oberleitung mittels<br />
Autotransformatoren (AT) ein. Zwischen dem bei Kiruna<br />
gelegenen Abzweig Råtsi und dem Erzgrubenbahnhof<br />
in Svappavaara führten die Schwedischen<br />
Staatsbahnen bereits 1998 die AT-Speisung mit AC<br />
30/15 kV 16,7 Hz ein [1; 2]. Es folgten die Strecken<br />
der Erzbahn zwischen Luleå − Boden − Kiruna und<br />
Stenbacken, der Happarandabahn zwischen Boden<br />
und Happaranda sowie der Bottniabahn zwischen<br />
Kramfors − Örnsköldsvik − Umeå und weitere. Die<br />
derzeit mit AT gespeisten Strecken sind im Bild 1<br />
dargestellt. Seit 1998 wurden die neu elektrifizierten<br />
Strecken der Bottniabanan Kramfors − Umeå als<br />
auch der Happarandabanan Boden − Happaranda<br />
konsequent mit der AT-Speisung ausgerüstet. Die<br />
Streckenabschnitte Mjölby − Nässjö und Åstorp −<br />
Hässleholm der Södra Stambanan folgten im F<strong>eb</strong>ru-<br />
282 112 (2014) Heft 5
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
ar 2014 beziehungsweise im September 2013. Der<br />
Abschnitt Laxå – Älgarås der Vestra – Stambanan<br />
wird gegenwärtig umg<strong>eb</strong>aut (Bild 1).<br />
2 Aufbau und Wirkungsweise der<br />
AT-Bahnstromversorgung<br />
Bodø<br />
Narvik<br />
Stenbacken<br />
Riksgränsen<br />
Kiruna<br />
Gällivare<br />
Finnland<br />
Svappavaara<br />
Bei dieser Speiseart sind die Autotransformatoren<br />
(AT) in rund 10 km Abstand an der Strecke angeordnet.<br />
Die AT sind Spartransformatoren bestehend<br />
aus einer Wicklung mit einer Mittelanzapfung, an<br />
die der Rückleiter und die Verbindung zu den Schienen<br />
angeschlossen sind. Die äußeren Anschlüsse<br />
des AT führen zum Positiv- und Negativfeeder. Zwischen<br />
der Mittelanzapfung und den äußeren Anschlüssen<br />
sind jeweils 15 kV Spannungsunterschied<br />
vorhanden und zwischen den äußeren Anschlüssen<br />
30 kV Spannungsunterschied. N<strong>eb</strong>en den Vorteilen<br />
der geringen Stromstärken, geringen Spannungsfälle,<br />
geringeren Strömen zwischen Unterwerk und<br />
AT im Gleis und damit im Erdreich sowie geringerer<br />
Beeinflussung benachbarter Leitungen besitzt diese<br />
Speiseart aber auch den Nachteil der zweipoligen<br />
Ausführung der Schaltanlagen. Das Prinzip der<br />
Autotransformatoren wird für alle Wechselstrombahnen<br />
vorteilhaft angewendet, in denen die Leistungszuführung<br />
mit Hochspannungsleitungen zur<br />
Bahnstrecke Probleme bereitet [3].<br />
Im Vergleich zur einfachen Speisung der Oberleitung<br />
lassen sich bei der AT-Speisung bei gleicher<br />
Speiselänge entweder mehr Züge oder Züge mit<br />
erhöhtem Leistungsbedarf bei gleichbleibender<br />
Anzahl fahren oder die Anzahl der Speisepunkte<br />
bei gleichbleibendem Energi<strong>eb</strong>edarf verringern.<br />
Der schwedische Infrastrukturbetreiber nutzt bei<br />
der Umrüstung der Strecken in Schweden das<br />
Prinzip der (unechten) AT-Speisung, bei der in den<br />
Umrichterwerken (Urw) und Umformerwerken (Ufw)<br />
die 15-kV-Sammelschiene konventioneller Art mit<br />
1 AC 15 kV 16,7 Hz beibehalten wird. Die Transformierung<br />
auf AC 30/15 kV 16,7 Hz geschieht in<br />
den AT-Stationen, die sich in unmittelbarer Nähe<br />
des speisenden Urw oder Ufw befinden oder auch<br />
weiter entfernt angeordnet sind. Durch die erste<br />
AT-Station aus Richtung des Urw und Ufw gesehen<br />
entstehen die für die Zweispannungsspeisung typischen<br />
30 kV Spannung zwischen dem Positivfeeder<br />
und dem Negativfeeder als auch 15 kV Spannung<br />
Bild 1:<br />
Mit BT- und AT-Stromversorgung elektrifizierte Bahnstrecken<br />
in Schweden; schwarz mit BT-Stromversorgung elektrifizierte<br />
Strecken, blau mit BT- und AT-Stromversorgung elektrifizierte<br />
Strecken, rot bereits auf AT-Stromversorgung umg<strong>eb</strong>aute<br />
Strcken, grün Strecken derzeit im Umbau auf AT-Stromversorgung<br />
(Grafik: Autoren).<br />
112 (2014) Heft 5<br />
Norwegen<br />
Mo i Rana<br />
Trondheim<br />
Järpen<br />
Storlien<br />
Lillehammer<br />
Oslo<br />
Moss<br />
Elverum<br />
Hamar<br />
Arvika<br />
Halden<br />
Ed<br />
Göt<strong>eb</strong>org<br />
Falkenberg<br />
Kopenhagen<br />
Dänemark<br />
Kil<br />
Mora<br />
Jörn<br />
Bastuträsk<br />
Murjek<br />
Haparanda<br />
Boden<br />
Nyfors<br />
Luleå<br />
Piteå<br />
Lycksele<br />
Hällnäs<br />
Vindeln<br />
Vännäs<br />
Umeå<br />
Hörnefors<br />
Mellansel Nordmaling<br />
Husum<br />
Östersund Långsele<br />
Örnsköldsvik<br />
Brunflo<br />
Långsele<br />
Bräcke<br />
Härnösand<br />
Ånge Timrå<br />
Sundsvall<br />
Gnarp<br />
Ljusdal<br />
Järvsö<br />
Bollnäs<br />
Rättvik<br />
Leksand<br />
Hundiksvall<br />
Söderhamm<br />
Ljusne<br />
Gävle<br />
Borlänge<br />
Kongsvinger<br />
Torsby Ludvika<br />
Avesta Kryb<br />
Sala<br />
Uppsala<br />
Hällefors<br />
Falköping<br />
Helsingborg Åstorp<br />
Schweden<br />
Karlstad<br />
Laxå<br />
Borås<br />
Nässjö<br />
Hallsberg<br />
Vetlanda<br />
Berga<br />
Alvesta<br />
Halmstad<br />
Älmhult<br />
Malmö<br />
Trell<strong>eb</strong>org<br />
Mjölby<br />
Norköping<br />
Linköping<br />
Västervik<br />
Oskarshamn<br />
Kalmar<br />
Emmaboda<br />
Hässleholm<br />
Karlskrona<br />
Simrishamn<br />
Stockholm<br />
Nynäshamn<br />
283
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
3<br />
1<br />
2<br />
2 Negativfeeder 2 Stromrichtung<br />
2<br />
30 kV<br />
Oberleitung<br />
4<br />
Rückleiter<br />
Schienen<br />
I = 0<br />
15 kV<br />
I = 0<br />
Erdungskabel<br />
Grenze BT-Speisung Grenze AT-Speisung<br />
Rückleiter<br />
Oberleitungsmast<br />
Bild 2:<br />
Schematischer Aufbau der Speisung mit Autotransformatoren [1] (Grafik: Autoren).<br />
1 Saugtransformator<br />
3 Speiseleitung vom Umformerwerk<br />
2 Autotransformator<br />
4 Speiseleitung zum Umformerwerk<br />
9,30<br />
m<br />
7,30<br />
6,50<br />
5,50<br />
h SO<br />
2,00<br />
0,00<br />
Oberleitungsbereich<br />
Lichtraumprofil<br />
Stromabnehmerbereich<br />
Zaun<br />
-2,00 2,00<br />
isolierte Schiene<br />
-4,00 -2,00 0,00 2,00 m 4,00<br />
Bild 3:<br />
Vertikale Position h SO und horizontale Position a m der Leitungskomponenten der AT-<br />
Speisung und Oberleitungs- und Stromabnehmerbereich [1] (Bild: Autoren).<br />
1 Negativfeeder<br />
2 Rückleiter<br />
3 Positivfeeder<br />
4<br />
5<br />
a m<br />
geerdete Schiene<br />
4 Tragseil<br />
5 Fahrdraht<br />
zwischen Oberleitung und Schiene (Bild 2). Die jeweils<br />
erste AT-Station vom Urw oder Ufw aus gesehen<br />
speist die Strecke mit AC 30/15 kV 16,7 Hz.<br />
Die Energie wird zwischen Ufw/Urw auf der 15 kV<br />
Ebene <strong>über</strong> die Oberleitung oder geg<strong>eb</strong>enenfalls<br />
<strong>über</strong> eine Speiseleitung <strong>über</strong>tragen. Die folgenden<br />
3<br />
2<br />
1<br />
1<br />
AT-Stationen sind im Abschnitt mit rund 10 km,<br />
bei der BT-Speisung in rund 5 km, angeordnet und<br />
entnehmen die Energie aus der Zweispannungs<strong>über</strong>tragung<br />
für die Speisung der Oberleitung.<br />
In Schweden werden auf den <strong>über</strong> AT versorgten<br />
Strecken <strong>über</strong>wiegend Transformatoren mit 5 MVA<br />
Scheinleistung eingesetzt, wodurch sich Typenvielfalt<br />
und Kosten verringern lassen. Wenn der<br />
größte Betri<strong>eb</strong>sstrom 600 A <strong>über</strong>steigt, nutzt Trafikverket<br />
zwei Autotransformatoren je AT-Station.<br />
Ein 5-MVA-Transformator kann bis zu 15 Minuten<br />
606 A Betri<strong>eb</strong>sstrom führen, was bei den jeweils<br />
ersten AT-Stationen in der Nähe eines speisenden<br />
Ufw oder Urw eintreten kann. Auch die Höhe des<br />
Kurzschlussstromes kann die Verdopplung der AT<br />
bedingen. Der Aufbau der in Schweden verwendeten<br />
AT-Speisung ist im Bild 2 dargestellt. Der<br />
Negativ-Feeder, in Schweden als ATL bezeichnet,<br />
wird als Freileitung ausgeführt und besteht aus jeweils<br />
zwei Leitern AL 212 mm 2 . Die Verstärkungsleitung,<br />
in Schweden mit Fö-Lina bezeichnet, ist in<br />
rund 300 m Abständen mit zwei flexiblen 70 mm 2<br />
Kupferseilen mit der Oberleitung verbunden. Die<br />
Stromrückführung zum Urw oder Ufw <strong>über</strong>nehmen<br />
die Erdschienen des Gleises und/oder die an<br />
den Oberleitungsmasten geführten Rückleiter, in<br />
Schweden als J-lina (Erdseil) bezeichnet [1]. Die<br />
typische Leitungsanordnung zeigt Bild 3. Dort ist<br />
auch der Schutzbereich dargestellt. Die Vorteile<br />
der AT-Speisung führten beim Infrastrukturbetreiber<br />
Trafikverket in Schweden zu der Entscheidung,<br />
mit gleichbleibender Anzahl der vorhandenen Ufw<br />
oder Urw die Leistungsfähigkeit bestehender Strecken<br />
zu verstärken und diese den Anforderungen<br />
der kommenden Jahre anzupassen. Verbunden mit<br />
der ohnehin anstehenden Erneuerung der teilweise<br />
<strong>über</strong>alterten Oberleitungsanlagen geht häufig die<br />
Umrüstung von der BT- zur AT-Speisung einher, vorausgesetzt<br />
dass die Wirtschaftlichkeit für die Umrüstung<br />
geg<strong>eb</strong>en ist.<br />
284 112 (2014) Heft 5
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
14<br />
13<br />
12<br />
Mjölby<br />
Lindekullen<br />
Boxholm<br />
Sommen Tranås<br />
Gripenberg<br />
Frinnaryd<br />
Rallingsås<br />
Flisby Vimnarp Nässjö<br />
4 x 5 2 x 5 2 x 5 2 x 5 4 x 5 2 x 5 2 x 5 4 x 5 4 x 5 2 x 5 4 x 5<br />
269,966 269,388 277,440 286,975 297,100 306,800 314,300 321,000332,000 343,090 348,350<br />
5<br />
6 15<br />
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2<br />
30 kV<br />
7<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11<br />
Bild 4:<br />
Schaltschema eines Gleises der zweigleisigen Strecke Mjölby – Nässjö [5] (Grafik: Autoren).<br />
1 Speiseleitung vom Umrichterwerk Nässjö<br />
9 Rückleiter<br />
2 Autotransformator<br />
10 Erdungskabel zwischen Mast und Schienen<br />
3 Oberleitung<br />
11 Oberleitungsmast<br />
4 Positivfeeder<br />
12 Kilometerstation<br />
5 Negativfeeder<br />
13 Scheinleistung der AT-Stationen in MVA<br />
6 Rückleiter zum Umformerwerk Mjölby<br />
14 AT-Standort<br />
7 Speiseleitung vom Umformerwerk Mjölby<br />
15 Rückleiter zum Umrichterwerk Nässjö<br />
8 Schienen<br />
4<br />
3<br />
1<br />
15 kV<br />
3 Errichtung der AT-Speisung auf<br />
der Strecke Mjölby – Nässjö<br />
Die eingleisige Strecke Mjölby – Nässjö, 1933 im<br />
Rahmen der <strong>Elektrifizierung</strong> Trell<strong>eb</strong>org – Stockholm<br />
auf den elektrischen Betri<strong>eb</strong> umgestellt, erfuhr die<br />
letzte Erneuerung der Oberleitung mit einem Fahrdrahttausch<br />
und dem Umbau der Ausleger zwischen<br />
1973 und 1975. Eine geplante 132-kV-16,7-<br />
Hz-Bahnstromleitung vom Ufw Norrköping nach<br />
Mjölby zur Verbesserung der Speiseverhältnisse<br />
war planrechtlich wegen der Leitungsführung<br />
abseits der Bahntrasse nicht durchführbar. Durch<br />
dieses Hindernis und wegen des hohen Alterungsgrades<br />
der vorhandenen Oberleitungsanlage entschied<br />
Banverket, die Strecke von BT- auf AT-Speisung<br />
umzurüsten. Anlässlich dieser Maßnahme zur<br />
Leistungserhöhung plante Banverket gleichzeitig<br />
die Kompletterneuerung der Oberleitungsanlage.<br />
Bis zu diesem Zeitpunkt hatte der <strong>über</strong>wiegende<br />
Teil der vorhandenen Oberleitungsmasten rund 80<br />
Jahre Standzeit erreicht. Die Planung der Oberleitungsanlage,<br />
durch die Firma Rejlers ausgeführt,<br />
war die Grundlage der Ausschreibung für die<br />
Errichtung der Oberleitungsanlage. Im Dezember<br />
2010 erhielt SPL-Powerlines Sverige AB den<br />
Zuschlag für die Montage der Anlage. Die Mastgründungen<br />
schri<strong>eb</strong> Trafikverket, wie in Schweden<br />
üblich, als Bauleistung getrennt von der Oberleitungsanlage<br />
aus. Diese Tiefbauleistung führte die<br />
Firma BCA Trell<strong>eb</strong>org vor der Oberleitungsmontage<br />
von 2010 bis 2011 aus.<br />
Die Strecke Mjölby − Nässjö, Bestandteil der<br />
Södra-Stambanan von Malmö nach Stockholm als<br />
deren südlicher Streckenteil (Bild 1), ist die am<br />
stärksten belastete Strecke im schwedischen Netz.<br />
N<strong>eb</strong>en dem Fernverkehr der Relation Stockholm<br />
− Malmö − Kopenhagen spielt der Güterverkehr<br />
eine wichtige Rolle. Auf der 84 km langen zweigleisigen<br />
Strecke Nässjö − Mjölby befinden sich<br />
zehn Bahnhöfe oder Überleitstellen. Wegen des<br />
durchschnittlichen 10 km Abstandes zwischen<br />
diesen Betri<strong>eb</strong>sstellen, wurden in den Bahnhöfen<br />
und Überleitstellen sowie an den Bahnhofsköpfen<br />
Nässjö und Mjölby AT-Stationen errichtet. Das<br />
Schaltschema der Strecke Nässjö − Mjölby ist in<br />
Bild 4 dargestellt. Der Umbau der Oberleitungsanlage<br />
begann im Juli 2011 und wurde im Dezember<br />
2013 abgeschlossen.<br />
Die AT-Stationen und elektrische und bauliche<br />
Anlagen wie Transformatoren, Erdungsanlage,<br />
wurden gesondert geplant und ausgeschri<strong>eb</strong>en.<br />
Der Auftragg<strong>eb</strong>er Trafikverket koordinierte bei der<br />
Bauausführung zwischen den Bauausführenden der<br />
Oberleitungsanlage und den AT-Stationen. Im Zeitraum<br />
Januar bis F<strong>eb</strong>ruar 2014 wurde die bestehende<br />
BT-Speisung auf die neue AT-Speisung schrittweise<br />
umgeschaltet und am 20.02.2014 beendet.<br />
Dabei wurden je Gleis in rund 10 km bis 15 km<br />
langen Abschnitten jeweils zwei bis drei BT außer<br />
Betri<strong>eb</strong> genommen und die AT-Speisung in Betri<strong>eb</strong><br />
gesetzt. Als nächster Schritt folgte im gleichen Abschnitt<br />
des Nachbargleises die Umschaltung, um<br />
den Zeitraum eines N<strong>eb</strong>eneinanders von BT- und<br />
AT-Speisung im jeweiligen zweigleisigen Abschnitt<br />
zeitlich zu begrenzen. Die Umschaltungen dauerten<br />
je nach Länge der Abschnitte 24 oder auch 48<br />
Stunden.<br />
112 (2014) Heft 5<br />
285
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
14 Hässleholm<br />
13<br />
12<br />
7<br />
1<br />
2 x 5 MVA<br />
0,500<br />
2<br />
Tyringe<br />
Västra<br />
Torup<br />
5 MVA 5 MVA<br />
10,235 17,881<br />
Perstorp Hyllstofta Klippan<br />
5 MVA<br />
24,640<br />
5 MVA<br />
31,618<br />
5 MVA<br />
40,350<br />
2 2 2 2 2 2<br />
5<br />
30 kV<br />
Kärr<strong>eb</strong>erga<br />
(Åstorp)<br />
2 x 5 MVA<br />
50,660<br />
2 2<br />
15<br />
3<br />
6 6<br />
10<br />
11<br />
BT-Speisung AT-Speisung<br />
8<br />
9<br />
4<br />
3<br />
15 kV<br />
AT-Speisung BT-Speisung<br />
Bild 5:<br />
Schaltschema der Strecke Hässleholm – Kärr<strong>eb</strong>erga (Åstorp) [5] (Grafik: Autoren).<br />
1 Saugtransformator<br />
9 Rückleiter<br />
2 Autotransformator<br />
10 Erdungskabel zwischen Mast und Schienen<br />
3 Oberleitung<br />
11 Oberleitungsmast<br />
4 Positivfeeder<br />
12 Kilometerstation<br />
5 Negativfeeder<br />
13 Scheinleistung der AT-Stationen<br />
6 Rückleiter<br />
14 AT-Standort<br />
7 Speiseleitung vom Umformerwerk Hässleholm<br />
15 Rückleiter zum Umrichterwerk Åstorp<br />
8 Schienen<br />
4 Errichtung der AT-Speisung auf<br />
der Strecke Hässleholm – Åstorp<br />
Die Strecke Hässleholm – Åstorp, bereits 1943 auf<br />
den elektrischen Betri<strong>eb</strong> umgestellt, war für den<br />
30 km westlich von Åstorp gelegenen Fährhafen Helsingborg<br />
ein wichtiges Verbindungsglied im Verkehr<br />
zwischen Schweden und Dänemark und zum europäischen<br />
Kontinent. Eine Modernisierung der Oberleitung<br />
mit neuen Auslegern und Kettenwerken fand<br />
zwischen 1966 und 1968 statt. Eine Erneuerung der<br />
vorhandenen, elektrischen Ausrüstung sowie Erhöhung<br />
der elektrischen Leistungsfähigkeit der Strecke,<br />
besonders wegen des erwarteten ansteigenden Verkehrsaufkommens<br />
im Raum Malmö – Skåne, waren<br />
daher notwendig.<br />
Der zweigleisige Ausbau der Västkustbanan sowie<br />
die Ausweitung des Regionalverkehrs im Raum<br />
Skåne machen den Ausbau des Umrichterwerkes<br />
Åstorp auf 48 MVA Leistung erforderlich. Bis zur<br />
Fertigstellung der neuen Anlage werden die alten<br />
Umrichter durch eine mobile Umformerstation unterstützt.<br />
Die Strecke Hässleholm – Åstorp wurde<br />
wegen der kompletten Renovierung auf AT-Speisung<br />
umgestellt.<br />
Die Ausschreibung für das Projekt nahm Trafikverket<br />
im Zusammenhang mit dem Projekt Mjölby −<br />
Nässjö als Teilprojekt vor. Im Dezember 2010 erhielt<br />
SPL Powerlines Sverige AB den Auftrag.<br />
Bild 5 zeigt das Schaltschema der 54 km langen<br />
eingleisigen der Strecke Hässleholm – Åstorp mit<br />
acht Zwischenbahnhöfen und si<strong>eb</strong>en AT-Stationen.<br />
Zweipolige, handbetri<strong>eb</strong>ene Trennschalter<br />
Zweipoliger, ferngesteuerter Trennschalter<br />
Positivfeeder<br />
Negativfeeder<br />
Kvidinge Gleis 2<br />
Rückleiter AL 212 mm 2<br />
Einpoliger, ferngesteuerter Trennschalter<br />
Åstorp<br />
Gleis 1<br />
lsolierende Oberlappung<br />
lsolierte Kabel zum Erdungsschrank und<br />
weiter zu den Schienen des Gleises<br />
mit AL 5 x 75 mm 2 (ALMGST 75)<br />
Weichennummer<br />
Signal Oberleitung<br />
Autotransformatoren je 5 MVA<br />
Bild 6:<br />
Schaltplan des Bahnhofs Kärr<strong>eb</strong>erga auf der Strecke Hässleholm – Åstorp [5] (Grafik: Autoren).<br />
286 112 (2014) Heft 5
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
Der umg<strong>eb</strong>aute Streckenabschnitt mit der modernisierten<br />
Oberleitungsanlage, in zweimal vier<br />
Monate langen Vollsperrungen im Sommer 2012<br />
und 2013 durchgeführt, ging am 23.08.2013 mit<br />
AT-Speisung in Betri<strong>eb</strong>. Wegen der sich nun geänderten<br />
Streckenimpedanz des Streckenabschnittes<br />
waren lediglich die Schutzeinstellungen in den Urw<br />
Hässleholm und Ufw Åstorp anzupassen. Bild 6 zeigt<br />
den Schaltplan des Bahnhofs Kärr<strong>eb</strong>erga auf der<br />
Strecke Hässleholm – Åstorp. Im Vergleich zum Abschnitt<br />
Mjölby – Nässjö ließ sich die Umstellung auf<br />
den AT-Betri<strong>eb</strong> wegen der längeren Vollsperrung der<br />
eingleisigen Strecke in einem Schritt ohne Zwischenzustände<br />
durchführen.<br />
5 Merkmale der ausgeführten<br />
Oberleitungsanlage<br />
Die Oberleitung auf dem zweigleisigen Streckenabschnitt<br />
Mjölby – Nässjö ist für 200 km/h Fahrgeschwindigkeit<br />
ausgelegt. Die Bauart SYT 15/15 mit<br />
separat 15 kN Zugkraft nachgespannten Tragseilen<br />
und Fahrdrähten nutzt 18 m lange Y-Beiseile. Die<br />
Nachspannungen und Streckentrennungen sind<br />
fünffeldrig ausgeführt. Auf kurvenreichen Streckenabschnitten<br />
mit Radien unter 1200 m wird die<br />
Oberleitungsbauart SYT 9.8/9.8 verwendet. Tragseil<br />
und Fahrdraht werden gemeinsam mit Doppelh<strong>eb</strong>el<br />
nachgespannt, so dass jeweils 9,8 kN Zugkraft auf<br />
Tragseil und Fahrdraht wirken. Diese Bauart nutzt<br />
14 m lange Y-Beiseile; die Überlappungen sind dreifeldrig<br />
ausgeführt.<br />
Der durchgängige Einbau der 18 m langen Y-<br />
Beiseile entsprechend dem schwedischen Regelwerk<br />
zeigte sich besonders im Kurvenbereich als problematisch,<br />
da die 18 m langen Y-Beiseile im Bereich von<br />
Bögen zu lang waren, den Fahrdraht im Stützpunktbereich<br />
hochzogen und die geplante Systemhöhe<br />
verringerten. An diesen Stellen waren nach dem Einbau<br />
des Y-Beiseils die Systemhöhen zu korrigieren.<br />
Die Erfahrungen aus Deutschland zur Abhängigkeit<br />
zwischen Y-Beiseillänge und dem Gleisradius waren<br />
beim schwedischen Infrastrukturbetreiber Trafikverket<br />
noch nicht Bestandteil des Regelwerks.<br />
Die parallel zum Kettenwerk geführte Verstärkungsleitung,<br />
in Schweden als Fö-lina bezeichnet,<br />
bildet zusammen mit dem Kettenwerk den Positivfeeder<br />
der AT-Speisung. Sie wird im 300-m-Abstand<br />
mit jeweils zwei flexiblen 70 mm 2 Kupferseilen mit<br />
dem Kettenwerk quergekuppelt. Diese Stromverbinder,<br />
anders als die freihängende Bauweise in<br />
Deutschland, sind am oberen Auslegerrohr befestigt<br />
und von dort zum Tragseil geführt. Die zweipoligen,<br />
ferngesteuerten Bahnhofstrennschalter im Bild 6<br />
können den Positivfeeder und den Negativfeeder<br />
jeweils längstrennen.<br />
112 (2014) Heft 5<br />
Die Rückleiter, möglichst ohne Unterbrechungen<br />
an den Brücken und Trennschaltern, sind<br />
durchgängig mit 20 N/mm 2 Zugspannung verlegt<br />
und an den Endpunkten abgespannt. Im 300-m-<br />
Abstand verbinden jeweils zwei blanke 50-mm 2 -<br />
Kupferdrähte die Masten mit der Erdschiene des<br />
Gleises. An diesen Stellen bestehen auch Gleisquervermaschungen<br />
mit gleichem Kupferdrahtmaterial.<br />
Kabelschuhe und Schraubverbindungen befestigen<br />
die Erdungskabel am Mast, Pinlötverbindungen an<br />
den Erdschienen. Derzeit gibt es in Schweden Bemühungen,<br />
die Anschlüsse der Erdungsleitungen an<br />
der Schiene mit den in Deutschland verwendeten<br />
Schienenkontaktanschlüssen vorzunehmen. Wegen<br />
der in Südschweden häufigen Kupferdi<strong>eb</strong>stähle<br />
plant Trafikverket die in Deutschland verwendeten<br />
Kupfer-Substitutionsmaterialien zu verwenden.<br />
Wichtige Merkmale der ausgeführten Oberleitungsanlage<br />
sind in Tabelle 1 dargestellt.<br />
Der Negativfeeder der AT-Speisung besteht aus<br />
zwei Freileitungsseilen, in Schweden als ATL bezeichnet.<br />
Der Positivfeeder setzt sich aus dem Kettenwerk<br />
und der Verstärkungsleitung zusammen. Zur<br />
Reduzierung von Schienenpotenzialen, induzierten<br />
Störungen und Sicherstellung des Rückstromkreises<br />
wird ein zusätzlicher Rückleiter verlegt. Alle Leiter<br />
TABELLE 1<br />
Wesentliche Eigenschaften der Oberleitungsbauart Typ SYT 15/15 und<br />
SYT 9.8/9.8.<br />
Einheit SYT 15/15 SYT 9.8/9.8<br />
Fahrdrahttyp AC 120 CuAg AC 100 Cu<br />
Zugkraft kN 15 9,8<br />
Tragseiltyp Bz II 70 Cu 70<br />
Zugkraft kN 15 9,8<br />
Y-Beiseil Bz II 35 Bz II 35<br />
Zugkraft kN 2,8 2,0<br />
Länge m 18 14<br />
Hänger Bz II 12 Bz II 12<br />
Systemhöhe m 1,80 1,55<br />
Fahrdrahtseitenlage m ± 0,30 ± 0,30<br />
Fahrdrahthöhe 5,50 5,50<br />
Größte Nachspannlänge m 1 200 1 320<br />
Nachspannung fünffeldrig dreifeldrig<br />
Streckentrennung fünffeldrig dreifeldrig<br />
Negativfeeder 2 x Al 212 2 x Al 212<br />
Zugspannung N/mm 2 40 40<br />
Verstärkungsleitung 1 x Al 212 1 x Al 212<br />
Zugspannung N/mm 2 40 40<br />
Rückleiter<br />
1 x Al 212<br />
Zugspannung N/mm 2 20<br />
1 x Al 212<br />
20<br />
Auslegerrohre Stahl Ø 42 Stahlrohr Ø 42 und Ø 26<br />
Masten<br />
U160 8,1 m<br />
U200 9,0 m<br />
U160 8,1 m<br />
U200 9,0 m<br />
287
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
4<br />
4 4<br />
4<br />
4<br />
4<br />
3<br />
3 3<br />
2<br />
1<br />
3<br />
2<br />
1<br />
Bild 7:<br />
Anordnung der Oberleitung und <strong>Bahnen</strong>ergieleitungen am<br />
Oberleitungsmast auf der Strecke Mjölby – Lindekullen (Foto:<br />
Autoren).<br />
1 Rückleiter<br />
2 Positivfeeder (Verstärkungsleitung, F-Lina)<br />
3 Negativfeeder<br />
4 Versorgungsleitung 3 mal 10 kV 50 Hz<br />
Bild 8:<br />
Anordnung der Oberleitung und <strong>Bahnen</strong>ergieleitungen am<br />
Oberleitungsmast auf der Strecke Mjölby – Lindekullen (Foto:<br />
Autoren).<br />
1 Rückleiter<br />
2 Positivfeeder (F-Lina)<br />
3 Negativfeeder<br />
4 Versorgungsleitung 3 mal 10 kV 50 Hz<br />
Bild 9:<br />
BT-Speisung alt und AT-Speisung neu gemeinsam auf der Strecke Mjölby – Lindekullen;<br />
linkes Gleis: noch vorhandene BT-Speisung mit 2 Boosterrückleitungen 2Å-lina und altem<br />
Kettenwerk; rechtes Gleis: neue AT-Speisung vorbereitet mit Rückleiter an der rechten<br />
Mastseite unten, zwei Negativfeeder in der Mitte der rechten Mastseite und einem Positivfeeder<br />
innerhalb des Auslegers (Foto: Autoren).<br />
werden an den Masten geführt (Bild 3 und 7). Trafikverket<br />
nutzt für neue Oberleitungsanlagen <strong>über</strong>wiegend<br />
8,1 m lange Flachmasten mit U160-Profilen,<br />
auch 9,0 m lange mit U200-Profilen. Die längeren<br />
U200-Masten werden bei Mitführung von Versorgungsleitungen<br />
eingesetzt. Die Leiter bestehen aus<br />
Aluminium-Seilen mit 212 mm 2 Querschnitt. Bild 7<br />
zeigt die Standardanordnung der Leitungen am<br />
Oberleitungsmast. Schränken elektrische Abstände<br />
zu Hindernissen die Verlegung der Negativfeeder<br />
auf der Mastaußenseite ein, tragen lange Traversen<br />
auf der gleiszugewandten Seite des Mastes die Negativfeeder<br />
(Bild 8). Unter Brücken werden die Negativfeeder<br />
verkabelt, die Verstärkungsleitung endet<br />
vor und hinter der Brücke und erhält jeweils vor und<br />
hinter der Brücke einen Anschluss zum Kettenwerk.<br />
Bild 9 zeigt einen Streckenabschnitt mit BT-Speisung<br />
links im Bild und der neuen AT-Speisung rechts im<br />
Bild. In Bahnhöfen mit mehr als zwei Gleisen tragen<br />
Konsolen auf den Jochen die Leitungen (Bilder 10<br />
und 11). Die die Oberleitung des jeweiligen Gleises<br />
speisenden Leitungen sind <strong>über</strong> dem betreffenden<br />
Gleis auf dem Joch angeordnet.<br />
288 112 (2014) Heft 5
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
Bild 10:<br />
Anordnung der Oberleitung und <strong>Bahnen</strong>ergieleitungen auf<br />
einem Joch im Bahnhof Tranås; oben am Jochaufsatz: zwei<br />
Negativfeeder, unten am Jochaufsatz: je ein Positivfeeder (Verstärkungsleiter)<br />
und Rückleiter (Foto: Autoren).<br />
Bild 6 zeigt das Schema dieser Oberleitungsschaltung<br />
im Bahnhof Kärr<strong>eb</strong>erga. Die elektrische Trennung<br />
der Kettenwerke der freien Strecke von denen<br />
des Bahnhofes realisieren die zweipoligen, fernbedienbaren<br />
Trennschalter. Die Speisung von der AT-Station<br />
zu Negativfeeder, Positivfeeder und Oberleitung<br />
lässt sich mit zweipoligen, handbedienbaren Trennschaltern<br />
unterbrechen. Auf zweigleisigen Strecken<br />
verbinden im Bahnhofsbereich zweipolige Querkuppeltrennschalter<br />
die Leitungen der beiden Gleise.<br />
Die vorgefertigten AT-Stationen mit 5 MVA Scheinleistung<br />
je Transformator stehen auf Betonfundamenten<br />
in der Nähe des Gleises (Bild 12). Die Kabel<br />
für die Verbindung der AT-Station mit Negativ- und<br />
Positivfeeder sind im Boden verlegt. Die zweipoligen<br />
Trennschalter sind auf dem Oberleitungsmast an der<br />
Einspeisestelle montiert oder an der jeweils ersten und<br />
letzten AT-Station auf gesonderten Masten (Bild 12).<br />
Bild 13 zeigt das Erdungsschema einer AT-Station.<br />
Erdverlegte 75-mm 2 -Aluminiumkabel (ALMGST<br />
75 mm 2 ) verbinden die Mittelanzapfung der AT mit<br />
der Erdschiene des Gleises sowie mit der Potentialausgleichsschiene<br />
der AT-Trafostation. Die Anschlüsse<br />
der Rückleitungen an den Schienen bei der AT-<br />
Station in Nässjö sind aus Bild 14 ersichtlich.<br />
6 Errichtung der<br />
Oberleitungsanlage<br />
Im Juli 2011 begann der Umbau der bestehenden<br />
Oberleitungsanlage auf dem zweigleisigen Abschnitt<br />
Mjölby – Nässjö. Die Oberleitungsfundamente und<br />
Erdungsanschlüsse am Gleis waren bereits im Vorlauf<br />
errichtet und nicht Bestandteil des SPL-Auftrags.<br />
Für den Umbau der Oberleitungsanlage auf dem<br />
eingleisigen Streckenabschnitt Hässleholm – Åstorp<br />
sperrte Trafikverket die Strecke jeweils im Zeitraum<br />
Juni bis September 2012 und Mai bis August 2013<br />
voll. Im zweigleisigen Streckenabschnitt Mjölby<br />
– Nässjö war der Umbau der Oberleitungsanlage<br />
in Sperrpausen einzelner Gleisabschnitte geplant.<br />
Dazu wurde jeweils ein Gleis der zweigleisigen Strecken<br />
zwischen zwei Bahnhöfen oder innerhalb eines<br />
Bahnhofes für jeweils rund zwei bis drei Wochen gesperrt,<br />
sodass die bestehende Oberleitungsanlage<br />
Bild 11:<br />
Anordnung von Querkuppeltrennschaltern mit Positivfeeder und Negativfeeder an Jochen<br />
im Bahnhof Tranås; Querkuppeltrennschalter X1 und X2 an den Mastspitzen des rechten<br />
beziehungsweise linken Mastes, Einspeisungen und Verbindungen sind zum großen Teil<br />
verkabelt; die Kabel sind auf dem Joch zu erkennen (Foto: Autoren).<br />
Bild 12:<br />
AT-Station im Bahnhof Nässjö mit 4 x 5 MVA Transformatoren<br />
mit zwei Aufführungsmasten für die Positiv- und Negativfeeder<br />
mit den dazugehörigen Trennschaltern (Foto: Autoren).<br />
112 (2014) Heft 5<br />
289
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
AT-Station<br />
AT1/269N<br />
AT-Station<br />
AT2/269U<br />
269E603J:1-2 (1)<br />
269E605J:1-4 (2)<br />
269E601J:1-4 (2)<br />
269E604J:1-5 (2)<br />
Mast St 269-9<br />
Gleisdurchführung<br />
Hauptgleis<br />
Erdungsschiene<br />
Gleis 2<br />
Mjölby<br />
Boxholm<br />
N<strong>eb</strong>engleis<br />
Erdungsschiene<br />
Gleis 1<br />
269E602J:1-5 (2)<br />
Mast St 269-9a<br />
Bild 13:<br />
Erdungsschema für die AT-Station in Lindekullen [5]. (Grafik: Autoren)<br />
1 zwei blanke Kupferseile mit 50 mm 2 Querschnitt<br />
2 vier Aluminiumkabel mit Isolierung mit 75 mm 2 Querschnitt<br />
Bild 14:<br />
Anschlüsse der Rückleitungan den Schienen bei der AT-Station<br />
in Nässjö (Foto: Autoren).<br />
zurückg<strong>eb</strong>aut und die neue Anlage errichtet werden<br />
konnte. Der zeitliche Ablauf war exakt einzuhalten.<br />
Zwischen den einzelnen Etappen hatte Trafikverket<br />
keine Pufferzeiten vorgesehen, sodass nach Inbetri<strong>eb</strong>nahme<br />
eines umg<strong>eb</strong>auten Streckenabschnittes<br />
unmittelbar der Umbau des nächsten Abschnittes<br />
folgte. Mit durchgängig 20-Stunden-Schichten vom<br />
Juli 2011 bis Dezember 2013 konnte diesen Anforderungen<br />
entsprochen werden.<br />
Konnte auf dem eingleisigen Streckenabschnitt<br />
Hässleholm – Åstorp die neue Oberleitungsanlage<br />
gleichzeitig mit der AT-Speisung in Betri<strong>eb</strong> gehen,<br />
so waren auf dem zweigleisigen Streckenabschnitt<br />
Mjölby – Nässjö Zwischenbauzustände von dem<br />
noch vorhandenen BT- auf den neuen AT-Betri<strong>eb</strong><br />
notwendig. Der neu errichtete Negativfeeder diente<br />
bis zur endgültigen Umschaltung vom BT- auf<br />
den AT-Betri<strong>eb</strong> als Boosterrückleitung. Bild 15 zeigt<br />
einen noch vorhandenen Boostertransformator.<br />
Um diese durchgängig zwischen den noch vorhandenen<br />
BT-Abschnitten betreiben zu können, waren<br />
an den Bahnhofs- oder Längstrennschaltern zwischenzeitlich<br />
Überbrückungsverbinder einzubauen,<br />
da sonst ein geöffneter Bahnhofstrennschalter<br />
die Boosterrückleitung hätte unterbrechen können.<br />
Weiterhin war eine Lösung erforderlich, um<br />
die räumliche Trennung der noch vorhandenen<br />
BT zu den neuen Standorten der Oberleitungs<strong>über</strong>lappungen<br />
zu <strong>über</strong>brücken. Dazu sollte nach<br />
der Vorgabe von Trafikverket eine an den Masten<br />
zusätzlich verlegte und an Isolatoren aufgehängte<br />
95-mm²-Kupferleitung die elektrische Verbindung<br />
zwischen der Hochspannungsseite des BT und der<br />
nun weiter entfernt angeordneten Überlappung<br />
herstellen. Würde die neu verlegte Verstärkungsleitung<br />
am Standort des BT an die Hochspannungsseite<br />
des BT angeschlossen, würden die alle 300 m<br />
bestehenden neuen Verbindungen zwischen der<br />
290 112 (2014) Heft 5
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
2014 gingen die AT-Stationen in Betri<strong>eb</strong> und die BT<br />
außer Betri<strong>eb</strong> und wurden zurückg<strong>eb</strong>aut. Die Überbrückungen<br />
der Trennschalterkontakte für den als<br />
Boosterrückleitung genutzten Negativfeeder an den<br />
Bahnhofs- und Längstrennschaltern wurden ausg<strong>eb</strong>aut<br />
und die Leitungen wurden von da an als Negativfeeder<br />
genutzt.<br />
Seit August 2013 werden der Streckenabschnitt<br />
Åstorp – Hässleholm und seit F<strong>eb</strong>ruar 2014 auch<br />
Mjölby – Nässjö mit AT-Speisung betri<strong>eb</strong>en. Erforderliche<br />
Kurzschlussmessungen mit den daraus resultierenden<br />
möglichen Anpassungen der Schutzeinstellungen<br />
folgen demnächst für den Abschnitt<br />
Mjölby – Nässjö.<br />
7 Kontaktkraftmessung<br />
Bild 15:<br />
Boostertransformator auf der Strecke Mjölby – Lindekullen,<br />
BT-System noch als Zwischenlösung bis zum Jahr 2014 in<br />
Funktion (Foto: Autoren).<br />
Verstärkungsleitung und dem Kettenwerk die Wirkung<br />
des BT aufh<strong>eb</strong>en.<br />
Um die Verlegung dieser zusätzlichen Leitung zu<br />
vermeiden, nutzte SPL während der Bauausführung<br />
eine temporäre Schaltung nach Bild 16. Anfang<br />
Nach dem Abschluss der Oberleitungsmontage<br />
führte Trafikverket die Kontaktkraftmessungen mit<br />
dem schwedischen Strix-Messwagen durch. Die<br />
Kontaktkraftmesseinrichtung zeichnet die Fahrdrahthöhe,<br />
die Fahrdrahtseitenlage, die Anpresskraft<br />
des Stromabnehmers, die vertikale Beschleunigung<br />
der Schleifleisten und die Geschwindigkeit des<br />
Messzugs auf (Bild 17). Die aufgezeichneten Daten<br />
beziehen sich auf den Messort, der durch die Darstellung<br />
der Oberleitung mit den Masten im Messschri<strong>eb</strong><br />
gekennzeichnet ist.<br />
Der Messschri<strong>eb</strong> zeigt durchweg gute Erg<strong>eb</strong>nisse.<br />
Es gab keine Auffälligkeiten, die Korrekturen<br />
der Fahrdrahtlage erfordert hätten. Selbst in Weichenverbindungen<br />
zeigten sich befriedigende Erg<strong>eb</strong>nisse,<br />
die mit der tangentialen Bespannung der<br />
Weichen ohne Kreuzung der Fahrdrähte erreicht<br />
wurden. Bei dieser Weichenbespannung berührt die<br />
Wippe des Stromabnehmers beim Durchfahren des<br />
Isolator<br />
Oberleitungsschalter<br />
Positivfeeder-<br />
Leitung<br />
Saugtransformator<br />
Negativfeeder <strong>über</strong>gangsweise<br />
als Rückleiter genutzt<br />
Speisung des<br />
Positivfeeders<br />
frühere Lage der<br />
Nachspannung<br />
Zwischenverankerung<br />
der Leitungen am Mast<br />
Speisung des<br />
Positivfeeders<br />
Mast<br />
Ausleger<br />
Bild 16:<br />
Temporäre Schaltung zum Anschluss der noch vorhandenen Boostertransformatoren. Umbau einer nicht isolierenden Überlappung<br />
in eine isolierende Überlappung durch Ausbau der Stromverbinder (Grafik: Autoren).<br />
112 (2014) Heft 5<br />
291
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
FH<br />
5 600<br />
mm<br />
5 400<br />
400<br />
mm<br />
200<br />
Die Abnahme der Oberleitungsanlage durch den<br />
Auftragg<strong>eb</strong>er beruht im hohen Maße auf die Eigenkontrollen<br />
des Auftragnehmers, die von Beginn<br />
der Errichtung durchgehend durchgeführt<br />
und aufgezeichnet wurden. Es fanden gemeinsame<br />
Begehungen und Befahrungen der Anlage mit<br />
dem Auftragnehmer als Vorbereitung der Abnahme<br />
statt. Der seitens der Trafikverket bestimmte<br />
Abnahmeverantwortliche führte die Endabnahme<br />
durch. Er prüfte die Erg<strong>eb</strong>nisse der Vorabnahmen<br />
und der Kontrollen des Auftragnehmers. Nach der<br />
Endabnahme folgte die Übernahme der Anlage<br />
durch den Auftragg<strong>eb</strong>er, die schriftlich dokumentiert<br />
wurde.<br />
e<br />
F K<br />
a<br />
v<br />
0<br />
-200<br />
-400<br />
120<br />
N<br />
60<br />
0<br />
120<br />
m/s 2<br />
80<br />
40<br />
0<br />
200<br />
km/h<br />
0<br />
100 200 300 400 m 500<br />
s<br />
Bild 17:<br />
Auszug aus einem Kontaktkraft – Messschri<strong>eb</strong> von Mjölby nach Nässjö vom 21.01.2014<br />
(Quelle: Trafikverket).<br />
FH Fahrdrahthöhe<br />
a Beschleunigung<br />
e Fahrdrahtseitenlage<br />
v Fahrgeschwindigkeit<br />
F K Kontaktkraft<br />
s Weg<br />
geraden Hauptgleises den abgehenden Fahrdraht<br />
des Zweiggleises nicht [4]. So <strong>über</strong>schritt die Kontaktkraft<br />
auf der 87 km langen Messtrecke des linken<br />
Gleises in Richtung steigender Kilometrierung gesehen<br />
100 N nur fünfzehnmal.<br />
8 Abnahme und Inbetri<strong>eb</strong>nahme<br />
9 Folgende Projekte<br />
Nach den Abschnitten Mjölby – Nässjö und Hässleholm<br />
– Åstorp plant Trafikverket die Umstellung<br />
für weitere Abschnitte mit BT- auf AT-Speisung. Im<br />
Rahmen des nächsten Projekts wird auf dem rund<br />
130 km langen Abschnitt der West-Stammbahn<br />
zwischen Stockholm und Göt<strong>eb</strong>org der Teilabschnitt<br />
Laxå – Falköping umgestellt werden. Die<br />
Arbeiten dazu haben bereits im Januar 2014 mit<br />
dem ersten Abschnitt Laxå – Älgarås begonnen.<br />
Diese Umstellung wird die Leistungsfähigkeit für<br />
die am stärksten belastete Strecke Stockholm – Göt<strong>eb</strong>org<br />
im schwedischen Netz erhöhen.<br />
Des Weiteren bereitet Trafikverket die Umstellung<br />
des Abschnitts Hässleholm – Lund der Södra Stambana<br />
Stockholm – Malmö vor. Dieser Abschnitt, in<br />
der südschwedischen Provinz Skåne gelegen, weist<br />
bereits jetzt eine <strong>über</strong>durchschnittlich hohe Zugdichte<br />
auf. Die Umstellung auf AT-Speisung und<br />
die Erneuerung der Oberleitungsanlage tragen dem<br />
prognostizierten Ansteigen des Verkehrs im südlichsten<br />
Teil Schwedens <strong>über</strong> die Öresundbrücke<br />
nach Dänemark und Mitteleuropa Rechnung.<br />
Literatur<br />
[1] Deutschmann, P.; Nilsson, A.: Kraftförsörjningsanläggningar<br />
/ Autotransformatorensystem – Systembeskrivning<br />
(<strong>Bahnen</strong>ergieversorgungsanlagen/Autotransformatorsystem<br />
– Systembeschreibung). BANVERKET, Verksamhetssystemet<br />
Standart – BVS 1542.11601 (Vorschrift),<br />
18.12.2009.<br />
[2] Schütte, T.; Thiede, J.: Kombinierte Streckenspeisung mit<br />
Auto- und Saugtransformatoren. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />
98 (2000), H. 7, S. 249–253.<br />
[3] Biesenack, H.; George, G.; Hofmann, G.; Schmieder, A.;<br />
u. a.: Energieversorgung elektrischer <strong>Bahnen</strong>. Stuttgart<br />
– Leipzig – Wiesbaden, Verlag B. G. Teubner, 2006.<br />
[4] Kießling, F.; Puschmann, R.; Schmieder, A.: Fahrleitungen<br />
elektrischer <strong>Bahnen</strong>. Erlangen, Verlag Publicis MC&D, 3.<br />
Auflage, 2014.<br />
[5] Kopplingskema / KTL Upprustning Delsträcka Mjölby<br />
– Nässjö och Hässleholm – Åstorp (Fahrleitungsschaltplan/Fahrleitungsaufrüstung<br />
Abschnitt Mjölby<br />
– Hässleholm) /Bygghandling Trafikverket / Rejlers<br />
07.12.2012.<br />
292 112 (2014) Heft 5
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
AUTORENDATEN<br />
Dipl.-Ing. Peter Deutschmann<br />
(48), Studium Elektrotechnik<br />
an der Universität Darmstadt; 1993<br />
bis 1999 Mitarbeiter der Siemens<br />
AG, Segment Systemauslegung und<br />
Berechnung <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung;<br />
seit 1999 Mitarbeiter bei Banverket/<br />
Trafikverket (Schwedisches Zentralamt<br />
für Eisenbahnwesen), <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung;<br />
Mitglied CENELEC SC<br />
9XC WG C1.<br />
Adresse: Trafikverket, 781 88 Borlänge,<br />
Schweden;<br />
Fon: +46 243 44 5698, Fax: -5597;<br />
E-Mail: peter.deutschmann@<br />
trafikverket.se<br />
Dipl.-Ing. Jens-Peter Marquass<br />
(47), 1997-1992 Studium <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong> an der Hochschule für<br />
Verkehrswesen Dresden. Anschließend<br />
als Projektleiter bei der Siemens AG<br />
später SPL Powerlines Germany GmbH<br />
und seit 2006 unterstützend für Projekte<br />
bei der SPL Powerlines Sverige<br />
AB Sollentuna tätig.<br />
Adresse: Sollentunavägen 63,<br />
191 40 Sollentuna,Schweden;<br />
Fon: +46 835 8725,<br />
Mobile: +49 172 6508710;<br />
E-Mail: jens-peter.marquass@<br />
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Fahrleitungsanlagen<br />
Elektromechanische Antri<strong>eb</strong>e für<br />
Oberleitungsschalter<br />
André Dölling, Erlangen<br />
Die Business Unit Rail Electrification der Siemens AG erweiterte die fernsteuerbaren Antri<strong>eb</strong>e für<br />
Oberleitungsschalter in AC- und DC-Bahnstromanlagen um neue elektro-mechanische Antri<strong>eb</strong>e mit<br />
integrierter Schalterstellungs<strong>über</strong>wachung und -meldung. Die Antri<strong>eb</strong>e sind mit den Schaltern <strong>über</strong><br />
Gestänge verbunden, die den Schalthub und die Schaltkraft nahezu verlustfrei <strong>über</strong>tragen. Die Antri<strong>eb</strong>e<br />
eignen sich für alle gängigen AC- und DC-Steuerspannungen und Anschlussleitungen. Der<br />
Tausch alter Einheiten gegen die neuen Bauarten ist ohne Anpassungen möglich.<br />
ELECTRO-MECANICAL DRIVES FOR OVERHEAD CONTACT LINE SWITCHES<br />
The Siemens Business Unit Rail Electrification expanded their drives for overhead contact line switches<br />
for AC and DC power supply installations by newly designed electro-mechanical drives with<br />
integrated switch position monitoring and reporting. The drives are connected to the switches via<br />
a switching mechanism, which transmit the switching travel and force nearly without any loss. The<br />
new drives are compatible to all main AC and DC control voltages and cables. The replacement of<br />
existing units by the new drives is possible without any adaption efforts.<br />
ENTRAÎNEMENTS ÉLECTROMÉCANIQUES POUR COMMUTATEURS POUR CATÉNAIRES<br />
L’unité d’exploitation Rail Electrification de Siemens a élargi la gamme des entraînements télécommandés<br />
pour commutateurs pour caténaires dans les installations à courant de traction AC et DC<br />
avec de nouveaux entraînements électromécaniques avec contrôle et notification intégrés de la<br />
position du commutateur. Les entraînements sont reliés avec les commutateurs par des tringles qui<br />
transmettent pratiquement sans pertes la course et la force de commutation. Les entraînements<br />
conviennent pour toutes les tensions de commandes et tous les branchements courants AC et DC.<br />
Le remplacement des anciennes unités par les versions nouvelles est possible sans ajustements.<br />
1 Einführung<br />
In den Jahren 2009 bis 2010 <strong>über</strong>arbeitete die Business<br />
Unit Rail Electrification der Siemens AG ihr Produktportfolio<br />
der fernsteuerbaren Schalterantri<strong>eb</strong>e für<br />
Oberleitungsschalter, wobei auch ein neuer elektromechanischer<br />
Antri<strong>eb</strong> entwickelt wurde. Die fernsteuerbaren<br />
Antri<strong>eb</strong>e der Serien Sicat 8WL6243/44/53/54<br />
und Sicat 8WL6270 betätigen die Trenn- und Lasttrennschalter<br />
[1; 2] in AC und DC-Bahnstromanlagen<br />
und melden deren Schalterstellung <strong>über</strong> die Fernwirkunterstationen<br />
an die Betri<strong>eb</strong>sleitzentrale.<br />
Die Schalterantri<strong>eb</strong>e sind mechanisch mit den<br />
Trenn- und Lasttrennschaltern <strong>über</strong> Gestänge verbunden<br />
und <strong>über</strong>tragen <strong>über</strong> den gesamten Schalthub<br />
die eingeleitete Kraft nahezu verlustfrei zu den<br />
Schaltern. Handbetätigte Schaltgeräte unterscheiden<br />
sich von motorbetri<strong>eb</strong>enen nur in der Art der<br />
Krafteinleitung ohne Motor und verfügen nur selten<br />
<strong>über</strong> eine Schalterstellungsmeldung.<br />
Die neuen Schalterantri<strong>eb</strong>e lösen die elektrohydraulischen<br />
Schalterantri<strong>eb</strong>e der Serie Sicat 8WL6202/<br />
8WL6203 ab und erhöhen auch die eigene Wertschöpfung.<br />
Des Weiteren zeigte sich <strong>über</strong> mehrere Jahre hinweg,<br />
dass der an elektro-mechanische Antri<strong>eb</strong>e gewöhnte<br />
Anwender Bedenken bezüglich Umweltverträglichkeit<br />
und Wartung hydraulischer Antri<strong>eb</strong>e hatte.<br />
Bei der Ideenfindung wurden auch integrierte Antri<strong>eb</strong>e<br />
für Trennschalter und Lasttrennschalter betrachtet,<br />
die keine Gestänge benötigen würden. Allerdings<br />
führte der Nachweis der Schaltbarkeit bei Ausfall der<br />
Energieversorgung, die Zugänglichkeit des Schalterantri<strong>eb</strong>s<br />
für Inspektionen und die notwendigen Kompatibilitätsanforderungen<br />
in Bestandsanlagen zu keiner<br />
technisch-wirtschaftlichen Gesamtlösung.<br />
2 Anforderungen an<br />
Schalterantri<strong>eb</strong>e<br />
2.1 Anlagen- und umweltbedingte<br />
Anforderungen<br />
Schalterantri<strong>eb</strong>e müssen die für die zuverlässige Funktion<br />
der Schaltgeräte notwendigen Anforderungen aus<br />
dem Freilufteinsatz abgeleitet aus den Schaltgerätenormen<br />
wie EN 50123 [3] oder EN 50152 [4] erfüllen.<br />
294 112 (2014) Heft 5
Fahrleitungsanlagen<br />
Umweltbedingte Anforderungen nach EN 50125-2<br />
[5] und EN 50119 [6] sind zu berücksichtigen. Werden<br />
zur Antri<strong>eb</strong>ssteuerung elektronische Schaltungen<br />
verwendet, muss nach EN 50121-5 [7] die elektromagnetische<br />
Verträglichkeit (EMV) nachgewiesen werden.<br />
Wesentliche Anforderungen sind:<br />
• eine optimierte Schaltkraft für sicheres Erreichen<br />
und Fixieren der jeweiligen Endlage der Schaltgeräte<br />
innerhalb des vorgesehenen Schalthubs, zum<br />
Beispiel 200 mm, binnen maximal 12 s Schaltzeit<br />
• Eignung für –40 bis 50 °C Umg<strong>eb</strong>ungstemperatur,<br />
hohe Luftfeuchtigkeit und UV-Belastung<br />
• Betätigung vereister Schaltgeräte<br />
• Schutzgrad IP54 oder höher gemäß IEC 60529 [8]<br />
• Montagefreundlichkeit, zum Beispiel wegen<br />
geringen Gewichts und einfacher mechanischer<br />
Befestigung<br />
• Verminderung der L<strong>eb</strong>enszykluskosten, zum<br />
Beispiel durch wartungsarmes Getri<strong>eb</strong>e und Verwendung<br />
korrosionsbeständiger Materialien<br />
• hohe Betri<strong>eb</strong>szuverlässigkeit und Verfügbarkeit<br />
Universell für alle klimatischen und elektrischen Bedingungen<br />
einsetzbare Schalterantri<strong>eb</strong>e führen zu geringen<br />
Fertigungs- und Lagerkosten, damit zu kurze Lieferzeiten<br />
und zu einheitlichen Vorgaben für Planung, Errichtung<br />
und Instandhaltung von Oberleitungsanlagen.<br />
• Anlaufverzögerungen sind zu verhindern, um das<br />
Eingreifen in den Ortsteuerungen eing<strong>eb</strong>auter<br />
Schutzfunktionen und das vorzeitige Absteuern<br />
des Schalterantri<strong>eb</strong> zu vermeiden<br />
• optionale elektrische Vor-Ort-Betätigung<br />
Abweichend zur normativen Forderung der minimalen<br />
Klemmenspannung, zum Beispiel als dem<br />
0,8-Fachen der Nennspannung, können Betreiber<br />
schärfere Forderungen stellen. So ist zum Beispiel<br />
für den Betri<strong>eb</strong> im Netz der DB AG gemäß<br />
Ebs 09.11.51 für 50 Hz Versorgung nachzuweisen,<br />
dass bei Kabellängen mit einem äquivalenten<br />
Schleifenwiderstand bis zu 60 Ohm ein Einlaufen<br />
der zugehörigen Schaltgeräte innerhalb 12 s maximaler<br />
Schaltzeit sichergestellt ist.<br />
Die weltweite Schnittstellenkompatibilität der<br />
Ansteuerung inklusive der Endlagenrückmeldung ist<br />
eine Herausforderung. Die heute bekannten Versorgungsspannungen<br />
und Ansteuerungen führen zu<br />
rund 15 Ausführungsvarianten.<br />
Zur Beherrschung dieser Varianten und Überführung<br />
in eine zugrunde liegende Schaltung eignet<br />
sich eine elektronische Ansteuerbaugruppe. Elektromagnetische<br />
Verträglichkeits- und Funktionsnachweise<br />
nach EN 50121-5 sind erforderlich, um den<br />
zuverlässigen Betri<strong>eb</strong> im Bahnbereich zu zeigen.<br />
2.2 <strong>Elektrische</strong> Anforderungen<br />
Aus den aufgeführten Normen und Vorgaben von Bahnbetreibern<br />
lassen sich die elektrischen Parameter für eine<br />
universelle Auslegung der Schalterantri<strong>eb</strong>e ableiten:<br />
• universelle Stromversorgung, das heißt DC 24 V<br />
bis 220 V und AC 110 V bis 230 V 50/60 Hz<br />
• Kompatibilität mit vielen Ansteuerungen, zum<br />
Beispiel Vierl-Leiter-, Drei-Leiter-Technik<br />
• reduzierte Klemmenspannung am Motor durch<br />
niedrige Spannung im Versorgungsnetz und<br />
Spannungsfällen längs der Leitung zwischen<br />
Fernwirkunterstation und Schalterantri<strong>eb</strong><br />
• Einkopplung von Überspannungen und Störströmen<br />
in den Steuerleitungen, die meist nicht<br />
geschirmt ausgeführt werden<br />
• Dauerleistung ≤ 300 W als theoretische Vergleichsgröße<br />
zur Sicherstellung von Mindeststeuerkabellängen<br />
• Motornennströme zwischen 1,5 und 20 A abhängig<br />
von der Versorgungsspannung<br />
• Einschaltdauer S3, periodischer Aussetzbetri<strong>eb</strong>,<br />
10 % Einschaltdauer<br />
• Überlastschutz, zum Beispiel Absteuern des Motorstroms<br />
bei Blockade des Gestänges<br />
• Minimalstrom für leerlaufende Antri<strong>eb</strong>e muss<br />
zum Beispiel ausreichend groß sein, um vom<br />
Ruhestrom der Rückmeldung unterschieden<br />
werden zu können<br />
2.3 Mechanische und betri<strong>eb</strong>liche<br />
Anforderungen<br />
Folgende wesentliche mechanische Anforderungen<br />
lassen sich aus den Betreiberanforderungen und den<br />
verfügbaren Schaltgeräten am Markt ableiten:<br />
• den Schaltgeräten angepasste Schaltkräfte, insbesondere<br />
in den Endlagen<br />
• Schalthub anpassbar an Eigenschaften der<br />
Schaltgeräte, zum Beispiel 200 mm<br />
• zuverlässige Endlagenarretierung, das heißt keine<br />
Veränderung der Endlage des Schaltgeräts, auch<br />
nicht bei Stoßkräften infolge Kurzschlüssen<br />
• Nachweis von mindestens 3 000 Lastwechseln<br />
ohne Wartung,<br />
• mechanische Notbetätigung bei Ausfall der elektrischen<br />
Antri<strong>eb</strong>ssteuerung<br />
• Kompatibilität zu vorhandenen Schaltgestängen,<br />
Anordnungen, Einbauraum, Befestigungen,<br />
Kabelendverschlüssen und Schließanlagen<br />
Für die elektro-mechanische Energiewandlung eignet<br />
sich eine Motor-Getri<strong>eb</strong>eeinheit mit einer Gestaltung<br />
zum Erfüllen der genannten Anforderungen<br />
besser als ein elektro-hydraulischer Antri<strong>eb</strong>, da er<br />
von Fahrleitungsmonteuren ohne Spezialausbildung<br />
montiert und instand gehalten werden kann. Mit einer<br />
angepassten Ausführung kann dieser in Masten<br />
unauffällig integriert werden.<br />
112 (2014) Heft 5<br />
295
Fahrleitungsanlagen<br />
Bild 1:<br />
Schalterantri<strong>eb</strong> im GFK-Gehäuse, Sicat 8WL6243.<br />
Bild 2:<br />
Schalterantri<strong>eb</strong> im Edelstahl-Gehäuse, Sicat 8WL6253.<br />
Die Anordnung des Schalterantri<strong>eb</strong>s rund einen<br />
Meter oberhalb des Mastfußes erleichtert die mechanische<br />
Notbedienung bei Ausfall des elektrischen<br />
Antri<strong>eb</strong>s. Einerseits wären kompakte Einheiten von<br />
Schaltgeräten und Antri<strong>eb</strong>en mit reduzierter Vandalismusanfälligkeit<br />
und ohne Gestänge denkbar. Andererseits<br />
muss zur Erfüllung der Notbedienbarkeit<br />
eine elektrische oder mindestens eine mechanische<br />
Notbedienung vom Mastfuß aus installiert werden.<br />
Außerdem wird sich das Gesamtgewicht bei elektromechanischen<br />
Einheiten zur Montage am Mastkopf<br />
gegen<strong>über</strong> dem Einzelgewicht des Schaltgeräts vergrößern<br />
sowie die Montage und Instandhaltbarkeit<br />
erschweren. Bis auf wenige Praxisbeispiele kann aus<br />
einer technisch-wirtschaftlichen Gesamtbewertung<br />
die getrennte Anordnung von Schaltgerät und Schalterantri<strong>eb</strong><br />
als die beste Lösung gesehen werden.<br />
3 Konstruktive Gestaltung und<br />
Eigenschaften der Schalterantri<strong>eb</strong>e<br />
3.1 Aufbau und Varianten<br />
Ausgehend von den im Abschnitt 2 vorgestellten Anforderungen<br />
wurden für die universelle Einsetzbarkeit<br />
drei Grundtypen von Schalterantri<strong>eb</strong>en entwickelt:<br />
• Schalterantri<strong>eb</strong>e der Serie Sicat 8WL6243/<br />
8WL6244 im GFK-Gehäuse mit 200 mm Hub,<br />
Tabelle 1 und Bild 1<br />
• Schalterantri<strong>eb</strong>e der Serie Sicat 8WL6253/<br />
8WL6254 im Edelstahl-Gehäuse (Ebs 09.12.15)<br />
mit 200 mm Hub, Tabellen 2; 3 und Bild 2<br />
• Schalterantri<strong>eb</strong> der Serie Sicat 8WL6270 im<br />
Edelstahl-Gehäuse mit variablem Hub, zum Beispiel<br />
120 mm, Tabelle 4 und Bild 3<br />
296 112 (2014) Heft 5
Fahrleitungsanlagen<br />
TABELLE 1<br />
Elektromechanische Schalterantri<strong>eb</strong>e im GFK-Gehäuse.<br />
Ausführung<br />
kurz<br />
lang<br />
8WL6243-0<br />
8WL6243-0<br />
8WL6243-3<br />
8WL6244-3<br />
8WL6243-4<br />
8WL6244-4<br />
8WL6243-6<br />
8WL6244-6<br />
8WL6243-7<br />
Nennspannung AC 230 V DC 110 V DC 60 V DC 24 V AC 230 V<br />
Nennfrequenz 50/60 Hz - - - 50/60 Hz<br />
elektrischer Anschluss 4-Leiter-Technik und PE 6/7-Leiter 6/7-Leiter 6/7-Leiter 3-Leiter-Technik<br />
potentialfreie Rückmeldung je 1 x NO je 1 x NO je 1 x NO je 1 x NO nein<br />
Türkontakt ja ja ja ja ja<br />
Bedienung *) 1, 2, 3 1, 2, 3 1, 2, 3 1, 2, 3 1, 3<br />
*)<br />
1 elektrische Fernbetätigung, 2 elektrische Vor-Ort-Betätigung, 3 manuelle Notbedienung<br />
TABELLE 2<br />
Elektromechanische Schalterantri<strong>eb</strong>e im Edelstahl-Gehäuse für AC Versorgungsspannungen.<br />
Ausführung<br />
kurz<br />
lang<br />
8WL6253-0/-0D<br />
8WL6254-0DA, -ODB, ODC<br />
8WL6253-0A<br />
8WL6253-2<br />
Nennspannung AC 230 V AC 230 V AC 110 V<br />
Nennfrequenz 50/60 Hz 50/60 Hz 50/60 Hz<br />
elektrischer Anschluss 3-Leiter-Technik 6/7-Leiter 6/7-Leiter<br />
potentialfreie Rückmeldung nein je 1 x NO je 1 x NO<br />
Türkontakt optional optional optional<br />
Bedienung *) 1, 3 1, 3 1, 3<br />
*)<br />
1 elektrische Fernbetätigung, 2 elektrische Vor-Ort-Betätigung, 3 manuelle Notbedienung<br />
TABELLE 3<br />
Elektromechanische Schalterantri<strong>eb</strong>e im Edelstahl-Gehäuse für DC Versorgungsspannungen.<br />
Ausführung<br />
kurz<br />
lang<br />
8WL6253-1<br />
8WL6253-3<br />
8WL6254-3A<br />
8WL6253-5<br />
8WL6254-5<br />
8WL6253-6D<br />
8WL6254-6D<br />
Nennspannung DC 220 V DC 110 V DC 48 V DC 24 V<br />
Nennfrequenz - - - -<br />
<strong>Elektrische</strong>r Anschluss 6/7-Leiter 6/7-Leiter 6/7-Leiter 6-Leiter<br />
potentialfreie Rückmeldung je 1 x NO je 1 x NO je 1 x NO je 1 x NO<br />
Türkontakt optional optional optional optional<br />
Bedienung *) 1, 3 1, 2 **) , 3 1, 3 1, 3<br />
*)<br />
1 elektrische Fernbetätigung, 2 elektrische Vor-Ort-Betätigung, 3 manuelle Notbedienung<br />
**)<br />
nur bei 8WL6254-3A<br />
Die Schalterantri<strong>eb</strong>e sind jeweils modular aus Gehäuse,<br />
Gehäuseträger oder Befestigungsadapter, Antri<strong>eb</strong>seinheit<br />
und elektrischer Ausrüstung aufg<strong>eb</strong>aut.<br />
Dieses Prinzip vereinfacht die Fertigung erh<strong>eb</strong>lich<br />
und führt zu einer großen Flexibilität. Alle Maße und<br />
Gewichte sind für die möglichen Konfigurationen in<br />
Tabelle 5 aufgelistet.<br />
Die elektro-mechanische Antri<strong>eb</strong>seinheit ist auf<br />
einer tragenden Grundplatte aufg<strong>eb</strong>aut, die alle<br />
Kräfte aus dem Gestänge <strong>über</strong> kundenspezifische<br />
Befestigungen direkt in den Mast ableitet. Daher<br />
dient das Gehäuse lediglich als Schutz vor äußeren<br />
Einwirkungen und unberechtigtem Zugriff auf elektrische<br />
Komponenten. Aufgrund des linearen Hubs<br />
in den Serien Sicat 8WL6243/44/53/54 ist ein Faltenbalg<br />
notwendig, der einerseits eine Verschi<strong>eb</strong>ung<br />
der Zug- und Druckstange zulässt, andererseits aber<br />
zuverlässig und langzeitstabil den Schutzgrad des<br />
Gehäuses sicherstellt. Dieser Aufwand entfällt beim<br />
radialen Antri<strong>eb</strong> der Serie Sicat 8WL6270.<br />
Die elektrische Ausrüstung umfasst Endlagenschalter,<br />
optionale Klemmzellen und Kabeladapter sowie die<br />
elektrische Steuereinheit. Diese ist im oberen Bereich<br />
der Antri<strong>eb</strong>seinheit montiert. Infolge der Kabelzuführung<br />
von unten kann zur Vereinfachung des elektrischen<br />
Anschlusses ein Kabeladapter integriert werden, der ein<br />
112 (2014) Heft 5<br />
297
Fahrleitungsanlagen<br />
TABELLE 4<br />
Elektromechanische Schalterantri<strong>eb</strong>e im Edelstahl-<br />
Gehäuse mit variablem Hub.<br />
Ausführung<br />
Nennspannung<br />
Nennstrom<br />
<strong>Elektrische</strong>r Anschluss<br />
potentialfreie Rückmeldung<br />
Türkontakt<br />
8WL6270-0<br />
AC 230 V<br />
2 A<br />
6/7-Leiter<br />
je 1 x NO<br />
ja<br />
Bedienung *) 1, 3<br />
*)<br />
1 elektrische Fernbetätigung<br />
TABELLE 5<br />
Maße und Gewichte.<br />
Bild 3:<br />
Schalterantri<strong>eb</strong> im Edelstahl-Gehäuse, variabler Hub,<br />
Sicat 8WL6270.<br />
Ausführung 8WL6243 8WL6244 8WL6253 8WL6254 8WL6270<br />
Gehäusematerial GFK GFK Edelstahl Edelstahl Edelstahl<br />
Abmessungen<br />
- Höhe mm 850 1 350 800 915 615<br />
- Breite mm 225 225 200 200 200<br />
- Tiefe mm 233 233 222 222 225<br />
Gewicht kg 38,5 46,0 33,5 40,5 26,7<br />
Demontieren der Steuereinheit bei der Inbetri<strong>eb</strong>nahme<br />
vermeidet. Die Steuereinheit selbst ist die Intelligenzund<br />
Schaltzentrale des Schalterantri<strong>eb</strong>s. Durch Bestückungsoptionen<br />
können alle genannten elektrischen<br />
Anforderungen aus Abschnitt 2.2 erfüllt werden. Die<br />
elektronischen Schalter steuern den Motor relaisfrei,<br />
wodurch einerseits ein verschleißfreies Schalten unter<br />
Last selbst bei hohen Spannungen bis DC 220 V und<br />
andererseits Lastströme <strong>über</strong> 10 A bei niedrigen DC-<br />
Spannungen mit minimalen Leerlaufströmen möglich<br />
sind. Der in der Steuerung enthaltene Controller erlaubt<br />
es, die Auswerteroutinen der Schalterstellungsmeldung<br />
Sicat DMS [9] für Trennschalter zusätzlich zu integrieren.<br />
Über DIP-Schalter kann demnach gewählt werden,<br />
ob die elektronische Rückmeldung von den Endlagenschaltern<br />
der Antri<strong>eb</strong>seinheit oder von der Schalterstellungserfassung<br />
am Trennschalter ausgehen soll.<br />
Ein Nachrüsten von Sicat DMS ist bequem und ohne<br />
zusätzlichen Hardwareaufwand sichergestellt. Schalterantri<strong>eb</strong>e<br />
mit GFK-Gehäuse der Serie Sicat 8WL6243/44<br />
werden meist im Nahverkehr verwendet. Das Gehäuse<br />
ist bis mindestens 500 V gegen<strong>über</strong> dem Mast isoliert.<br />
In Verbindung mit einem isolierenden Schaltergestänge<br />
Sicat 8WL6230-6B wird beim Betätigen die im Nahverkehr<br />
übliche doppelte oder verstärkte Isolation eingehalten.<br />
Zur einfachen Montage der Schalterantri<strong>eb</strong>e wird<br />
das Gehäuse mit einem Gehäuseträger ausgeliefert, der<br />
nach Montage ein einfaches Aufsetzen und Befestigen<br />
des Schalterantri<strong>eb</strong>s erlaubt. Die Ausführungen mit langem<br />
GFK-Gehäuse erlauben die Integration projektspezifischer<br />
Komponenten, zum Beispiel DC-DC-Wandler<br />
Sicat 8WL6240-0A und Kommunikationstechnik für<br />
die autarke Stromversorgung von Schalterantri<strong>eb</strong>en.<br />
Durch die Schnittstelle für einen Halbschließzylinder im<br />
Schließh<strong>eb</strong>el können die Antri<strong>eb</strong>e in ein Betreiber eigenes<br />
Schließsystem integriert werden.<br />
Alle Edelstahlgehäuse sind standardmäßig ohne<br />
Schließsystem ausgerüstet. Der Vierkant-Vorreiber kann<br />
projektspezifisch durch Vorreiber mit Schließzylinder<br />
ausgetauscht werden. Für Ausführungen zur Nutzung<br />
im Netz der DB AG wurden das bekannte Bart-Schließsystem<br />
und die Schnittstelle für die Kabelendverschlüsse<br />
nach Ebs 09.11.53 zusätzlich im Gehäuse integriert.<br />
Abgeleitet aus den mechanischen Befestigungspunkten<br />
der Antri<strong>eb</strong>seinheit, die aus den GFK-Gehäusevarianten<br />
folgen, mussten für die Herstellung einer Abwärtskompatibilität,<br />
zum Beispiel für das Rastermaß<br />
260 x 400 mm, Adapter für die Befestigung konstruiert<br />
werden. Diese erlauben die Nutzung der neuen Antri<strong>eb</strong>e<br />
auch in Altanlagen ohne Demontage der Betreiber<br />
spezifischen Befestigungskonstruktionen (Bild 4).<br />
In der online erhältlichen Produktinformation der<br />
Serie Sicat 8WL6243/44/53/54 [10] sind die technischen<br />
Eigenschaften zusammengefasst.<br />
3.2 Gestaltung<br />
3.2.1 Elektro-mechanische Antri<strong>eb</strong>seinheit<br />
In einer vorab durchgeführten Studie zur Entwicklung<br />
eines neuen Antri<strong>eb</strong>s (Bild 5) erwies sich ein<br />
298 112 (2014) Heft 5
Fahrleitungsanlagen<br />
6<br />
9a<br />
10<br />
5<br />
9b<br />
1<br />
4<br />
11<br />
3<br />
12<br />
8<br />
14 15<br />
7<br />
13<br />
13<br />
2<br />
Bild 5:<br />
Mechanische Antri<strong>eb</strong>seinheit Sicat 8WL6256-0 mit Malteserkreuzgetri<strong>eb</strong>e.<br />
1 Antri<strong>eb</strong>sh<strong>eb</strong>el mit Antri<strong>eb</strong>sbolzen (4)<br />
2 Schlitten mit Schlitz (3)<br />
5 Verschlussscheibe<br />
6 Motor<br />
7 Grundplatte<br />
8 Planetengetri<strong>eb</strong>e<br />
9 Schneckengetri<strong>eb</strong>e mit Schneckenwelle (9a) und Schneckenrad (9b)<br />
10 Hauptwelle<br />
11 Endlagenschalter<br />
12 Kegelradsatz für Anschluss manuelle Handbetätigung<br />
13 Führungsstangen<br />
14 Schaltstange<br />
15 Gabel<br />
• In den Endlagen werden das Sternrad und die<br />
daran angeschlossene Schaltstange automatisch<br />
ohne zusätzliche Vorrichtungen arretiert.<br />
Bild 4:<br />
Schalterantri<strong>eb</strong> im Edelstahl-Gehäuse, mit Befestigungsadaptern,<br />
Sicat 8WL6253.<br />
Malteserkreuzgetri<strong>eb</strong>e als ideal für Schalterantri<strong>eb</strong>e<br />
in Nah- und Fernverkehrsanlagen. Dieses Schrittgetri<strong>eb</strong>e<br />
setzt eine kontinuierliche Drehbewegung im<br />
Antri<strong>eb</strong>srad in eine intermittierende Drehbewegung<br />
im Sternrad um. Der Name dieses Kreuzgetri<strong>eb</strong>es ist<br />
abgeleitet von der Ähnlichkeit, zumindest der Variante<br />
mit vierarmigem Sternrad, mit dem Malteserkreuz.<br />
Die Hauptgründe für diese Entscheidung für<br />
ein Malteserkreuzgetri<strong>eb</strong>e sind:<br />
• Ein freier An- und Auslauf des Elektromotors ist<br />
möglich. Dies ist vor allem beim Einsatz einer<br />
Gleichstrom-N<strong>eb</strong>enschlussmaschine mit hohem<br />
Stillstands- oder Anlaufmoment günstig.<br />
• Das Malteserkreuzgetri<strong>eb</strong>e bietet eine günstige<br />
Kraft-Weg-Kennlinie und eine gute Kinematik. In<br />
den Endlagen stehen hohe Kräfte bei langsamer<br />
Geschwindigkeit zur Verfügung, um die Kontaktmesser<br />
in die Federkontakte zu pressen. Zwischen<br />
den Endlagen ist die zur Verfügung stehende<br />
Kraft deutlich geringer, aber die Geschwindigkeit<br />
dafür größer. Das führt zu kürzeren Schaltzeiten.<br />
Bei der Entwicklung wurde das üblicherweise rotierende<br />
Sternrad so verändert, dass es direkt eine<br />
translatorische Bewegung durchführt. Es wird zukünftig<br />
als Schlitten 2 bezeichnet. Hierbei dreht sich<br />
der Antri<strong>eb</strong>sh<strong>eb</strong>el (1), in dem sich der Bolzen (4) befindet,<br />
welcher in den Schlitz des Schlittens (2, 3)<br />
eingreift und bei weiterer Drehung des Antri<strong>eb</strong>sh<strong>eb</strong>els<br />
(1) an jeweils einer Kante des Schlitzes abrollt<br />
und den Schlitten somit bewegt. In beiden Endlagen<br />
greift die Verschlussscheibe (5) in die halbrunde Nut<br />
des Schlittens und arretiert diesen dadurch formschlüssig.<br />
Durch Drehrichtungsänderung des Motors<br />
(6) wird die Hubbewegung umgekehrt.<br />
Aufg<strong>eb</strong>aut ist die Antri<strong>eb</strong>seinheit auf einer Aluminiumgrundplatte<br />
(7) auf der alle Halter, <strong>eb</strong>enfalls<br />
aus Aluminium, für den kompletten Antri<strong>eb</strong>sstrang<br />
befestigt sind. Der Antri<strong>eb</strong>sstrang selber besteht aus<br />
einem Elektromotor (6), einem Planetengetri<strong>eb</strong>e (8),<br />
sowie einem Schneckenradsatz (9) und dem linearen<br />
Malteserkreuzgetri<strong>eb</strong>e. An die Hauptwelle (10)<br />
angeschraubt ist ein Nocken, der zwei Endlagenschalter<br />
(11) betätigt, sobald die jeweilige Endlage<br />
erreicht ist. Der Motor wird mit Erreichen der Endlage<br />
kurzgeschlossen, was zu einem sofortigen Stillstand<br />
ohne Nachlaufen des Antri<strong>eb</strong>es führt. Auf der<br />
der Motor abgewandten Seite der Schneckenwelle<br />
befindet sich ein Kegelradsatz (12) für die Handbetätigung<br />
des Antri<strong>eb</strong>es. Die Handkurbel wird mittels<br />
112 (2014) Heft 5<br />
299
Fahrleitungsanlagen<br />
6<br />
3<br />
eines Wellengelenks angeschlossen, das eine Flexibilität<br />
bei der Kurbelbewegung erlaubt und einen<br />
8-mm-Vierkantanschluss besitzt.<br />
Der bewegte Schlitten ist mit zwei Führungsstangen<br />
(13) ausgestattet. Diese beiden Stangen<br />
werden durch jeweils zwei Kunststoffgleitlager in<br />
den Halterungen auf der Antri<strong>eb</strong>seinheit geführt.<br />
Komplettiert wird die Führung des linearen Antri<strong>eb</strong>sschlittens<br />
durch eine fünfte Kunststoffbuchse,<br />
die als Führung für die Schaltstange (14) dient, die<br />
direkt mit dem Schlitten (2) verschraubt wird. Die<br />
Schaltstange ist das Element, das die lineare Bewegung<br />
nach außen führt. Das Schaltergestänge wird<br />
an eine Gabel (15) in den Nahverkehrsvarianten mit<br />
einem Bolzen Ø16 und in den Fernverkehrsvarianten<br />
mit einem Bolzen Ø19 angeschlossen. Diese Anschlussgabeln<br />
sind austauschbar.<br />
1<br />
2<br />
3.2.2 GFK-Gehäuse mit Gehäuseträger<br />
4<br />
Bild 6:<br />
GFK-Gehäuse mit Gehäuseträger der Schalterantri<strong>eb</strong>e Sicat 8WL6243/44.<br />
1 Gehäuse<br />
5 Klimastutzen<br />
2 Gehäuseträger mit Gewind<strong>eb</strong>olzen (3) 6 Faltenbalg<br />
4 Schwenkh<strong>eb</strong>elverschluss<br />
4<br />
3<br />
1<br />
Bild 7:<br />
Edelstahlgehäuse der Schalterantri<strong>eb</strong>e Sicat 8WL6253.<br />
1 Gehäuse mit 4kt-Verschluss (3)<br />
4 Faltenbalg<br />
2 Gewind<strong>eb</strong>olzen M10x60 für mechanische<br />
5 Wellrohrverschraubung<br />
Befestigung<br />
6<br />
Klimastutzen<br />
2<br />
5<br />
6<br />
5<br />
Die Nahverkehrsvarianten werden in einem GFK-<br />
Gehäuse eing<strong>eb</strong>aut, welches es in zwei Ausführungen<br />
gibt. Die kurze Standardausführung<br />
Sicat 8WL6243 (Bild 6) ist 850 mm lang. Als Sonderausführung<br />
ist auch ein 1 360 mm langes Gehäuse<br />
der Baureihe Sicat 8WL6244 verfügbar. Hier<br />
ist unterhalb des Antri<strong>eb</strong>es noch ausreichend Platz<br />
für betreiberseitige Einbauten.<br />
Das Kunststoffgehäuse dient der Isolation gegen<strong>über</strong><br />
dem Mast und damit dem Erdpotential.<br />
Als Werkstoff wird für das Gehäuse (1) ein glasfaserverstärkter<br />
Kunststoff eingesetzt, der zur besseren<br />
Stabilität im Bodenbereich, an den Seitenwänden<br />
und in der Gehäusetür versteift ist. Zur Befestigung<br />
am Mast wird ein Gehäuseträger aus Stahl (2) an<br />
den Mast geschraubt. Für die Montage wird der<br />
Antri<strong>eb</strong> anschließend unten auf den Gehäuseträger<br />
aufgesetzt und nach oben auf die Bolzen des<br />
Gehäuseträgers (3) geschoben und von innen mit<br />
Muttern verschraubt. Gehäuseträger und Gehäuse<br />
sind so dimensioniert, dass sie zwischen den beiden<br />
Flanschen eines Stahlmasts der Reihe HE-B 220 oder<br />
größer montiert werden können.<br />
Die Gehäusetür ist links angeschlagen und wird<br />
mit einem Schwenkh<strong>eb</strong>el (4) verschlossen. Der<br />
Schwenkh<strong>eb</strong>el presst die Tür gegen eine umlaufende<br />
Gummidichtung im Gehäuse, die mindestens<br />
den Schutzgrad IP54 sicherstellt. Um den Zugriff<br />
von Unbefugten zu verhindern, kann betreiberseitig<br />
in den Schwenkh<strong>eb</strong>el ein Zylinderschloss eing<strong>eb</strong>aut<br />
werden. Um Witterungseinflüsse, Druckausgleich<br />
und Kondenswasserbildung zu verhindern, befindet<br />
sich an der Unterseite des Gehäuses ein Klimastutzen<br />
(5); die Abdichtung nach oben hin <strong>über</strong>nimmt<br />
der Faltenbalg (6).<br />
3.2.3 Edelstahlgehäuse ohne<br />
Befestigungsadapter<br />
Das Gehäuse (1) ohne Befestigungsadapter ist<br />
800 mm lang, nur 220 mm breit und aus Edelstahl<br />
gefertigt (Bild 7). Es hat nur bei Montage und Transport<br />
die Tragfunktion für die Antri<strong>eb</strong>seinheit, <strong>über</strong>trägt<br />
im Betri<strong>eb</strong> aber keine Kraft. Erreicht wird das<br />
<strong>über</strong> vier Schrauben (2), die die innere Gehäuserückwand<br />
und die Rückseite der Antri<strong>eb</strong>seinheit miteinander<br />
verbinden. Diese auf der Rückseite des Antri<strong>eb</strong>s<br />
herausstehenden Gewind<strong>eb</strong>olzen verbinden<br />
300 112 (2014) Heft 5
Fahrleitungsanlagen<br />
auch den Schalterantri<strong>eb</strong> und den jeweiligen Mast<br />
mechanisch und elektrisch.<br />
Die Gehäusetür ist rechts angeschlagen, öffnet<br />
sich rund 110° und wird durch zwei mechanische<br />
Vierkant-Verschlüsse (3) verriegelt. Andere Verschlüsse<br />
sind lieferbar. Das geschlossene Gehäuse erfüllt<br />
die Anforderungen des Schutzgrades IP54. Eine umlaufende<br />
Abdichtung der Durchführung der Stellstange<br />
durch einen Faltenbalg (4), die Wellrohrverschraubung<br />
mit Nennweite 29 aus Polyamid (5) und<br />
die Klimatisierung des Gehäuseinnenraumes durch<br />
den Klimastutzen (6) tragen dazu bei.<br />
Das Edelstahlgehäuse für den Antri<strong>eb</strong> der Serie<br />
Sicat 8WL6270 mit radialem Hub unterscheidet sich<br />
durch das modifizierte Getri<strong>eb</strong>e nur in Maßen (Tabelle<br />
5), Kabeleinführung und vereinfachter Abdichtung<br />
ohne Faltenbalg.<br />
2<br />
1<br />
3<br />
4<br />
3.2.4 Edelstahlgehäuse mit Befestigungsadapter<br />
a) b)<br />
Das Edelstahlgehäuse in 800-mm- und 915-mm-<br />
Ausführung mit Befestigungsadaptern ist auf die<br />
Standardbefestigung in Anlagen mit Anschlussmaß<br />
260 x 400 mm und Schrauben M16 abgestimmt<br />
(Bild 4). Die wesentlichen Eigenschaften sind im Abschnitt<br />
3.2.3 beschri<strong>eb</strong>en.<br />
An der Unterseite des Gehäuses befinden sich<br />
jedoch zwei Blindflansche, die die Befestigung eines<br />
Aluminium-Zusatzgehäuses Sicat 8WL6207-0,<br />
des Kabelendverschlusses mit Wellrohranschluss<br />
Sicat 8WL6212-7B oder von Aluminium-Kabelendverschlüssen<br />
Sicat 8WL6212-7/Ebs 09.11.53 ermöglichen.<br />
Letztere wurden durch Verwendung<br />
einer Druckplatte und eines O-Rings in der Abdichtung<br />
zur Einhaltung des IP54-Schutzgrades<br />
verbessert. Das Verschlusssystem wurde mit einem<br />
Kastenschloss für Bartschlüssel Sicat 8WL6210-1 erweitert.<br />
Die lange Ausführung hat abhängig von<br />
der Ausstattungsvariante zusätzliche Kabelverschraubungen<br />
M16 bis M25. Diese dienen zum<br />
Anschluss von mehr als zwei Kabeln, wie sie zum<br />
Beispiel bei OLSP-Anlagen durch die im Schalterantri<strong>eb</strong><br />
integrierten Komponenten erforderlich sind.<br />
Die Verschraubung kann für Kabel mit hoher Aderanzahl<br />
bis M40 erweitert werden.<br />
Innerhalb des langen Gehäuses sind abhängig<br />
von der Ausführungsvariante des Schalterantri<strong>eb</strong>s<br />
weitere Einbauten möglich (Bild 8):<br />
• zusätzliche Klemmzellen (1), zum Beispiel für<br />
Weiterverteilung von Steuerkabeln an andere<br />
Antri<strong>eb</strong>e<br />
• Messwandler-Trennklemmen für Anschluss von<br />
Stromwandler und Kurzschlussmelderelais nach<br />
Ebs 09.31.13 (2)<br />
• Sicat AES- und OLSP-Vorausrüstung (Bild 8b) mit<br />
Steuerung Sicat 8WL6255-7A (3) für Auswertung<br />
der Einlauf<strong>über</strong>wachung Sicat DMS (SIL 1)<br />
112 (2014) Heft 5<br />
Bild 8:<br />
Edelstahlgehäuse (lang) für Schalterantri<strong>eb</strong>e Sicat 8WL6254 (Ebs. 09.12.15) mit ausgewählten<br />
zusätzlichen Einbauten a) Klemmzellen und Kurzschlussmelderelais b) Sicat AES/OLSP-<br />
Vorausrüstung.<br />
1 Klemmzellen<br />
2 Kurzschlussmelderelais<br />
3 Steuerung für Schalterstellungsmeldung Sicat DMS, Sicat 8WL6255-7A<br />
4 Leitungsschutzschalter für Spannungswandler<br />
3.3 <strong>Elektrische</strong> Ausrüstung<br />
3.3.1 <strong>Elektrische</strong> Steuereinheit<br />
Herz der elektrischen Ausrüstung in allen Schalterantri<strong>eb</strong>en<br />
Sicat 8WL6243/44/53/54/70 ist die elektrische<br />
Steuereinheit (Bild 9). Diese ist standardmäßig<br />
oberhalb der Antri<strong>eb</strong>seinheit im Schalterantri<strong>eb</strong><br />
montiert und erfüllt folgende Funktionen:<br />
• Befehlsverarbeitung (EIN-/AUS-Schaltbefehle)<br />
• Einlesen und Verarbeiten von Positionsmeldungen,<br />
zum Beispiel Endlagenschalter, Türkontakt<br />
• Weiterleiten oder aktives Setzen von Rückmeldungen<br />
• An- und Absteuern des Motors<br />
• Überlastschutz des Motors<br />
• elektrische Vor-Ort-Betätigung des Schalterantri<strong>eb</strong>s<br />
• Umschaltung zwischen Nah- und Fernbetätigung bei<br />
Ausführungen mit elektrischer Vor-Ort-Bedienung<br />
• Verhindern, nah- oder fernbetätigt, eines elektrischen<br />
Betri<strong>eb</strong>s und von Rückmeldungen bei<br />
Betri<strong>eb</strong>sschalter in Stellung 0<br />
• Integrierte Auswerteeinheit für Schalterstellungsmeldung<br />
Sicat DMS<br />
• individuelle Konfiguration der Steuerung mit<br />
Hilfe von DIP-Schaltern, zum Beispiel zum Unterdrücken<br />
von Meldungen bei geöffneter Tür oder<br />
Aktivierung und Konfiguration der Schalterstellungsmeldung<br />
Sicat DMS.<br />
301
Fahrleitungsanlagen<br />
5<br />
1<br />
Bild 9:<br />
<strong>Elektrische</strong> Steuereinheit für Schalterantri<strong>eb</strong>e, hier mit optionaler<br />
elektrischer Vor-Ort-Bedienung.<br />
1 elektrische Steuereinheit mit Steuerplatine<br />
2 elektrische Vor-Ort-Bedienung<br />
3 Betri<strong>eb</strong>sschalter<br />
4 Lerntaster für Sicat DMS<br />
5 elektrische Anschlüsse (steckbar)<br />
Die Steuereinheit (Bild 9) wird <strong>über</strong> eine in einem<br />
Blechbiegeteil montierte Elektronikplatine gesteuert.<br />
Das Blechbiegeteil bietet Einbauraum für zusätzliche<br />
Komponenten. Dazu zu zählen sind die Taster der<br />
elektrischen Vor-Ort-Betätigung (2), der Betri<strong>eb</strong>sschalter<br />
(3) und die Lernfunktion der integrierten<br />
Schalterstellungsmeldung Sicat DMS (4).<br />
Besonderheit der Steuereinheit ist das Realisieren aller<br />
typischen Ansteuerungen und Spannungs<strong>eb</strong>enen nur<br />
durch Bestückungsoptionen. Diese Plattform führt bei<br />
Lagerhaltung, Bestellabwicklung, Fehlersuche und Flexibilität<br />
auf Kundenanforderungen zu deutlichen Vorteilen.<br />
N<strong>eb</strong>en dem Plattformkonzept ist die relaislose Steuerung,<br />
das heißt das Ansteuern und Absteuern des Motors, <strong>über</strong><br />
eine leistungselektronische Brückenschaltung hervorzuh<strong>eb</strong>en.<br />
Damit ist sowohl das Schalten hoher Gleichspannungen<br />
unter Last als auch das Schalten hoher Ströme bei<br />
niedrigen Gleichspannungen verschleißfrei möglich. Die<br />
L<strong>eb</strong>ensdauer der Schaltkontakte im Schalterantri<strong>eb</strong> und in<br />
der Ansteuerung kann damit erhöht werden. Der Leerlaufstrom<br />
für die permanent mit Energie versorgte Steuerung<br />
reduziert sich deutlich, was bei energieautarkem Betri<strong>eb</strong><br />
mit DC-DC-Wandlern und Akkupufferung die Autarkiezeit<br />
verlängert. Alle externen und internen Verdrahtungen<br />
werden dieser Steuereinheit zugeführt (5).<br />
3.3.2 Ausführungsoptionen<br />
0<br />
1<br />
EIN/ON<br />
AUS/OFF<br />
4<br />
3<br />
2<br />
Alle heute verfügbaren Ausführungsoptionen der<br />
Schalterantri<strong>eb</strong>e und damit Varianten der elektrischen<br />
Steuereinheit sind den Tabellen 1 bis 3 zu<br />
entnehmen. Funktional lassen sich die Steuerungen<br />
hinsichtlich der Stromversorgung unterteilen in:<br />
• Steuerung mit permanenter Stromversorgung<br />
und elektrischer Vor-Ort-Bedienung mit Nennspannungen<br />
DC 24, 48, 60, 110, 220 V und AC<br />
125, 230 V<br />
• Steuerung mit temporärer Stromversorgung, das<br />
heißt nur während des Schaltvorgangs, mit DC<br />
24, 48, 60, 110, 220 V und AC 125, 230 V<br />
Für das Ansteuern von Schalterantri<strong>eb</strong>en etablierten<br />
sich <strong>über</strong> Jahre unterschiedliche Varianten. Aufgabe<br />
der Entwicklung der Steuerung war es daher, mit<br />
einem Plattformkonzept kompatibel zu sein für<br />
• Drei-Leiter-Technik, das heißt Stromversorgung<br />
und auch Rückmeldung <strong>über</strong> drei Adern,<br />
• Vier-Leiter-Technik, wie bei Drei-Leiter-Technik<br />
jedoch mit permanenter Stromversorgung,<br />
• Zwei-Leiter-Technik, das heißt Stromversorgung<br />
und Richtungsänderung <strong>über</strong> zwei Adern.<br />
Diese Steuerungen sind oft mit Zusatzoptionen ausgestattet.<br />
Das betrifft zum Beispiel die Nutzung von<br />
Türkontaktschaltern sowie potentialbehaftete und<br />
potentialfreie Rückmeldung.<br />
Ab 2015 wird auch eine ethernet-basierte Steuerung<br />
für permanente Stromversorgung auf den Markt<br />
g<strong>eb</strong>racht, die kompatibel zur Kommunikation gemäß<br />
IEC 60870-5-104 und später IEC 61850 sein wird.<br />
3.3.3 Klemmen und Anschlüsse<br />
Standardmäßig sind alle Kabel an der elektrischen<br />
Steuereinheit anzuschließen. Die Belegung<br />
und Funktion der Klemmen sind im Klemmenbelegungsplan<br />
zusammen mit einer Anleitung zur<br />
Handbetätigung des Antri<strong>eb</strong>s in der Gehäuseinnenseite<br />
zum einfachen Nachschlagen abg<strong>eb</strong>ildet.<br />
Alle Anschlüsse sind steckbar ausgeführt, wobei<br />
eine Kodierung der Stecker ein falsches Anschließen<br />
effektiv verhindert (Bild 9).<br />
Zur Erleichterung der Montagetätigkeiten wurden<br />
allerdings Kabeladapter eingeführt, die einen bequemeren<br />
Anschluss der Kabel mit maximal 4 mm 2<br />
Aderquerschnitt erlauben, ohne dabei die elektrische<br />
Steuereinheit demontieren zu müssen.<br />
Abhängig von den Anforderungen einzelner<br />
Kunden sind in Schalterantri<strong>eb</strong>en mit langem Gehäuse<br />
statt der Kabeladapter auch Klemmzellen<br />
mit und ohne Trennmesser integriert. Die Klemmzellen<br />
werden häufig auch zum Weiterschleifen<br />
von Adern zu anderen Schalterantri<strong>eb</strong>en genutzt.<br />
Die unterschiedlichen Möglichkeiten der Kabeleinführung<br />
sind in den Ausführungen zu den Gehäusen<br />
in den Abschnitten 3.2.2 bis 3.2.4 aufgeführt<br />
(Bild 8a).<br />
302 112 (2014) Heft 5
Fahrleitungsanlagen<br />
3.4 Schalterstellungsmeldung und<br />
Vorausrüstung für Sicat AES<br />
Der Controller in der Steuereinheit enthält die notwendigen<br />
Auswerteroutinen der Schalterstellungsmeldung<br />
Sicat DMS für Trennschalter. Voraussetzung<br />
der Nutzung der integrierten Einlauf<strong>über</strong>wachung ist<br />
eine permanente Stromversorgung des Schalterantri<strong>eb</strong>s.<br />
Ist diese vorhanden, kann der Controller aus<br />
dem Sensormesswert die jeweils gültige Endlage des<br />
angeschlossenen Trennschalters ermitteln und diese<br />
mit der Endlage der Antri<strong>eb</strong>seinheit vergleichen.<br />
Über DIP-Schalter ist die Schalterstellungsmeldung<br />
in der Steuerung auch nachträglich aktivierbar. Nach<br />
Einstellung des Schaltertyps, zum Beispiel Trennschalter<br />
mit oder ohne Erdkontakt, wird die Einlernroutine<br />
gestartet und nach erfolgreichem Abschluss die Endlage<br />
aus Sicat DMS <strong>über</strong> die existierenden Schnittstellen<br />
zur Fernwirkunterstation weitergeg<strong>eb</strong>en.<br />
Der Controller kann nur die Schalterstellungen beeinflussen,<br />
die <strong>über</strong> integrierte Relais aktiv beeinflussbar<br />
sind. Als Beispiel sei die Vier-Leiter-Technik angeführt.<br />
Werden Meldungen direkt <strong>über</strong> potentialfreie<br />
Zusatzkontakte der Antri<strong>eb</strong>seinheit generiert, so sind<br />
diese nicht veränderbar. Alle anderen elektronisch beeinflussten<br />
Rückmeldungen sind mit Sicat DMS kompatibel<br />
und können ohne zusätzliche Komponenten<br />
oder zusätzliche Adern genutzt werden.<br />
Ist eine der Voraussetzungen nicht erfüllt, kann<br />
Sicat DMS <strong>über</strong> eine externe Auswerteeinheit<br />
Sicat 8WL6255 an die Fernwirkunterstation ang<strong>eb</strong>unden<br />
werden. Diese Auswerteeinheit wird direkt im<br />
Schalterantri<strong>eb</strong> eing<strong>eb</strong>aut. Über externe Verdrahtungen<br />
können auch alte Antri<strong>eb</strong>e 8WL6245 mit Vier-<br />
Leiter-Technik ertüchtigt werden, in dem die existierende<br />
Endlagenmeldung durch die potentialfreien<br />
Kontakte je Endlage der Auswerteeinheit ersetzt wird.<br />
Für Schalterantri<strong>eb</strong>e in Anlagen mit automatisierter<br />
Erdung, zum Beispiel Sicat AES/OLSP, werden lange<br />
Edelstahlgehäuse verwendet, in denen die Auswerteeinheit<br />
Sicat 8WL6255 für Sicat DMS und die<br />
Schnittstellen und Komponenten für die Spannungswandlerauswertung<br />
bestückt sind (Bild 8b). Bisher<br />
notwendige Zusatzgehäuse können damit entfallen.<br />
Der DC-DC-Wandler kann direkt am Fahrleitungsnetz<br />
für Bahnspannungen DC 600/750 V<br />
betri<strong>eb</strong>en werden und ermöglicht damit elektrische<br />
Anwendungen, zum Beispiel den Betri<strong>eb</strong> von<br />
Schalterantri<strong>eb</strong>en ohne zusätzliche Energieversorgung.<br />
Zum Betri<strong>eb</strong> an der Fahrleitung ist entsprechend<br />
EN 50124-1/-2 ein Überspannungsableiter,<br />
zum Beispiel Sicat 8WL6537-2A, zu verwenden,<br />
um die Stromversorgung vor Überspannungen zu<br />
schützen. Der DC-DC-Wandler ist als Gegentaktwandler<br />
mit Vollbrückenansteuerung aufg<strong>eb</strong>aut.<br />
Die Eingangsspannung wird <strong>über</strong> die H-Brücke zyklisch<br />
getaktet und die somit entstehende Wechselspannung<br />
dem Hochfrequenztransformator zugeführt.<br />
Ausgangsseitig wird die Wechselspannung<br />
gleichgerichtet und kann <strong>über</strong> die Taktung der<br />
Ausgangsbrücke in der Amplitude geregelt werden.<br />
Ein- und Ausgangsspannung sind durch den<br />
Transformator galvanisch getrennt.<br />
3.5 Autarke Stromversorgung mit<br />
DC-DC- oder AC-DC-Wandler<br />
Die Stromversorgungen Sicat 8WL6240 mit 150 W<br />
Dauerleistung und 300 W Spitzenlast generieren<br />
aus einer AC- oder DC-Eingangsspannung eine ungeregelte,<br />
galvanisch getrennte DC 24 V Sekundärspannung.<br />
Es besteht optional die Möglichkeit, die<br />
Ausgangsspannung <strong>über</strong> Akkus (2 x 12 V) zu puffern,<br />
um bei temporären Stromunterbrechungen auf der<br />
Primärseite des Wandlers eine ununterbrochene Versorgung<br />
auf der Sekundärseite zu gewährleiten.<br />
Bild 10:<br />
Schalterantri<strong>eb</strong>e mit langem GFK-Gehäuse Sicat 8WL6244 mit<br />
zusätzlichen Bauraum, hier Sicat 8WL6244-6 (DC 24 V) mit<br />
autarker Stromversorgung und LWL-Ansteuerung.<br />
1 DC-DC-Wandler<br />
2 Akkus<br />
3 RTU<br />
4 Medienkonverter<br />
112 (2014) Heft 5<br />
303
Fahrleitungsanlagen<br />
Der Unterschied zwischen AC-DC-Wandler und<br />
DC-DC-Wandler ist die Eingangsspannung AC<br />
110...230 V. Schnittstellen und Akkupufferung sind<br />
identisch. Die DC-Eingangsschaltung wird durch eine<br />
Leistungsfaktorkorrektur (PFC, Power Factor Correction)<br />
ersetzt, die einen hohen Wirkungsgrad sicherstellt<br />
und die Wechselspannung gleichrichtet. Die der<br />
PFC nachgelagerte interne Schaltung entspricht dem<br />
beim DC-DC-Wandler beschri<strong>eb</strong>enen Gegentaktwandlerprinzip<br />
mit Vollbrückenansteuerung.<br />
Die Stromversorgungen <strong>über</strong>wachen die angeschlossenen<br />
Akkus und g<strong>eb</strong>en Status, Betri<strong>eb</strong>szustand<br />
des Wandlers und der Akkus <strong>über</strong> digitale Ausgänge<br />
und im Gehäuse eing<strong>eb</strong>aute LED aus.<br />
Um die Schalterantri<strong>eb</strong>e wie gewohnt weiter fernsteuern<br />
zu können, sind zusätzliche Kommunikationseinrichtungen<br />
zu implementieren. Heute übliche<br />
Lösungen sind RTU oder SPS mit mobilen Funk- oder<br />
optisch basierten Übertragungsmedien.<br />
All diese Komponenten sind in den Schalterantri<strong>eb</strong>en<br />
Sicat 8WL6244 ohne Zusatzgehäuse integrierbar<br />
(Bild 10).<br />
4 Typprüfungen und<br />
Betri<strong>eb</strong>serprobung<br />
Im Rahmen der Produktentwicklung wurden mechanische,<br />
elektrische und umg<strong>eb</strong>ungsbedingte Typprüfungen<br />
durchgeführt und bestanden. Im Siemens<br />
Fahrleitungslabor Ludwigshafen und am Siemens<br />
Standort Erlangen wurden mechanische Typprüfungen<br />
wie Maß- und Funktionskontrollen, Messung der<br />
Schaltkraft und Schalthäufigkeitsprüfung der Klasse 2<br />
nach EN 50152-2 durchgeführt. Die in Serie gegangene<br />
Antri<strong>eb</strong>seinheit erreicht mehr als 50 000 Schaltspiele<br />
– auch mit erhöhten Schaltkräften zum Beispiel<br />
in Bipolarausführung oder bei Betri<strong>eb</strong> von Lasttrennschaltern.<br />
Diese extrem hohe Anzahl spiegelt die<br />
Praxis der Schalthäufigkeit von einigen Schaltungen<br />
pro Jahr bis zu häufigen Schaltungen in Systemwechselbahnhöfen<br />
oder Depots wieder. Im Rahmen dieser<br />
Schalthäufigkeitsversuche wurden die Schaltkraft im<br />
Gestänge <strong>über</strong> Kraftmessdosen, die Einlauftiefe und<br />
die Stellung der beweglichen Schaltsäulen, Strom<br />
und Spannung sowie die Umg<strong>eb</strong>ungsbedingungen<br />
gemessen, aufgezeichnet und ausgewertet.<br />
Zum Nachweis der maximalen Schaltkräfte wurde<br />
ein Hydraulikprüfstand g<strong>eb</strong>aut, dessen Last <strong>über</strong> einen<br />
Hydraulikzylinder eingeleitet wurde und sich an<br />
die Schaltbedingungen realer Schalter anpassen ließ.<br />
Der Zylinder wurde mit der Stellstange der Antri<strong>eb</strong>seinheit<br />
befestigt. Über Sollwertvorgabe des im Hydraulikprüfstand<br />
integrierten Druckventils und des<br />
gemessenen Hubs der Antri<strong>eb</strong>seinheit wurde durch<br />
die Steuerung die Belastung der Antri<strong>eb</strong>seinheit in<br />
Form der Kraft-Weg-Kennlinie vorgeg<strong>eb</strong>en. Mit Hilfe<br />
der gemessenen Arbeitsdrücke am doppelt wirkenden<br />
Zylinder und der Kolbenflächen konnte damit<br />
die spezifizierte Schaltkraft der Antri<strong>eb</strong>seinheit mit<br />
4 kN in den Endlagen nachgewiesen werden.<br />
Die elektrischen Typprüfungen umfassten zum<br />
Beispiel die Stromaufnahme, den Leerlaufstrombedarf,<br />
den Betri<strong>eb</strong> mit langen Kabeln, Prüfungen nach<br />
DIN VDE 0100-600 und 0105-100 sowie der elektromagnetischen<br />
Verträglichkeit nach EN 50121-5.<br />
Standardmäßig beträgt die zulässige Klemmenspannung<br />
am Schalterantri<strong>eb</strong> mindestens 80 % der<br />
Nennspannung. Bei Betri<strong>eb</strong> in Netzen mit bis 7 km<br />
langen Kabeln kann diese Vorgabe nicht mehr eingehalten<br />
werden. Daher wurden Schaltversuche mit<br />
dem Schalterantri<strong>eb</strong> und Trennschalter in Einfachoder<br />
Bipolarausführung mit maximal 60 Ohm Kabelwiderstand<br />
durchgeführt. Ziel des Nachweises war<br />
das Erreichen der Endlage innerhalb von maximal<br />
10 s Schaltzeit. Infolge der verringerten Klemmenspannung<br />
am Motor reduziert sich die ideelle Leerlaufdrehzahl<br />
der N<strong>eb</strong>enschluss-Gleichstrommaschine,<br />
wodurch die längere Schaltzeit entsteht.<br />
Besonders wichtig für einen störungssicheren<br />
Betri<strong>eb</strong> von elektrischen Komponenten in stationären<br />
Bahnanlagen ist der Nachweis der EMV nach<br />
EN 50121-5. Im Siemens-Prüfzentrum in Erlangen<br />
wurden alle Typprüfungen, zum Beispiel nieder- und<br />
hochfrequente Magnetfelder, hochfrequente Störströme,<br />
Stromimpuls und Überspannung bis 4 kV<br />
gegen Erde und 2 kV differentiell sowie die Störaussendung,<br />
bestanden. Ohne diese Prüfungen könnte<br />
zum Beispiel bei Antri<strong>eb</strong>en mit permanenter Stromversorgung<br />
ein selbstständiges Anlaufen bei Störströmen<br />
oder ein Defekt der elektrischen Steuerung und<br />
Antri<strong>eb</strong>seinheit bei Überspannungen die Folge sein.<br />
Zum Nachweis der Funktionstauglichkeit bei extremen<br />
Umg<strong>eb</strong>ungsbedingungen wurde der Hydraulikprüfstand<br />
wiederholt genutzt. Bei 60 °C und 99% Luftfeuchte<br />
sowie bei -40 °C und mindestens 65 % Luftfeuchte wurden<br />
die spezifizierten mechanischen Eigenschaften der<br />
Antri<strong>eb</strong>seinheit nachgewiesen. Die Temperaturwechsel,<br />
zum Beispiel Warm-Kalt, Kalt-Warm mit jeweils mindestens<br />
zwölfstündiger konstanter Endzyklustemperatur<br />
zeigten innerhalb der Gehäuse zwar Kondensatbildung,<br />
führten bei der elektrischen Steuerung aufgrund der Auslegung<br />
zu keiner Funktionsbeeinträchtigung.<br />
Nach Abschluss des Entwicklungsprozesses wurden<br />
zwischen 2011 und 2013 zwei Schalterantri<strong>eb</strong>e<br />
Sicat 8WL6254 (Ebs 09.12.15) mit Nennspannung<br />
230 V AC und Drei-Leiter-Technik im Netz der DB AG<br />
südwestlich von Berlin im Betri<strong>eb</strong> erprobt. Entsprechend<br />
den Anforderungen des Anlagenbetreibers<br />
wurde ein Standort mit seltener und einer mit häufiger<br />
Betätigung gewählt. Analog dem Vorgehen bei<br />
den bei Siemens durchgeführten Schalthäufigkeitsprüfungen<br />
wurden die Schaltungen messtechnisch<br />
erfasst, <strong>über</strong>wacht und ausgewertet (Bild 11). Diese<br />
Daten liefern weiter wichtige Erkenntnisse für die Be-<br />
304 112 (2014) Heft 5
Fahrleitungsanlagen<br />
lastung der Schaltgeräte im Betri<strong>eb</strong>. Die erwartete<br />
Funktion des Schalterantri<strong>eb</strong>s wurde bei allen Betri<strong>eb</strong>sbelastungen<br />
ohne Fehler nachgewiesen, sodass<br />
die DB AG im August 2013 die Zulassung erteilte.<br />
5 Kundennutzen und<br />
Anwendungsmerkmale<br />
Seit Lieferfreigabe Ende 2010 wurden bereits 1 500<br />
Schalterantri<strong>eb</strong>e der Serie Sicat 8WL6243/44/53/54/70<br />
ausgeliefert. Die hohe Qualität des Produkts und die<br />
robuste Konstruktion bewiesen sich als fehlerfrei, zuverlässig<br />
und geeignet für den Einsatz als Schalterantri<strong>eb</strong><br />
für Trenn- und Lasttrennschalter.<br />
Das Baukastenprinzip der neuen Siemens-Schalterantri<strong>eb</strong>e<br />
erlaubt einerseits eine hohe Flexibilität<br />
und Anpassbarkeit an Kundenwünsche, bringt aber<br />
keine Bauteilvielfalt der notwendigen Hauptkomponenten<br />
wie Steuerung und Antri<strong>eb</strong>seinheit.<br />
Die Eigenschaften und Merkmale dieser Schalterantri<strong>eb</strong>e<br />
sind:<br />
• eine universell einsetzbare Serie zum vorrangig<br />
fernbetätigten Betri<strong>eb</strong> von Trenn- und Lasttrennschaltern<br />
mit 200 mm oder variablem Hub mit<br />
unterschiedlichen Möglichkeit der Schnittstellenanpassung<br />
für Nutzung in Bestandsbahnanlagen<br />
• zuverlässig und wartungsarm durch robustes,<br />
mechanisches Getri<strong>eb</strong>e<br />
• zuverlässig durch formschlüssige mechanische<br />
Verriegelung der Endlagen<br />
• mindestens 4 kN Stellkraft in den Endlagen durch<br />
optimale Kraft-Weg-Kennlinie eines reversierenden<br />
Maltesergetri<strong>eb</strong>es<br />
• kompatibel zu allen gängigen Ansteuerungen<br />
von Schalterantri<strong>eb</strong>en zum Beispiel Drei- und<br />
Vier-Leiter-Technik auch durch das neue Hardwarekonzept<br />
der Antri<strong>eb</strong>ssteuerung mit leistungselektronischen<br />
Schaltern<br />
• kleine Gehäus<strong>eb</strong>reiten erreichbar, dadurch Einbau<br />
zwischen den Flanschen von H-Profilmaste möglich<br />
• Bedienung des Schalterantri<strong>eb</strong>s ferngesteuert<br />
sowie elektrisch je nach Ausführung und manuell<br />
vor Ort möglich<br />
• hohe L<strong>eb</strong>ensdauer durch Verwendung korrosionsbeständiger<br />
Materialien<br />
• unterschiedliche Gehäusevarianten verfügbar,<br />
zum Beispiel für kundenspezifische Einbauten wie<br />
DC-DC- oder AC-DC-Wandler Sicat 8WL6240,<br />
isolierend (GFK) oder nicht isolierend (Edelstahl)<br />
• Konstruktion, Fertigung und Typprüfung nach<br />
den neuesten internationalen Normen<br />
• Auswerteeinheit für Einlauf<strong>über</strong>wachung<br />
Sicat CMS von Trenn- und Lasttrennschaltern<br />
bereits integriert oder für Ausführungen mit<br />
Sicherheitsintegritätslevel 1 im Gehäuse adaptierund<br />
nachrüstbar<br />
Bild 11:<br />
Schalterantri<strong>eb</strong> mit Befestigungsadaptern und Bart-Schließsystem<br />
Sicat 8WL6254 (Ebs 09.12.15) mit Messtechnik zur<br />
Überwachung der Betri<strong>eb</strong>szustände während der Betri<strong>eb</strong>serprobung<br />
im Netz der DB AG.<br />
Anzeige<br />
112 (2014) Heft 5<br />
305
Fahrleitungsanlagen<br />
6 Ansteuerungen für<br />
Schalterantri<strong>eb</strong>e<br />
Zum Ansteuern der elektrischen Schalterantri<strong>eb</strong>e<br />
steht ab März 2014 auch die Mastschalter-Steuerung<br />
Sicat 8WL6242-0 für Fernwirkstationen auf Simatic-<br />
Basis zur Verfügung. Mit der Fernwirkunterstation<br />
wird auf Basis der IEC 60870-5-104 kommuniziert.<br />
Eine alternative Kommunikation auf Basis IEC 61850<br />
ist lieferbar. Dabei können die im Feld befindlichen<br />
Schalterantri<strong>eb</strong>e <strong>über</strong> Push-Panel in der Fernwirkunterstation<br />
handgesteuert werden. Zur elektrischen<br />
Ansteuerung der Schalterantri<strong>eb</strong>e <strong>über</strong> Steuerkabel<br />
wird pro Schalterantri<strong>eb</strong> eine elektrische Steuereinheit<br />
Sicat 8WL6242-1 für Drei-/Vier-Leiter- und<br />
Sicat 8WL6242-2 für 6-/8-Leiter-Technik zwischengeschaltet,<br />
die die Steuerimpulse in elektrische Steuerbefehle<br />
des Schalterantri<strong>eb</strong>s umsetzt und Endlagenmeldungen<br />
einliest.<br />
Alternativ liefert Siemens für die DB AG auch Mastschaltsteuerungen<br />
für Oberleitungsanlagen (MSS OLA)<br />
[11]. Dabei werden die Schalterantri<strong>eb</strong>e in klassischer<br />
Drei-Leiter-Technik angesteuert. Abhängig von<br />
der Anzahl der zu steuernden und zu <strong>über</strong>wachenden<br />
Schalterantri<strong>eb</strong>e werden die der Zentralbaugruppe<br />
(ZBG) untergeordneten Mastschalterbaugruppen<br />
(MSB) eingesetzt, die pro MSB zwei Schalterantri<strong>eb</strong>e<br />
steuern können. Mit der Zentralen Schaltstelle (ZES)<br />
wird gemäß IEC 60870-5-104 <strong>über</strong> VPN mit den<br />
Steuerkopf TM 1703 emic kommuniziert.<br />
Der Autor dankt seinem ehemaligen Arbeitskollegen<br />
Steffen Walter, der die technische Plattform der Schalterantri<strong>eb</strong>e<br />
maßg<strong>eb</strong>lich entwickelt hat.<br />
Literatur + Links<br />
[1] Dölling, A.; Leistner, S.: Lasttrenn- und Trennschalter für<br />
DC-Oberleitungsanlagen. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 112<br />
(2014), H. 1-2, S. 44–51.<br />
[2] Dölling, A.; Leistner, S.: Trennschalter 8WL6144. In: <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong> 112 (2014), H. 3, S. 104–112.<br />
[3] EN 50123: Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen;<br />
Gleichstrom-Schalteinrichtungen.<br />
[4] EN 50152: Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen –<br />
Besondere Anforderungen an Wechselstrom- Schalteinrichtungen.<br />
[5] EN 50125-2:2010-11: Bahnanwendungen – Umweltbedingungen<br />
für Betri<strong>eb</strong>smittel – Teil 2: Ortsfeste elektrische<br />
Anlagen.<br />
[6] EN 50119:2010-05: Bahnanwendungen – Ortsfeste Anlagen<br />
– Oberleitungen für den elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong>.<br />
[7] EN 50121-5:2007-07: Bahnanwendungen – Elektromagnetische<br />
Verträglichkeit – Teil 5: Störaussendungen<br />
und Störfestigkeit von ortsfesten Anlagen und Einrichtungen<br />
der <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung.<br />
[8] IEC 60529:1989-11: Schutzarten durch Gehäuse (IP-<br />
Code).<br />
[9] Dölling, A.: Schalterstellungsmeldung Sicat DMS. In:<br />
<strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 111 (2013), H. 12, S. 770–776.<br />
[10] http://www.downloads.siemens.com/downloadcenter/Download.aspx?pos=download&fct=getasset<br />
&mandator=ic_sg&id1=DLA14_26<br />
[11] http://www.downloads.siemens.com/downloadcenter/Download.aspx?pos=download&fct=getasset<br />
&mandator=ic_sg&id1=DLA14_109<br />
AUTORENDATEN<br />
Dr.-Ing. André Dölling (34), Studium<br />
des Verkehrsingenieurwesens an der TU<br />
Dresden, 2003 bis 2007 wissenschaftlicher<br />
Mitarbeiter und Promotion an<br />
der Fakultät Verkehrswissenschaften<br />
„Friedrich List“, Professur für elektrische<br />
<strong>Bahnen</strong>; seit 2007 tätig bei Siemens AG,<br />
bis 2012 im Bereich Entwicklung von<br />
Fahrleitungskomponenten und -systemen,<br />
jetzt Produktportfolio-Manager<br />
im Bereich Bahnelektrifizierung/Fahrleitung;<br />
außerdem seit 2008 beziehungsweise<br />
2009 Lehrbeauftragter für<br />
Fahrleitungen an der TU Dresden und<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 />
306 112 (2014) Heft 5
Historie<br />
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung einst und heute<br />
nach Vorträgen Alexander Schwery, R&D Director Electrical, Alstom Power Hydro, Birr (CH),<br />
und Rainer Gruber, Senior Key Expert, Siemens AG, Erlangen, auf der ETG-Fachtagung<br />
100 Jahre Hochleistungstraktion – 100 Jahre Lötschbergbahn in Spiez im Juni 2013<br />
Die ersten Fernbahnelektrifizierungen in Europa mit 1 AC 16 2 /3 Hz bedingten klassische Bahnkraftwerke.<br />
Später gab es dafür auch rotierende Umformer, teils mit komplizierter Frequenz-Leistungsregelung,<br />
und in den 1930er Jahren erste Versuche mit Quecksilberdampfumrichtern.<br />
Drehstromnetz<br />
3 AC 110 ... 400 kV 50 Hz<br />
zentrale<br />
Versorgung<br />
Kraftwerk<br />
1~<br />
Umformer<br />
3~ 1~<br />
Umrichter<br />
3~<br />
1~<br />
3~<br />
1~<br />
Bahnstromleitungsnetz<br />
2 AC 110 kV 16,7 Hz<br />
Unterwerk<br />
Umrichter<br />
dezentrale<br />
Versorgung<br />
Kraftwerk<br />
1~<br />
Umformer<br />
3~ 1~<br />
Oberleitung<br />
1 AC 15 kV 16,7 Hz<br />
Rückleitung<br />
Bild 1:<br />
Beispiel für zentrale und dezentrale 16 2 /3-Hz-<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung teilweise in Verbundbetri<strong>eb</strong> (Grafik: Siemens/DIV).<br />
Wie kam es zu 16 2 /3 Hz?<br />
In der Frühzeit der elektrischen<br />
<strong>Bahnen</strong> wurden für die Antri<strong>eb</strong>e<br />
Gleichstrom-Reihenschlussmotoren<br />
wegen ihrer passenden Eigenschaften<br />
bevorzugt, nämlich<br />
Bild 2:<br />
Sechzehnpoliger Synchronmaschinenrotor 16 2 /3 Hz, Drehzahl 125 min –1<br />
(Foto: Brown Boveri).<br />
Objekt: Nennleistung 18MW/25 MVA, für Flusskraftwerk Rupperswil-Auenstein,<br />
in Betri<strong>eb</strong> 1945<br />
hohes Anzugsmoment und einfache<br />
Spannungsteuerung. Für höhere<br />
Leistungen und längere Strecken<br />
wollte man die Vorzüge von<br />
Wechselspannung und -strom<br />
nutzen, vor allem deren Transformierbarkeit.<br />
Prinzipiell ließen<br />
sich die Gleichstrommotoren mit<br />
gewissen Anpassungen zu Wechselstrom-Reihenschlussmotoren<br />
entwickeln. Jedoch werden dabei<br />
in den Rotorwicklungen zusätzliche<br />
Wechselspannungen induziert.<br />
Dieser Effekt kann zu Bürstenfeuer<br />
und Überschlägen am<br />
Kommutator führen, was sich mit<br />
niedrigeren Frequenzen vermeiden<br />
ließ. Die Pioniere in Europa<br />
einigten sich dafür auf ein Drittel<br />
der Frequenz des Landesnetzes,<br />
also 16 2 /3 Hz.<br />
Dies war die Kombination der<br />
Vorteile von DC und AC. Wie bei<br />
den Gleichstrombahnen muss-<br />
112 (2014) Heft 5<br />
307
Historie<br />
Bild 3:<br />
Zweipoliger Synchronmaschinenrotor<br />
16 2 /3 Hz, Drehzahl<br />
1 000 min –1<br />
(Foto: Brown Boveri).<br />
Objekt: wahrscheinlich<br />
Nennleistung<br />
40 MW/50 MVA für<br />
Dampfkraftwerk<br />
Mannheim, in Betri<strong>eb</strong><br />
1964<br />
die Generatoren auf Federpakete<br />
gestellt. Für diese Schwingungsamplitudendämpfung<br />
nahm man<br />
früher Schraubenfedern, aber wegen<br />
deren Ermüdung und temperaturabhängiger<br />
Charakteristik<br />
später Blattfedern (Bild 4).<br />
Um Zusatzverluste durch die<br />
Gegensystem-Ströme und daraus<br />
folgende Erwärmung im<br />
Rotor möglichst klein zu halten,<br />
werden diese durch entgegen<br />
wirkende Ströme in besonders<br />
starken kurzgeschlossenen Rotor-<br />
Dämpferwicklungen weitgehend<br />
kompensiert (Bild 5). Bei großen<br />
Bild 4:<br />
Lagerung von Einphasenmaschinen<br />
mit<br />
Schrauben- und mit<br />
Blattfedern (Fotos:<br />
SBB/Brown Boveri).<br />
te aber auch hierfür die spezielle<br />
Versorgung der Fahrzeuge mit<br />
Traktionsenergie aufg<strong>eb</strong>aut werden<br />
(Bild 1).<br />
Direkterzeugung 16 2 /3 Hz<br />
Generatoren zur 1AC-<strong>Bahnen</strong>ergieerzeugung<br />
unterscheiden sich<br />
Bild 5:<br />
Dämpferwicklung Einphasenmaschine (Foto: Alstom).<br />
in Phasenzahl und Frequenz von<br />
Drehstromgeneratoren, welche<br />
das Landesnetz versorgen. Wie<br />
dort gibt es dabei je nach Drehzahl<br />
der antreibenden Wasser- oder<br />
Dampfturbine Schenkelpol- oder<br />
Vollpol-Rotoren (Bilder 2 und 3).<br />
Einphasige Spannungs- und<br />
Stromsysteme lassen sich durch<br />
zwei entgegengesetzt rotierende<br />
dreiphasige Systeme darstellen.<br />
Dabei produziert das mitlaufende<br />
oder Mitsystem analog zur 3AC-<br />
Maschine ein zeitlich konstantes<br />
Drehmoment, das gegenlaufende<br />
oder Gegensystem (negative phase<br />
sequence, NPS) hingegen erzeugt<br />
ein Riffelmoment mit gleicher<br />
Amplitude und doppelter Frequenz,<br />
also 33 1 /3 Hz. Damit dieses<br />
nicht <strong>über</strong> das Statorgehäuse<br />
als <strong>über</strong>mäßig hohe Rüttelkraft<br />
auf das Fundament gelangt und<br />
dort Schäden anrichtet, werden<br />
Maschinen legt man dazu sogar<br />
Ro<strong>eb</strong>elstäbe in die Polschuhe.<br />
Weitere Merkmale der 1AC-Maschine<br />
für 16 2 /3 Hz gegen<strong>über</strong> der<br />
3AC-Maschine für 50 Hz sind, dass<br />
bei ihr nicht alle Ständernuten bewickelt<br />
sind, das aktive Material also<br />
weniger ausgenutzt ist und dass sie<br />
bei gleicher Polzahl nur ein Drittel<br />
der Drehzahl oder umgekehrt bei<br />
gleicher Drehzahl nur ein Drittel<br />
der Polzahl hat, was sehr große<br />
Pole bedeutet (Bild 6). Dadurch<br />
ist sie bei gleicher Leistung größer<br />
und rund doppelt so schwer.<br />
Umwandlung 50/16 2 /3 Hz<br />
Statt direkt in 1AC-Primärmaschinen<br />
kann die <strong>Bahnen</strong>ergie auch<br />
aus dem 3AC-Landesnetz durch<br />
Phasen- und Frequenzumwandlung<br />
erzeugt werden. Frequenzstarr<br />
geschieht das mit zwei<br />
gekuppelten Synchronmaschi-<br />
308 112 (2014) Heft 5
Historie<br />
Bild 6:<br />
Rotorpaar für frequenzstarren Umformer (Foto: Brown Boveri).<br />
zwölfpolige Synchronmaschine 50 Hz und vierpolige Synchronmaschine<br />
16 2 /3 Hz für Drehzahl 500 min –1<br />
Objekt: Nennleistung 6 MW/7 MVA, für fahrbaren Umformer in Norwegen,<br />
in Betri<strong>eb</strong> um 1968<br />
Bild 8:<br />
Frequenzelastischer Umformer modern (Foto: SBB).<br />
von links: Synchronmaschine 1 AC 16 2 /3 Hz – Asynchronmaschine 3 AC 50 Hz<br />
mit Rotorspeisung durch separat stehenden Umrichter<br />
Objekt: im SBB-Umformerwerk Kerzers, Nennleistung 33,75 MW/45 MVA,<br />
in Betri<strong>eb</strong> 1976, Umbau 2003-2004<br />
Bild 7:<br />
Frequenzelastischer Umformer klassisch (Foto: Brown Boveri).<br />
von links: Synchronmaschine 1 AC 16 2 /3 Hz (ELIN) – Asynchronmaschine 3 AC 50 Hz<br />
(BROWN BOVERI) mit Rotorspeisung durch Scherbius-Kaskade – Tachogenerator<br />
Objekt: im ÖBB-Umformerwerk Auhof bei Wien, Nennleistung<br />
20 MW/20 MVA, in Betri<strong>eb</strong> 1956.<br />
Bild 9:<br />
Frequenzelastischer Umrichter 3 AC 50 Hz / 1 AC 16 2 /3 Hz aus Quecksilberdampfgefäßen<br />
(Foto: Siemens/EB 1935 H. 9).<br />
Objekt: Versuchsanlage im Reichsbahn-Saalachkraftwerk (Reichenhall),<br />
Leistung 1 MVA, Erprobung von 1933 bis 1935<br />
nen verschiedener Phasen- und<br />
Polzahlen (Bild 6). Wenn diese<br />
mechanische Netzkopplung aber<br />
frequenzelastisch sein soll, muss<br />
am 50-Hz-Landesnetz eine Asynchronmaschine<br />
hängen. Diese<br />
muss doppeltgespeist sein, damit<br />
die <strong>über</strong>tragene Wirkleistung<br />
beli<strong>eb</strong>ig einstellbar ist, zum Beispiel<br />
als konstanter Wert oder als<br />
Funktion der Bahnfrequenz. Dazu<br />
bekommt der Schleifringläufer<br />
einen 3AC-Strom mit der aktuellen<br />
Schlupffrequenz und von der<br />
Regelung bestimmter Amplitude<br />
und Phasenlage eingeprägt. Dies<br />
wurde von den 1930er bis in die<br />
1980er Jahre mit komplizierten<br />
3AC-Hintermaschinen im Läuferkreis<br />
bewirkt (Bild 7), von denen<br />
bei BBC-Anlagen eine als Scherbius-Maschine<br />
und bei Siemens-<br />
Anlagen als Lydall-Maschine<br />
bekannt waren. Später hat Leistungselektronik<br />
diese Funktionen<br />
<strong>über</strong>nommen, zunächst in Form<br />
von Cyclo-Thyristorumrichtern<br />
und heute als IGBT- oder IGCT-<br />
Vollumrichter mit Spannungszwischenkreis<br />
(Bild 8).<br />
Schon in den 1930er Jahren<br />
gab es aber auch erste Versuche,<br />
die Leistung mit ruhenden Umrichtern<br />
statt mit rotierenden Maschinen<br />
umzuwandeln (Bild 9).<br />
Anmerkung: Die jeweiligen Teile 1<br />
dieses Kombi-Berichtes, die die statischen<br />
Frequenzumrichter und dabei<br />
besonders die modularen Multi-Level-Umrichter<br />
sowie drehzahlvariable<br />
Antri<strong>eb</strong>e für Pumpspeicherwerke<br />
behandeln, stehen in diesem Heft<br />
als zweimal Fokus Thema.<br />
Be<br />
112 (2014) Heft 5<br />
309
Nachrichten <strong>Bahnen</strong><br />
ICE3-Zulassungsfahrten in Belgien<br />
Seit einigen Jahren fahren die<br />
DB-Vierspannungstri<strong>eb</strong>züge ICE 3<br />
Baureihe 406 <strong>über</strong> Köln und<br />
Aachen bis Brüssel, allerdings<br />
bisher nur einzeln. Im F<strong>eb</strong>ruar<br />
2014 wurden damit in Belgien<br />
Testfahrten in Doppeltraktion<br />
durchgeführt, die Zulassung hierfür<br />
wird im September erwartet.<br />
Sicherheitsbericht 2013 der DB<br />
TABELLE<br />
Die DB gibt rund 160 Mio. EUR/a<br />
für die Sicherheit aus und setzt<br />
dabei 3 700 eigene Kräfte ein. Zu<br />
Ihrem Sicherheitsbericht 2013<br />
sieht sie die Sicherheitslage in<br />
Zügen und auf Bahnhöfen auf<br />
sehr hohem Niveau und statistisch<br />
deutlich besser als im sonstigen<br />
öffentlichen Raum. Sie freut sich<br />
<strong>über</strong> starke Rückgänge bei einigen<br />
Delikte und Folgen laut DB-Sicherheitsbericht 2013.<br />
Stark gerundete Zahlen<br />
2012 2013 ∆ in %<br />
Hausfriedensbruch 3 500 6 100 +70<br />
Fahrausweisautomatenaufbruch 470 560 +20<br />
Körperverletzung 1<br />
davon gegen Personal<br />
Graffiti<br />
Fälle<br />
Schaden in Mio. EUR<br />
Vandalismus<br />
Fälle<br />
Schaden in Mio. EUR<br />
Buntmetalldi<strong>eb</strong>stahl<br />
Fälle<br />
betroffene Züge<br />
Verspätungsminuten<br />
Schaden in Mio. EUR<br />
14 000<br />
1 000<br />
16 100<br />
7,6<br />
16 200<br />
33<br />
2 850<br />
17 000<br />
225 000<br />
18<br />
14 600<br />
1 200<br />
15 500<br />
6,6<br />
11 800<br />
30<br />
1 750<br />
10 000<br />
135 000<br />
18<br />
+4<br />
+20<br />
–4<br />
–15<br />
–30<br />
–10<br />
–40<br />
–40<br />
–40<br />
±0<br />
1<br />
auf Bahnhöfen und in Zügen, auch von Fremdtransporteuren<br />
Deliktarten und beklagt Zuwächse<br />
bei anderen (Tabelle).<br />
Zum unerfreulichen Trend bei<br />
Hausfriedensbruch wird deutlich<br />
härteres Durchgreifen angesagt.<br />
Von Körperverletzungen gegen<br />
Bahnpersonal sind zu etwa zwei<br />
Drittel Sicherheitspersonale betroffen.<br />
Die meisten Fälle passieren<br />
beim Durchsetzen des Hausrechts,<br />
viele aber auch durch „ganz<br />
normale Reisende“ bei der Fahrausweiskontrolle.<br />
Die Entwicklung wird<br />
„absolut inakzeptabel“ genannt.<br />
Bei Fahrausweisautomaten-<br />
Aufbrüchen haben Fahndungserfolge<br />
der Bundespolizei und hohe<br />
Haftstrafen den Trend seit Jahresbeginn<br />
2014 schon umgekehrt.<br />
Die DB verkürzt die Entleerungszyklen,<br />
verbessert die technische<br />
Ausstattung und setzt Geldkassetten<br />
mit Farbpatronen ein.<br />
Die Gesamtzahl der Körperverletzungen<br />
ist „auf einem niedrigen<br />
Niveau“ fast gleich g<strong>eb</strong>li<strong>eb</strong>en.<br />
Die meisten Zwischenfälle<br />
passieren an Wochenenden mit<br />
stark alkoholisierten Jugendlichen<br />
sowie im Umfeld von Massenveranstaltungen<br />
wie Fußballspielen,<br />
Volksfesten und Demonstrationen.<br />
Gelobt wird hier besonders<br />
die Zusammenarbeit mit der<br />
Bundespolizei in Form „gemeinsamer<br />
Ordnungspartnerschaft“.<br />
Zum Vergleich wird darauf<br />
verwiesen, dass Berlin gegen<strong>über</strong><br />
den 7,4 Mio. Reisenden täglich<br />
halb so viel Einwohner hat, aber<br />
jährlich 42 000 Fälle gegen<strong>über</strong><br />
den rund 15 000 bei der Bahn.<br />
Die Zahl der Straftaten Sachbeschädigung<br />
durch Graffiti, mit<br />
political correctness säuberlich<br />
vom gewöhnlichen Vandalismus<br />
abgegrenzt, hat sich erfreulich<br />
entwickelt, was gleichfalls auf<br />
enge Zusammenarbeit von DB-<br />
Sicherheitskräften und Bundespolizei<br />
zurückgeführt wird.<br />
Im vergangen Jahr wurden fast<br />
tausend Täter gefasst. Ebenso<br />
waren vermehrtes Auftreten der<br />
Sicherheitskräfte und verbesserte<br />
Sicherheitskonzepte beim<br />
eigentlichen Vandalismus wie an<br />
Aufzügen und Sitzen erfolgreich.<br />
Wie schon im Vorjahr gab es<br />
weiteren starken Rückgang der<br />
Buntmetallkriminalität, wobei der<br />
materielle Schaden jedoch fast<br />
unverändert bli<strong>eb</strong>. Es wurden<br />
340 Täter festgenommen.<br />
Streckeninfrastruktur im Raum Trier<br />
Auf der Streckenverbindung<br />
zwischen Trier und dem luxemburgischen<br />
Grenzbahnhof Wasserbillig<br />
ist ein 2 km langer Abschnitt<br />
zwischen dem letzten deutschen<br />
Bahnhof (Bf) Igel und der Überleitstelle<br />
Igel West nach Kriegsende<br />
wegen eines gesprengten Bunkers<br />
eingleisig g<strong>eb</strong>li<strong>eb</strong>en; die Staatsgrenze<br />
liegt 1 km weiter <strong>über</strong> dem<br />
Fluss Sauer. Das Hindernis war auch<br />
1974 bei der <strong>Elektrifizierung</strong> auf<br />
deutscher Seite nicht zu beseitigen.<br />
Inzwischen gilt es für den grenz<strong>über</strong>schreitenden<br />
Verkehr als so<br />
störend, dass der Abschnitt jetzt<br />
doch zweigleisig gemacht werden<br />
soll. Dagegen hatte die DB In den<br />
1980er Jahren auf der Moselbrücke<br />
zwischen dem rechtsseitigen Bf Karthaus,<br />
7 km südwestlich von Trier<br />
Hbf, und dem linksseitigen Bf Igel<br />
eines der beiden Gleise zugunsten<br />
eines Fuß- und Radweges aufgeg<strong>eb</strong>en.<br />
Parallel zu den Bauplanungen<br />
hat DB Fernverkehr den früheren<br />
IC-Zweistundentakt zwischen<br />
Nordwestdeutschland und Luxemburg<br />
auf zwei einseitige Tagesrandverbindungen<br />
reduziert und teilt zu<br />
diesen mit, dass Gespräche mit den<br />
Aufgabenträgern noch nicht abgeschlossen<br />
sind. Bisher galt, dass die<br />
Bundesländer den Regionalverkehr<br />
bestellen und der Fernverkehr in<br />
Eigenregie betri<strong>eb</strong>en wird.<br />
310 112 (2014) Heft 5
<strong>Bahnen</strong> Nachrichten<br />
Tri<strong>eb</strong>züge Coradia Continental für Mittelsachsen<br />
Der Verkehrsverbund Mittelsachsen<br />
(VMS) hat für 150 Mio. EUR<br />
bei Alstom 13 drei- und 16<br />
fünfteilige elektrische Tri<strong>eb</strong>züge<br />
Coradia Continental in Auftrag<br />
geg<strong>eb</strong>en. Dabei besteht eine<br />
Optionen auf bis zu 23 weitere<br />
Züge. Der Auftrag umfasst für<br />
16 Jahre die Instandhaltung der<br />
Fahrzeuge durch den Hersteller<br />
in Chemnitz. Die Züge sollen ab<br />
kleinem Fahrplanwechsel 2016<br />
im Netz Mittelsachsen II auf den<br />
Strecken Elsterwerda – Riesa –<br />
und Dresden – Chemnitz – Zwickau<br />
– Plauen – Hof fahren, der<br />
Betreiber wird in einem gesonderten<br />
Ausschreibungsverfahren<br />
ermittelt. Sie sind 160 km/h<br />
schnell und können in Mehrfachtraktion<br />
fahren. Die Dreiteiler<br />
haben 150 und die Vierteiler 240<br />
Sitzplätze. Wegen der Bahnsteighöhen<br />
auf diesen Strecken<br />
liegen alle Einstiege 600 mm <strong>über</strong><br />
Schienenoberkante.<br />
Doppelstockzüge für SBB verspätet<br />
Für die Erneuerung der nationalen<br />
Fernverkehrsflotte<br />
hatte die SBB im Jahr 2010<br />
bei Bombardier 59 Doppelstockzüge<br />
bestellt. Nun soll<br />
sich die Lieferung der Züge<br />
um voraussichtlich zwei Jahre<br />
verspäten, was vertraglich geregelte<br />
Strafzahlungen für nicht<br />
termingerechte Lieferung zur<br />
Folge hätte. Auch dürfte sich<br />
der Lieferverzug auf die Bilanz<br />
der eigenwirtschaftlich operierenden<br />
Fernverkehrssparte der<br />
SBB auswirken.<br />
SBB vor Vergabe für 29 Fernverkehrs-Züge<br />
Für das prognostizierte Nachfragewachstum<br />
ab Inbetri<strong>eb</strong>nahme<br />
des Gotthard- und des Ceneri-<br />
Basis-Tunnels will die SBB 29<br />
Züge für den Nord-Süd-Verkehr<br />
beschaffen (<strong>eb</strong> 5/2012, S. 220).<br />
Dazu befasst sie sich noch im<br />
Rahmen des üblichen Risikomanagements<br />
besonders mit Zulassungsfragen<br />
im nationalen und<br />
internationalen Bereich. Im Mai<br />
2014 will sie das seit zwei Jahren<br />
laufende Ausschreibungsverfahren<br />
mit dem Zuschlag an einen<br />
der Anbieter abschließen.<br />
SBB schließt Modernisierung EC-Wagen ab<br />
Seit 2009 hat die SBB für<br />
160 Mio. CHF ihre 232 EC-Wagen<br />
modernisiert. Damit haben alle<br />
Wagen verbesserten Mobilfunkempfang<br />
dank 3G-Signalverstärker,<br />
Steckdosen an allen Sitzplätzen,<br />
Ski- und Fahrradhalterungen<br />
sowie optische Fahrgastinformation<br />
innen wie außen. Komplett<br />
umgestaltet wurde zudem die<br />
Inneneinrichtung, unter anderem<br />
mit geschlossenen WC-Systemen.<br />
Für mobilitätseingeschränkte<br />
Reisende wurden weitere<br />
Einstiegshilfen installiert. Durch<br />
verbesserte Isolation, <strong>über</strong>arbeitete<br />
Steuerung der Heiz-,<br />
Lüftungs- und Klimaanlage und<br />
die Funktion Schlummerbetri<strong>eb</strong><br />
werden bis 6 GWh/a Energieeinsparung<br />
erwartet.<br />
Raaberbahn bestellt fünf<br />
Zwei frequenztri<strong>eb</strong>züge<br />
Der österreichische Betri<strong>eb</strong>steil<br />
der Raab-Oedenburg-Ebenfurter<br />
Eisenbahn (kurz Raaberbahn,<br />
ungarisch GYSEV) bestellt – vorbehaltlich<br />
erfolgreicher Finanzierungsausschreibung<br />
– bei Siemens<br />
fünf Regional tri<strong>eb</strong>züge Typ<br />
Desiro ML. Die Raaberbahn ist<br />
die einzige grenz<strong>über</strong>schreitend<br />
tätige Privatbahn Österreichs<br />
und operiert vorwiegend in<br />
West-Ungarn,<br />
im Osten Österreichs,<br />
dem<br />
Burgenland<br />
und im Großraum<br />
Wien.<br />
Die dreiteiligen<br />
Tri<strong>eb</strong>züge<br />
für AC 15 kV 16,7 Hz und 25 kV<br />
50 Hz sollen ab Mitte 2016<br />
ausgeliefert werden. Gefertigt<br />
werden sie im Werk Krefeld, die<br />
Drehgestelle kommen aus dem<br />
Werk Graz des Lieferers.<br />
112 (2014) Heft 5<br />
311
Nachrichten <strong>Bahnen</strong><br />
Vollautomatische U-Bahn in Budapest<br />
Ende März 2014 sind auf der<br />
neuen U-Bahn-Linie 4 in Budapest<br />
15 Metropolis-Züge von Alstom in<br />
Betri<strong>eb</strong> gegangen. Die 7,4 km lange<br />
Linie 4, die den Bahnhof Kelenföld in<br />
Buda mit dem Ostbahnhof in Pest<br />
verbindet, ist die erste vollautomatische<br />
U-Bahn-Linie in Mittelosteuropas.<br />
Weitere 22 Metropolis-Züge<br />
<strong>über</strong>nehmen später den Gesamtverkehr<br />
auf der Linie 2. Um die<br />
täglich 1 Mio. Fahrgäste der 1896<br />
eröffneten Budapester U-Bahn mit<br />
dem vollautomatischen System vertraut<br />
zu machen, haben die Züge<br />
im ersten Betri<strong>eb</strong>sjahr eine Fahrerkabine,<br />
die mit einer Aufsichtsperson<br />
besetzt ist. Später wird die Wand<br />
zum Fahrgastbereich entfernt. Die<br />
70 km/h schnellen und durchgängigen<br />
5-Wagen-Züge der Linie 4 sind<br />
80 m lang und nehmen bei 164<br />
Sitzplätzen maximal 810 Fahrgäste<br />
auf. Sie wurden in Frankreich entwickelt<br />
und in Kattowitz mit den dort<br />
g<strong>eb</strong>auten Wagenkästen sowie den<br />
in Ungarn gefertigten Traktionssystemen<br />
endmontiert.<br />
Last-Mile-Lokomotive ohne Fahrdraht gefahren<br />
BLS Cargo hat mit der Last-Mile-Lokomotive<br />
TRAXX AC3 Baureihe 187<br />
von Bombardier im Rahmen des<br />
Zulassungsverfahrens die erste<br />
kommerzielle Fahrt mit Einsatz der<br />
Dieseltraktion absolviert. Dabei<br />
wurden neue Tri<strong>eb</strong>züge von Bussnang<br />
nach Visp ins dortige nicht<br />
elektrifizierte Umschlagterminal<br />
<strong>über</strong>führt. Ab Mitte 2014 ergänzen<br />
zwei weitere Lokomotiven den<br />
Bestand. Die ersten fünf Lokomotiven<br />
dieser Art hatte die Leasinggesellschaft<br />
Railpool Ende 2010<br />
bestellt und drei davon für mehrere<br />
Jahre an BLS Cargo vermietet<br />
(<strong>eb</strong> 8-9/2010, S. 432–442).<br />
Nachrichten Energie und Umwelt<br />
Energie aus Klärschlamm<br />
Klärwerke benötigen viel Energie<br />
vor allem für ihre aufwändige<br />
Foto: Fraunhofer IKtS<br />
Pump- und Belüftungstechnik.<br />
Dabei enthält der Klärschlamm<br />
beträchtliche Energiemengen. Die<br />
Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft,<br />
Abwasser und Abfall (DWA)<br />
schätzt, dass sich mit konsequenter<br />
Nutzung des Klärgases die Energieerzeugung<br />
der Wasserwirtschaft<br />
verdrei- oder vervierfachen lässt. Im<br />
Klärwerk Dresden-Kaditz geschieht<br />
dies bereits: Das gewonnene Methangas<br />
deckt <strong>über</strong> ein Blockheizkraftwerk<br />
60 % seines Bedarfs an<br />
elektrischer Energie. Das Fraunhofer-<br />
Institut für Keramische Technologien<br />
und Systeme IKTS in Dresden verfolgt<br />
zwei Wege, Kläranlagen energieautark<br />
zu betreiben und sogar<br />
Überschuss zu produzieren. N<strong>eb</strong>en<br />
Verfahren zur höheren Gasausbeute<br />
wie Ultra schall-Zerkleinerung des<br />
Klärschlamms und Zusatz anderer<br />
Biomassen arbeitet seit Anfang<br />
2014 im Klärwerk Dresden-Kaditz<br />
unter realen Bedingungen ein<br />
Labor mit Festoxid-Brennstoffzellen<br />
(SOFC), die das Biogas emissionsfrei,<br />
leise und mit mindestens 50 %<br />
Wirkungsgrad verstromen; Blockheizkraftwerke<br />
mit ihrer weitgehend<br />
ausgereizten Technik bringen es<br />
allenfalls auf 40 %. Der Prozess läuft<br />
bei maximal 900 °C, was mit einer<br />
am IKTS entwickelten Hochleistungskeramik<br />
möglich ist. Es lassen<br />
sich auch andere Brennstoffe wie<br />
Erdgas, Biogas, Bioethanol oder<br />
Flüssiggas einsetzen.<br />
312 112 (2014) Heft 5
Energie und Umwelt Nachrichten<br />
Autarke Sensorknoten für Hochspannungsleitungen<br />
Die maximale Strombelastbarkeit<br />
von Hochspannungsleitungen<br />
mit Rücksicht auf den Durchhang<br />
wird mit festen Parametern<br />
berechnet, zum Beispiel 35 °C<br />
Umg<strong>eb</strong>ungstemperatur und<br />
0,6 m/s Windgeschwindigkeit.<br />
Wenn stärkerer Wind die Leitung<br />
kühlt, bedeutet das zusätzliches<br />
Übertragungspotenzial. Um dieses<br />
für die zeitgleich anfallende<br />
höhere Leistung von Windkraftanlagen<br />
zu nutzen, betreiben die<br />
Fraunhofer-Institute für Elektronische<br />
Nanosysteme ENAS in<br />
Chemnitz und für Zuverlässigkeit<br />
und Mikrointegration IZM in Berlin<br />
mit sechs Industriepartnern<br />
(Tabelle) und der Technischen<br />
Universität Chemnitz das Forschungsprojekt<br />
Autarker Strom-<br />
Sensor (ASTROSE). Das System<br />
TABELLE<br />
Industriepartner im Projekt<br />
ASTROSE.<br />
MITNETZ<br />
Amprion<br />
Elmos Semiconductor AG<br />
Microelectronic Packaging Dresden<br />
K+L Elektrotechnik<br />
unilab<br />
Foto: Fraunhofer-IZM<br />
besteht aus neu entwickelten<br />
Sensorknoten, die Stromstärke,<br />
Seiltemperatur, Windstärke sowie<br />
Seilneigung als Maß für den<br />
Durchhang messen und die Werte<br />
in einer Kommunikationskette<br />
zur Leitstelle und -technik senden.<br />
Dort lässt sich der tatsächlich<br />
mögliche Stromfluss durch<br />
die Freileitung berechnen und<br />
die Übertragungskapazität sich<br />
bis etwa 20 % erhöhen. Auch<br />
<strong>über</strong>mäßiger Seildurchhang<br />
infolge Eis- oder Raureifbehang<br />
wird so erfasst.<br />
Die Sensorknoten haben in<br />
der Mitte 100 mm Durchmesser,<br />
sind 150 mm lang und einfach zu<br />
montieren, auch bei bestehenden<br />
Freileitungen. Sie werden in<br />
maximal 500 m Abstand auf den<br />
Leitungsseilen montiert, meist<br />
nahe einem Mast, und g<strong>eb</strong>en alle<br />
15 min ihre Daten per 2,4-GHz-<br />
Funk an das nächste und das<br />
<strong>über</strong>nächste Modul und so bis zur<br />
Basisstation weiter. Die Außenhülle<br />
bildet mit der Innenhülle um das<br />
Seil einen Kondensator, der aus<br />
dem elektrischen Leitungsfeld die<br />
für die Sensoren, den Prozessor<br />
und das Funkmodul benötigten<br />
etwa 5 MW Leistung gewinnt.<br />
Seit Sommer 2012 läuft ein Praxistest<br />
auf einigen hundert Metern<br />
Freileitung nahe dem Umspannwerk<br />
Niederwiesa bei Chemnitz<br />
im Landkreis Mittelsachsen, der<br />
im Frühjahr 2014 auf mehrere<br />
Kilometer verlängert werden soll.<br />
Bis zur Produktreife wird mit noch<br />
etwa zwei Jahren gerechnet.<br />
Produkte und Lösungen Nachrichten<br />
Radsätze und Antri<strong>eb</strong>e für britische Dieseltri<strong>eb</strong>züge<br />
Die britische Leasinggesellschaft<br />
Angel Trains hat bei Voith 188<br />
neue Radsätze, Radsatzgetri<strong>eb</strong>e<br />
und Gelenkwellen für ihre Dieseltri<strong>eb</strong>zugflotte<br />
Class 142 bestellt;<br />
diese wird aktuell von Arriva Trains<br />
Wales und von Northern Rail genutzt.<br />
Dazu wurde die Konstruktion<br />
des vorhandenen Radsatzgetri<strong>eb</strong>es<br />
KE 485 so angepasst, dass<br />
es ohne Änderungen am Fahrzeug<br />
eing<strong>eb</strong>aut werden kann. Die<br />
Umrüstung soll die Zuverlässigkeit<br />
der Antri<strong>eb</strong>e erhöhen und deren<br />
Betri<strong>eb</strong>s- und Instandhaltungskosten<br />
senken. Geliefert werden soll<br />
im Laufe des Jahres 2015.<br />
Dieseltri<strong>eb</strong>zug Class 142 von Northern Rail, GB (Foto: Voith).<br />
112 (2014) Heft 5<br />
313
Nachrichten Produkte und Lösungen<br />
Berührungslos arbeitendes Fahrdrahtlagemesssystem<br />
Der OVHWizard<br />
ist ein berührungslos<br />
arbeitendes<br />
Fahrdrahtlagemesssystem<br />
zum Bestimmen<br />
der Höhen- und<br />
Seitenlage des<br />
Fahrdrahtes,<br />
einerlei ob<br />
mit oder ohne<br />
Anhub. Es<br />
Zweiwegefahrzeug EMRE RAY für Schnellfahrstrecken<br />
in der Türkei mit Messsystem Ultraschall nach<br />
arbeitet mit<br />
OVHWizard (gelb) (Foto: Dirk Wehrhahn).<br />
dem Prinzip der<br />
Laufzeitmessung und hat dadurch<br />
gegen<strong>über</strong> optisch arbeitenden<br />
Systemen den Vorteil, dass es auch<br />
bei direkter Sonneneinstrahlung,<br />
leichtem Regen oder N<strong>eb</strong>el funktioniert.<br />
Es ist nur twa 5 kg schwer,<br />
deshalb einfach zu handhaben<br />
und kann auf jedem Fahrzeugdach<br />
mit wenigen Handgriffen installiert<br />
werden. Zur Wegbestimmung<br />
können entweder ein vorhandener<br />
Impulsg<strong>eb</strong>er des Fahrzeugs genutzt<br />
werden oder eine Lichtschranke,<br />
die an einem Rad selbstkl<strong>eb</strong>end<br />
ang<strong>eb</strong>rachte Reflektoren erfasst.<br />
Eine einfache RS232-Verbindung<br />
zum PC oder Laptop<br />
schafft die Kommunikation mit<br />
der Messsoftware. Über die<br />
mitgelieferte, mit Siemens entwickelte<br />
FMA-Software werden<br />
die Messdaten online angezeigt,<br />
aufgenommen und grafisch<br />
oder tabellarisch dargestellt und<br />
gespeichert. Dabei werden zu<br />
den Lagedaten noch Windabtri<strong>eb</strong>,<br />
Längsspannweite, Elastizität<br />
und weitere Fahrdraht-relevante<br />
Größen berechnet. Das Postprocessing<br />
ermöglicht umfangreiches<br />
Auswerten der Messdaten vor<br />
Ort oder im Büro auszuwerten.<br />
Das Korrelieren der Messung mit<br />
Streckendaten ist möglich.<br />
Das System kann mit einer Kompensation<br />
der Fahrzeugbewegungen<br />
geliefert werden. Optional lässt es<br />
sich mit einem Kamerasystem ausrüsten<br />
und so parallel zur Messung der<br />
Zustand der Oberleitung aufzeichnen.<br />
Die Messwerte für Höhen- und<br />
Seitenlage werden in das Bild eing<strong>eb</strong>lendet.<br />
Es ist auch möglich, jeden<br />
Hänger der Messstrecke darzustellen<br />
und Abweichungen gegen<strong>über</strong> den<br />
Sollmaßen aufzulisten. Dadurch können<br />
die Instandhaltungstrupps diese<br />
Stellen exakt anfahren.<br />
Das bei der DB zugelassene<br />
System ist im In- und Ausland<br />
auf Messtrolleys, Zwei-Wege-<br />
Fahrzeugen, Instandhaltungsfahrzeugen<br />
wie Motorturmwagen und<br />
Mess zügen im Einsatz.<br />
http://www.drwehrhahn.de<br />
Nachrichten Berichtigungen und Nachtrag<br />
Nachrichten Blindleistung<br />
zu „Hochgeschwindigkeitstri<strong>eb</strong>züge ...“<br />
in <strong>eb</strong> 4/2014 auf Seite 164<br />
In der rechten Spalte muss es in<br />
Absatz 3 Mitte heißen: „Die übrigen<br />
acht wird der Hersteller zunächst<br />
für die Zulassungen ... benötigen<br />
...“ (<strong>eb</strong> 4/2014 Seite 231) und im<br />
Absatz 4: „Bei DC-Betri<strong>eb</strong> wird<br />
ohne Eingangsstellerfunktion in die<br />
Umrichterzwischenkreise gespeist.“<br />
Družba!<br />
Zwei sowjetrussische Co’Co‘-<br />
Breitspurlokomotiven ЧC4 für 1<br />
zu „Anfänge und weitere<br />
Entwicklung ...“ in <strong>eb</strong><br />
4/2014 ab Seite 214<br />
Zur Streckenkarte Bild 7: Anfang<br />
2012 war in Savoyen auch auf dem<br />
Streckenabschnitt (Grenoble –) Gières<br />
– Montmélian (Strecke Chambéry<br />
– Modane) die <strong>Elektrifizierung</strong><br />
mit 1 AC 25 kV 50 Hz im Gange.<br />
AC 25 kV 50 Hz, g<strong>eb</strong>aut von Škoda<br />
1965 bis 1972, im DB-Werk Dessau.<br />
Foto: Thomas Splittgerber (März 2014).<br />
Direktverkauf<br />
Für die <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
einer europäischen 16 2 /3-Hz-Bahn<br />
sollte ein neues Umrichterwerk<br />
knapp 3 km entfernt von einem<br />
bestehenden Steinkohlekraftwerk<br />
g<strong>eb</strong>aut und dort gleichzeitig ein<br />
neuer GuD-Block installiert werden,<br />
an dessen Erzeugung die Bahn<br />
teilhaben sollte. Eigentümer und<br />
Betreiber des Blockes und Vertragspartner<br />
der Bahn war die Kraftwerksgesellschaft<br />
eines Mutterkonzerns,<br />
dessen Netzgesellschaft die<br />
Sammelschiene gehörte. Wären die<br />
314 112 (2014) Heft 5
Blindleistung Nachrichten<br />
Kabelabzweige zum Umrichterwerk<br />
direkt an der verlängerten Sammelschiene<br />
angeschlossen worden,<br />
hätte die Bahn so viel Durchleitungsentgelte<br />
zahlen müssen,<br />
dass ihr Projekt unwirtschaftlich<br />
Stand der <strong>Elektrifizierung</strong> München – Lindau<br />
Beilage zu Jahreswechselgrüßen<br />
2013/2014 von ENOTRAC AG, Thun.<br />
geworden wäre. Deshalb musste<br />
die Kraftwerksgesellschaft den<br />
neuen Abschnitt am freien Ende<br />
der Sammelschiene zum Auflegen<br />
des GuD-Blocks und der Kabelabzweige<br />
nicht nur selbst bauen<br />
und behalten, sondern ihn mit der<br />
Sammelschiene des Netzbetreibers<br />
zusätzlich noch <strong>über</strong> Verrechnungswandler<br />
und Trenner verbinden.<br />
Lieferanten und Installateure dieser<br />
Komponenten waren erfreut.<br />
Tagung: Aktive Strömungsbeeinflussung<br />
12.-13.05.2014<br />
Berlin<br />
<br />
Innovative Fahrzeugakustik heute<br />
15.-16.05.2014<br />
Dresden<br />
Störungen am Bau rechtzeitig<br />
erkennen und vermeiden<br />
20.05.2014 Vertiefungsseminar zur VOB/B<br />
Berlin<br />
Abnahme und Mängelverfolgung<br />
21.05.2014 Praxisorientiert und<br />
Berlin<br />
rechtssicher agieren<br />
Ausgewählte Probleme bei Schallpegelmessungen<br />
und -beurteilungen im Umweltbereich<br />
05.06.2014<br />
Berlin<br />
Immissionsprognosen nach TA Lärm<br />
06.06.2014 Optimieren Sie Ihre<br />
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Vorgehensweise!<br />
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Schwingungsdiagnose Level 1<br />
03.-04.06.2014 Schwingungsdiagnose an<br />
Essen<br />
Elektromotoren,<br />
Pumpen, G<strong>eb</strong>läsen und<br />
Werkzeugmaschinen<br />
112 (2014) Heft 5<br />
315
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 am 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, Forschungsgruppe elektrische Energietechnik und Leistungselektronik, Bochum<br />
Beirat:<br />
Dipl. El.-Ing. ETH Martin A<strong>eb</strong>erhard, Leiter Systemdesign, SBB AG Infrastruktur Energie, Zollikofen (CH)<br />
Dipl.-Ing. Dirk Behrends, Eisenbahn-Bundesamt, Bonn<br />
Dipl.-Ing. Christian Courtois, Leiter des Geschäftsg<strong>eb</strong>ietes Traktionsenergie-Versorgungssysteme<br />
in der Direction de l‘ingénière der SNCF, Paris (FR)<br />
Dr.-Ing. Thomas Dreßler, Experte für Energie, RailConCert, Wien (AT)<br />
Dr.-Ing. Gert Fregien, Bereichsleiter Betreuung Bahnbetreiber, Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge<br />
GmbH, München<br />
Dr. Andreas Fuchs, Principal Engineer, Siemens Rail Systems, Erlangen<br />
Dipl.-Ing. Axel Güldenpenning, Bad Homburg<br />
Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtschaftsing. Wolfgang Harprecht, Senior Consultant, Marburg an der Lahn<br />
Dipl.-Verwaltungsbetri<strong>eb</strong>swirt Alfred Hechenberger, Standortverantwortlicher München und Leiter<br />
Öffentlichkeitsarbeit, DB Systemtechnik, München<br />
Dr. Dieter Klumpp, Mannheim<br />
Dr. Werner Krötz, Abteilungsleiter Stromabnehmer und Oberleitungsanlagen, DB Netz AG, Frankfurt am Main<br />
Dipl.-Ing Hans-Peter Lang, Vorsitzender der Geschäftsführung DB Systemtechnik, Minden<br />
Dipl.-Ing. Martin Lemke, Leiter Planung und 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 />
und Standseilbahnen, Verband Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV), Köln<br />
Prof. Dr.-Ing. Arnd Stephan, Lehrstuhl für <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong>, Technische Universität Dresden<br />
Dipl.-Ing. (FH) Mike Walter, Leiter Kompetenzcenter Elektrotechnik,<br />
Balfour Beatty Rail GmbH, Offenbach am Main<br />
Dipl. El.-Ing. ETH Urs Wili, Geschäftsleitung Furrer + Frey AG, Bern (CH)<br />
Chefredakteur:<br />
Dr.-Ing. Steffen Röhlig (verantwortlich), E-Mail: roehlig@di-verlag.de<br />
Redaktion:<br />
Dipl.-Ing. Andreas Albrecht, Dresden<br />
Dipl.-Ing. Uwe Behmann, St. Ingbert<br />
Dipl.-Ing. Martin Binswanger, Mering<br />
Dr.-Ing. Friedrich Kießling, Baiersdorf<br />
Redaktionelle Mitarbeit:<br />
Dipl.-Ing. Walter Gunselmann, Siemens Railsystems, Erlangen<br />
Dipl.-Ing. Wolfgang Kropp, Balfour Beatty Rail GmbH, Offenbach am Main<br />
Redaktionsbüro:<br />
Ursula Grosch, Fon: +49 89 3105499<br />
E-Mail: grosch@di-verlag.de<br />
Verlag:<br />
DIV Deutscher Industrieverlag GmbH, Arnulfstraße 124,<br />
80636 München, Deutschland, Fon: +49 89 203 53 66-0, Fax: -99,<br />
Internet: http://www.di-verlag.de<br />
Geschäftsführer:<br />
Carsten Augsburger, Jürgen Franke<br />
Verlagsleitung/Spartenleitung/Mediaberatung:<br />
Kirstin Sommer, Fon: +49 89 203 53 66-36, Fax: -99,<br />
E-Mail: sommer@di-verlag.de<br />
Zurzeit gilt Anzeigenpreisliste Nr. 60.<br />
Mediaberatung:<br />
Angelika Weingarten, Fon: +49 89 203 53 66-13, Fax: -99,<br />
E-Mail: weingarten@di-verlag.de<br />
Abonnement/Einzelheftbestellungen:<br />
DataM-Services GmbH, Marcus Zepmeisel, Franz-Horn-Str. 2, 97082 Würzburg, Deutschland,<br />
Fon: +49 931 4170-459, Fax: +49 931 4170-494,<br />
E-Mail: leserservice@di-verlag.de<br />
Bezugsbedingungen:<br />
„<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong>“ erscheint 10 x jährlich (davon 2 Doppelhefte).<br />
Jahresinhaltsverzeichnis im Dezemberheft<br />
Jahresabonnement Print (AboBasic) 315,00 € (inkl. MwSt.)<br />
Porto Inland 30,00 € (inkl. MwSt.) / Porto Ausland 35,00 €<br />
Einzelheft 37,00 € (inkl. MwSt.), Porto (Deutschland 3,00 € / Ausland 3,50 €)<br />
Einzelausgabe als ePaper 37,00 €<br />
Weitere Abo-Varianten wie AboPlus und AboPremium auf Anfrage.<br />
Die Preise enthalten bei Lieferung in EU-Staaten die Mehrwertsteuer, für das übrige Ausland sind sie Nettopreise.<br />
Studentenpreis: 50 % Ermäßigung gegen Nachweis.<br />
Bestellungen <strong>über</strong> 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, Buckinghamshire, England, HP 108 HR, zu beziehen.<br />
Diese Zeitschrift und alle in ihr enthaltenen Beiträge und Abbildungen sind urh<strong>eb</strong>errechtlich geschützt.<br />
Mit Ausnahme der gesetzlich zugelassenen Fälle ist eine Verwertung ohne Einwilligung des Verlages strafbar.<br />
ISSN 0013-5437<br />
Gedruckt auf chlor- und säurefreiem Papier<br />
316
Termine<br />
Messen, Tagungen, Fachausstellungen<br />
IZBE-Symposium<br />
Security im Schienenverkehr – Sicherheitsgefühl vs. Technik<br />
15.-16.05.2014<br />
Dresden (DE) IZBE e. V.<br />
Fon: +49 351 4-769857, Fax: 4-519675,<br />
E-Mail: info@izbe.eu,<br />
Internet: www.izbe.eu<br />
Infrarail<br />
20.-22.05.2014 Mack Brooks Exhibitions Ltd.<br />
London (UK) Fon: +44 1727 814-400, Fax: -401,<br />
E-Mail: michael.wilton@mackbrooks.co.uk,<br />
Internet: www.infrarail.com/contact<br />
VDV-Jahrestagung<br />
26.-28.05.2014 Verb. Deutscher Verkehrsunternehmen e. V.<br />
Berlin (DE) Fon: +49 221 57979-0, Fax: -8000,<br />
E-Mail: info@vdv.de,<br />
Internet: www.vdv.de<br />
Der Preis des Verkehrs – Wert und Kosten der Mobilität<br />
04.06.2014 ETHZ + Universität Zürich FSW<br />
Zürich (CH) E-Mail: christian.marti@ivt.baug.ethz.ch,<br />
Internet: www.preis-des-verkehrs.ch<br />
3. Symposium Lärmschutz im Schienenverkehr<br />
11.-12.06.2014 VDEI-Service GmbH<br />
Berlin (DE) Fon: +49 30 226057-90, Fax: -91,<br />
E-Mail: info@vdei-akademie.de,<br />
Internet: www.vdei-akademie.de<br />
International Conference on Railway Engineering and<br />
Management<br />
13.-14.06.2014 WASET<br />
Kopenhagen Internet: www.waset.org/conference/2014<br />
(DK)<br />
Africa Rail 2014<br />
01.-02.07.2014 Terrapinn Ltd.<br />
Johannesburg Fon: +27 11 5164015,<br />
(ZA) Fax: +27 11 4636000,<br />
E-Mail: enquiry.za@terrapinn.com,<br />
Internet: www.terrapinn.com<br />
42. Tagung „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<br />
Metro Rail Asia<br />
08.-09.10.2014 Terrapinn Ltd.<br />
Mumbai (IN) Fon: +61 2 9-0050700, Fax: -2813950,<br />
E-Mail: enquiry.au@terrapinn.com,<br />
Internet: www.terrapinn.com<br />
DMG-Jahrestagung 2014<br />
20 Jahre Bahnreform – Blick zurück – nach vorn<br />
09.-11.10.2014 DMG – Bezirksgruppe Nord<br />
Hannover (DE) Fon: 49 531 314354,<br />
E-Mail: A.Kallmerten@gmx.de,<br />
Internet: www.dmg-berlin.info<br />
Exporail Russia<br />
28.-30.10.2014 Mack Brooks Exhibitions<br />
Moskau (RU) Fon: +44 1727 814-400, Fax: -401,<br />
E-Mail: exporailrussia@mackbrooks.com,<br />
Internet: http://exporailrussia.com<br />
14. Intern. Signal+Draht-Kongress<br />
06.-07.11.2014 DVV Media Group GmbH<br />
Fulda (DE) c/o punktgenau GmbH<br />
Fon: +49 40 23714-470, Fax: -471,<br />
E-Mail: eurailpress-events@dvvmedia.com<br />
Internet: www.eurailpress.de<br />
7. Fachtagung More drive 2014 –<br />
Wie umweltschonend ist die E-Mobilität?<br />
13.11.2014 OVE<br />
Wien (AT) Fon: +43 1 5876373-23,<br />
Fax: +43 1 3705806370,<br />
E-Mail: k.stanka@ove.at,<br />
Internet: www.ove.at/gesellschaften/ogma/<br />
Call for Papers: www.ove.at/akademie/<br />
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Diese Erklärung kann ich mit Wirkung für die Zukunft jederzeit widerrufen.
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