eb - Elektrische Bahnen Mega-Fahrzeugauftrag aus Südafrika (Vorschau)
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<strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong><br />
Elektrotechnik<br />
im Verkehrswesen<br />
B 2580<br />
10/2014<br />
Oktober<br />
Standpunkt<br />
Arnd Stephan, Technische Universität Dresden<br />
Fokus<br />
Praxis<br />
<strong>Mega</strong>-<strong>Fahrzeugauftrag</strong> <strong>aus</strong> <strong>Südafrika</strong><br />
SBB-Entscheid über Züge für Nord-Süd-Verkehr<br />
Thema<br />
100 Jahre Wasserkraftwerk Reichenhall<br />
Grundlagen<br />
EN 50388-2 – der neue Teil 2: Stabilität und Harmonische<br />
Fahrleitungsanlagen<br />
Great Western-Bahn – Elektrifizierung in Südengland<br />
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
Verbessertes Konzept zum Symmetrieren von Bahnlasten mit Frequenz 50 oder 60 Hz<br />
Pünktlichkeit spart Energie – Modellierung von Einflussfaktoren auf den <strong>Bahnen</strong>ergi<strong>eb</strong>edarf<br />
Historie<br />
<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> im Jahre 1939 – Teil 3<br />
Fundsache und Suchmeldung
Electric Traction – Motive Power –<br />
Energy Supply – Steimel<br />
The book intends to convey mechanical fundamentals of electric railway propulsion,<br />
which includes rail-bound guidance, transmission of traction effort from wheel to rail<br />
under the influence of non-constant levels of adhesion and the transmission of motor<br />
torque to a spring-mounted and thus swaying drive wheelset.<br />
The focal point of the book will be the disposition of electric traction units powered<br />
by three-phase induction motors. We shall discuss the stationary and dynamical<br />
behaviour of the squirrel-cage induction motors and the principle and construction<br />
features of pulse-controlled inverters, as well as scalar and field-oriented control<br />
systems and four-quadrant power converters, feeding the DC link of the inverters.<br />
As is appropriate to the lesser importance these drive systems have nowadays, we<br />
will consider DC and AC commutator motors only in a cursory fashion, as well as their<br />
voltage control.<br />
Editor: Andreas Steimel<br />
2 nd edition 2014<br />
416 pages, 170 x 240 mm<br />
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PAETPS2014
Standpunkt<br />
„Nicht mit dem Strom schwimmen –<br />
mit dem Strom fahren!“<br />
60 Jahre Professur <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> in Dresden<br />
E<br />
lektrische Verkehrssysteme erobern die Welt.<br />
N<strong>eb</strong>en den <strong>Bahnen</strong>, die schon lange elektrisch<br />
fahren, hält die elektrische Antri<strong>eb</strong>stechnik<br />
nunmehr auch Einzug in andere Verkehrsmittel.<br />
Schiffe mit Elektroantri<strong>eb</strong>, Busse und Pkw, neuerdings<br />
auch Lkw, ja sogar erste Flugzeuganwendungen gibt es.<br />
Die Elektrifizierung der Antri<strong>eb</strong>sstränge zielt seit jeher<br />
auf die hohe Effizienz und die sehr gute Regelbarkeit<br />
elektrischer Maschinen. Im Gesamtsystem kommen<br />
diese Vorteile allerdings nur dann zur Geltung,<br />
wenn gleichfalls die Erzeugung und Übertragung der<br />
Elektroenergie effizient und wirtschaftlich gestaltet<br />
werden können.<br />
Hier haben in den letzten Jahren neue Speicher- und<br />
Hybridtechnologien aber auch der Umstieg auf regenerative<br />
Energiequellen entscheidende Beiträge geleistet.<br />
Die Unabhängigkeit der Fahrzeuge von einer kontinuierlichen<br />
Energiezuführung – zumindest im unteren<br />
Leistungsbereich – sowie immer kompaktere Antri<strong>eb</strong>e<br />
konnten die Einsatzbereiche von Elektrofahrzeugen<br />
erweitern. Gleichfalls wurden neue betri<strong>eb</strong>liche Optionen<br />
eröffnet: abschnittsweise emissionsfreies Fahren<br />
von Verbrennungskraftfahrzeugen, Nutzung von generatorischer<br />
Bremsenergie zur Reichweitenverlängerung,<br />
Netzerweiterung bestehender Elektroverkehre<br />
mit reduziertem Infrastrukturaufwand.<br />
Allerdings ist die Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu<br />
klassischen Lösungen oft noch nicht erreicht, ohne<br />
großzügige Förderung sogar noch in weiter Ferne. Zudem<br />
wird bei einigen neuen Entwicklungen das Thema<br />
der Migrationsfähigkeit in bestehende verkehrstechnische<br />
Infrastrukturen und Regelwerke viel zu wenig beachtet.<br />
Proprietäre, firmengetri<strong>eb</strong>ene Sonderlösungen<br />
werden es erfahrungsgemäß am Markt schwer haben,<br />
wenn die Förderphase vorüber ist.<br />
Dennoch ist die Entwicklung insgesamt sehr erfreulich.<br />
<strong>Elektrische</strong> Verkehrssysteme sind im Kommen<br />
– und dafür braucht es immer mehr Ingenieure<br />
mit technischen und betri<strong>eb</strong>lichen Systemkenntnissen.<br />
Dieser systemorientierten Ingenieur<strong>aus</strong>bildung widmet<br />
sich die Professur für <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> in Dresden seit<br />
nunmehr 60 Jahren. Ins L<strong>eb</strong>en gerufen 1954 an der damals<br />
gerade neu gegründeten Hochschule für Verkehrswesen<br />
„Friedrich List“ und seit 1992 fester Bestandteil<br />
der gleichnamigen Fakultät für Verkehrswissenschaften<br />
der Technischen Universität Dresden, war von Anfang<br />
an das Zusammenspiel von Fahrzeugtechnik und Energieversorgung<br />
Grundlage des Lehr- und Forschungsprogramms.<br />
Mehr als 1500 „E-Bahner“ haben in<br />
Dresden seither diplomiert,<br />
gut 100 Dissertationen und<br />
Habilitationen sind hier entstanden.<br />
Kaum ein größerer<br />
Bahn- beziehungsweise<br />
Netzbetreiber, kaum ein bedeutender<br />
Fahrzeug- oder<br />
Anlagenhersteller, der nicht<br />
mindestens eine oder einen<br />
davon in seinen Reihen<br />
weiß. Und oft in entscheidenden<br />
technischen oder<br />
Managementfunktionen.<br />
Die Professur <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong> an der Technischen<br />
Universität Dresden feiert<br />
am 7. November 2014 ihren<br />
sechzigsten G<strong>eb</strong>urtstag mit einem öffentlichen<br />
Festkolloquium unter dem Motto<br />
„Nicht mit dem Strom schwimmen – mit dem Strom<br />
fahren!“.<br />
G<strong>eb</strong>oten werden – n<strong>eb</strong>en einem Rückblick auf die<br />
vergangenen Aktivitäten und Persönlichkeiten – zwei<br />
Festvorträge von den Forschungspartnern Siemens<br />
und Deutsche Bahn sowie eine Kurzpräsentation zu<br />
allen aktuellen Forschungsthemen, die derzeit von<br />
den Doktoranden der Professur bearbeitet werden.<br />
Anschließend besteht die Möglichkeit, die umfangreiche<br />
Labor<strong>aus</strong>stattung der Professur zu besichtigen,<br />
am Abend gibt es schließlich ein kleines Fest im<br />
Dresdner Verkehrsmuseum.<br />
Alle E-Bahner, alle Forschungspartner und Kunden<br />
sowie alle Freunde der elektrischen Traktion seien auch<br />
auf diesem Wege herzlich nach Dresden eingeladen.<br />
Informationen zur Registrierung unter www.e-vs.de<br />
oder Telefon 0351 463-36730<br />
Prof. Dr.-Ing. Arnd Stephan<br />
Technische Universität Dresden, Fakultät Verkehrswissenschaften<br />
„Friedrich List“, Professur für <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong><br />
Geschäftsführer IFB – Institut für Bahntechnik GmbH,<br />
Berlin und Dresden<br />
112 (2014) Heft 10<br />
565
Inhalt<br />
10 / 2014<br />
<strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong><br />
Elektrotechnik<br />
im Verkehrswesen<br />
Standpunkt<br />
565 A. Stephan<br />
„Nicht mit dem Strom schwimmen – mit<br />
dem Strom fahren!“<br />
Fokus<br />
Praxis<br />
568 <br />
<strong>Mega</strong>-<strong>Fahrzeugauftrag</strong> <strong>aus</strong> <strong>Südafrika</strong><br />
571<br />
Frankfurt<br />
Basel<br />
Olten<br />
Zürich<br />
Bern<br />
Luzern<br />
Genève<br />
Brig<br />
Milano<br />
Lugano<br />
Venezia<br />
SBB-Entscheid über Züge für<br />
Nord‐Süd‐Verkehr<br />
Thema<br />
572 <br />
R. R. Rossberg<br />
100 Jahre Wasserkraftwerk Reichenhall<br />
Titelbild<br />
Quelle: ©valery / #2489048 / www.depositphotos.com
Inhalt<br />
574 <br />
582 <br />
Hauptbeiträge<br />
Grundlagen<br />
M. A<strong>eb</strong>erhard, M. Meyer, C. Courtois<br />
EN 50388-2 – der neue Teil 2: Stabilität und Harmonische<br />
EN 50388-2 – The new part 2: Stability and Harmonics<br />
EN 50388-2 – Le nouveau part 2: Stabilité et Harmoniques<br />
Fahrleitungsanlagen<br />
16<br />
596 <br />
Anzahl Messpunkte<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
–600 0 400 MWh<br />
–400 –200 200 600<br />
Abweichung<br />
J. Bosch<br />
Pünktlichkeit spart Energie – Modellierung von<br />
Einflussfaktoren auf den <strong>Bahnen</strong>ergi<strong>eb</strong>edarf<br />
Punctuality saves energy – Modelling of factors<br />
influencing railway power demands<br />
Des économies d’énergie grâce à la ponctualité –<br />
La modélisation des facteurs influençant les besoins en<br />
énergie des chemins de fer<br />
Historie<br />
603 <br />
3 AC<br />
DC<br />
3 AC<br />
Hochspannung<br />
50 or 60 Hz<br />
590 <br />
1 AC<br />
Mittelspannung<br />
50, 25 or 16 2 / 3 Hz<br />
S. D. Al-Jawad, R. Puschmann<br />
Great Western-Bahn – Elektrifizierung in Südengland<br />
Great Western Line – Elektrification in Southern England<br />
La ligne du Great Western – L’électrification dans le sud<br />
de l’Angleterre<br />
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
3 AC DC<br />
DC<br />
1 AC<br />
B. Klerfors, T. Schütte<br />
Verbessertes Konzept zum Symmetrieren von Bahnlasten<br />
mit Frequenz 50 oder 60 Hz<br />
Improved phase balancing concept for railways electrified<br />
with 50 or 60 Hz<br />
Un concept amélioré d’équilibrage des charges pour les<br />
lignes électrifiées en 50 ou 60 Hz<br />
<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> im Jahre 1939 – Teil 3<br />
608 Fundsache und Suchmeldung<br />
Nachrichten<br />
609 <strong>Bahnen</strong><br />
614 Elektromobilität<br />
614 Energie und Umwelt<br />
614 Personen<br />
615 Medien<br />
616 Impressum<br />
U3<br />
Termine
Fokus Praxis<br />
<strong>Mega</strong>-<strong>Fahrzeugauftrag</strong> <strong>aus</strong> <strong>Südafrika</strong><br />
In <strong>Südafrika</strong> bekommt der Pendlerverkehr um die Großstädte einen sehr großen neuen Fahrzeugpark.<br />
Ein neues Werk bei Johannesburg wird zwei Drittel lokale Fertigung erbringen.<br />
Das staatliche Verkehrsunternehmen Passenger<br />
Rail Agency of South Africa (PRASA) hat im Oktober<br />
2013 bei Gibela (beide Unternehmen siehe Hintergrund)<br />
600 Nahverkehrstri<strong>eb</strong>züge für <strong>aus</strong> je sechs<br />
Wagen bestellt, die von 2015 bis 2025 <strong>aus</strong>geliefert<br />
werden sollen (Tabelle 1). Der Finanzierungsvertrag<br />
wurde im Mai 2014 abgeschlossen. Der<br />
Auftrag umfasst auch den Bau eines Fertigungswerkes<br />
sowie ab 2015 für 18 Jahre technische Unterstützungsleistungen<br />
und den Ersatzteildienst.<br />
Sein Wert beträgt umgerechnet 4 Mrd. EUR, womit<br />
er eines der umfangreichsten Bahntechnikprojekte<br />
weltweit und zugleich den größten Vertragsabschluss<br />
für Alstom seit der Gründung des<br />
Unternehmens bedeutet.<br />
TABELLE 1<br />
Flotte X’tradis <strong>Mega</strong> für PRASA.<br />
Metrozüge DC<br />
Metrozüge AC<br />
Metro-Expresszüge DC<br />
538<br />
38<br />
24<br />
Alstom leitet dafür <strong>aus</strong> seiner Plattform<br />
X’Trapolis TM die Version X’Trapolis <strong>Mega</strong> ab (Bild 1),<br />
wobei der Zusatz schelmisch als Abkürzung für meter<br />
gauge (Meterspur) erklärt wird; tatsächlich wird<br />
natürlich auf Kapspur 1 067 mm gefahren.<br />
Die einstöckigen Züge sind voll durchgängig<br />
und werden mit je sechs Wagen in der Antri<strong>eb</strong>skonfiguration<br />
16/24 geliefert, das heißt nicht mit<br />
Jakobs-Drehgestellen. Dabei sind die beiden Steuerwagen<br />
nicht angetri<strong>eb</strong>en. Dank ihrer Modularität<br />
kann der Betreiber auch Vier- oder Fünfwagenzüge<br />
bilden. Mehrfachsteuerung ist bis 18 Wagen möglich.<br />
Weit überwiegend sind sie für DC 3 kV <strong>aus</strong>gerüstet,<br />
wobei es eine Express-Variante mit quer<br />
angeordneten Sitzen gibt (Bild 2). Nur ein ganz<br />
geringer Anteil wird mit AC 25 kV im Osten des<br />
Landes um Port Elizabeth und East London fahren,<br />
wo die Strecken hauptsächlich schwerem Güterverkehr<br />
dienen und die Personenzüge bisher mit<br />
Lokomotiven bespannt sind.<br />
Die Zahl der Sitzplätze im Sechswagenzug reicht<br />
von 234 bis 380 je nach Sitzanordnung und Optionen<br />
wie Zahl der Sanitärräume. Bei 6 m –2 Stehplatz-<br />
Bild 1:<br />
Tri<strong>eb</strong>zug X’Trapolis <strong>Mega</strong> für <strong>Südafrika</strong> (Bilder: Alstom).<br />
568 112 (2014) Heft 10
Praxis Fokus<br />
TABELLE 2<br />
Hauptdaten X’tradis <strong>Mega</strong>.<br />
Spurweite<br />
Fahrleitungsspannung DC 1<br />
Länge über Kupplungen 2<br />
größte Breite<br />
Fußbodenhöhe 3<br />
Gangbreite<br />
Dienstmasse 4<br />
Anfahrbeschleunigung<br />
Höchstgeschwindigkeit 5<br />
mm<br />
kV<br />
mm<br />
mm<br />
mm<br />
mm<br />
t<br />
m/s 2<br />
km/h<br />
1<br />
überwiegend, teils jedoch AC 25 kV<br />
2<br />
Ausrüstung DC<br />
3<br />
über Schienenoberkante, Bahnsteighöhen 870 oder<br />
1 070 mm<br />
4<br />
bei DC-Ausrüstung<br />
5<br />
crashfest bis 160 km/h<br />
TABELLE 3<br />
Zeitplan.<br />
Testfahrten erster Zug<br />
neue Fabrik fertig<br />
Fahrgastbetri<strong>eb</strong> erster Zug<br />
erster Zug <strong>aus</strong> neuer Fabrik<br />
120 Züge im Fahrgastbetri<strong>eb</strong><br />
600 Züge im Fahrgastbetri<strong>eb</strong><br />
1 067<br />
3<br />
13 142<br />
2 750<br />
1 100<br />
1 350<br />
242,5<br />
0,85<br />
120<br />
Juni 2015<br />
August 2015<br />
Dezember 2015<br />
F<strong>eb</strong>ruar 2016<br />
Dezember 2017<br />
September 2025<br />
HINTERGRUND<br />
Das staatliche Verkehrsunternehmen PRASA<br />
wurde im Dezember 2008 gegründet und damit<br />
der Zusammenschluss der weiter bestehenden<br />
Einzelunternehmen Metrorail, Autopax,<br />
Shosholoza Meyl und Intersite abgeschlossen,<br />
die ihrerseits <strong>aus</strong> der South African Rail Commuter<br />
Corporation (SARCC) und der Personenverkehrssparte<br />
vonTransnet hervorgingen. PRASA<br />
hat 17 000 Mitarbeiter, von denen drei Viertel<br />
bei Metrorail beschäftigt sind. Dieses Tochterunternehmen<br />
betreibt den Personenfernverkehr<br />
und auch die meisten Nahverkehre in <strong>Südafrika</strong>.<br />
Gibela ist ein Joint Venture von Alstom mit<br />
61 % Anteil, Ubumbano Rail (30 %) und New Africa<br />
Rail (9 %). Ubumbano Rail ist die Instanz<br />
im National Empowerment Fund (NEF) für die<br />
BBBEE-Partner (Initiative zur Unterstützung der<br />
rechtlichen Gleichstellung aller <strong>Südafrika</strong>ner),<br />
für die Mitarbeiterstiftung für Gibela und PRASA<br />
und für eine Bildungsstiftung.<br />
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112 (2014) Heft 10<br />
569
Fokus Praxis<br />
Bild 2:<br />
Sitzanordnung Metrozug.<br />
nutzung werden rund 1 100 bis 1 200 Personen befördert,<br />
bei Überfüllung rund 1 200 bis 1 350. Drei<br />
doppelte Außenschwenktüren je Wagenseite sollen<br />
rascher Fahrgastwechsel und damit dichte Zugfolge<br />
ermöglichen, sodass 30 000 Personen pro Stunde<br />
und Richtung fahren können.<br />
Gegenüber dem alten Fahrzeugpark wird um<br />
31 % geringerer Energi<strong>eb</strong>edarf dank Rückspeis<strong>eb</strong>remsen<br />
mit IGBT-Stromrichtern und Edelstahlleichtbau<br />
der Wagenkästen genannt. Zunächst<br />
soll mit höchstens 120 km/h gefahren werden, die<br />
Crashfestigkeit ist jedoch schon für 160 km/h <strong>aus</strong>gelegt<br />
(Tabelle 2). Die Klimatisierung ist getrennt<br />
für Führerraum und Fahrgasträume, weitere Merkmale<br />
sind LED-Beleuchtung direkt und indirekt,<br />
GSM-R, ETCS Level 2 und 95 % Recyclingquote.<br />
Die ersten 20 Züge baut Alstom ganz in seinem<br />
Werk in Lapa, Brasilien, danach werden langfristig<br />
sechs französische Werke sowie je eines in Belgien<br />
und Italien beteiligt bleiben. Überwiegend werden<br />
die weiteren 580 Züge in der neuen 600 000 m 2<br />
großen Fertigungsstätte in Dunnottar, 50 km östlich<br />
von Johannesburg, produziert, die auch ein<br />
Entwicklungszentrum und eine Ausbildungsstätte<br />
haben wird. Ab dem zweiten Projektjahr soll der<br />
lokale Fertigungsanteil 65 % oder höher sein.<br />
Das Projekt wird für mindestens zehn Jahre im<br />
Werk 1 500 und weltweit 8 000 direkte Arbeitsplätze<br />
schaffen sowie 33 000 indirekte (Tabelle 3).<br />
Während dieser Zeit sollen 19 000 Ausbildungen für<br />
das Projekt absolviert werden. So will der Hauptlieferant<br />
zur sozio-ökonomischen Entwicklung des<br />
Landes beitragen.<br />
Der Auftrag ist die erste Phase eines Programms<br />
von PRASA, das in den folgenden zehn<br />
Jahren nochmals rund 3 600 Schienenfahrzeuge<br />
beschaffen soll. Zur derzeitigen Flotte <strong>aus</strong> 4 600<br />
Wagen gehören bis zu 40 Jahre alte. Die südafrikanische<br />
Regierung hatte 2010 das ehrgeizige<br />
Programm als Antwort auf die wachsenden Pendlerzahlen<br />
in Pretoria, Johannesburg, Kapstadt<br />
und Durban veranlasst.<br />
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<strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong><br />
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570 112 (2014) Heft 10
Praxis Fokus<br />
SBB-Entscheid über Züge für<br />
Nord‐Süd‐Verkehr<br />
Die SBB hat sich zur Vergabe neuer Tri<strong>eb</strong>züge für den Nord-Süd-Verkehr für Stadler Rail entschieden,<br />
weil deren Ang<strong>eb</strong>ot die zwei Hauptkriterien am Besten erfüllte. Der Einsatz soll Ende 2019 beginnen.<br />
Allerdings haben die beiden unterlegenen Bieter noch Einspruch erhoben.<br />
Die SBB will für knapp 1 Mrd. CHF ihre 29 neuen Tri<strong>eb</strong>züge<br />
für den Nord-Süd-Verkehr n<strong>eb</strong>st Option bis 92 weitere<br />
Züge an Stadler Rail verg<strong>eb</strong>en. Auf die im April 2012<br />
gestartete Ausschreibung hatten auch Alstom und Talgo<br />
g<strong>eb</strong>oten. Der Entscheid fiel nach aufwändigem Verfahren<br />
gemäß Bundesgesetz und Verordnung über das öffentliche<br />
Beschaffungswesen (BöB/VöB) klar <strong>aus</strong>. Dabei hatte<br />
das <strong>aus</strong>gewählte Unternehmen bei den zwei am stärksten<br />
gewichteten Kriterien (Tabelle 1) am besten abgeschnitten,<br />
also bei Gesamtwirtschaftlichkeit und bei Innovation;<br />
bei Technik und bei Vertragserfüllung war das<br />
Ang<strong>eb</strong>ot vergleichbar mit den anderen. Der Wertschöpfungsanteil<br />
in der Schweiz war kein Kriterium. Gegen die<br />
beabsichtigte Vergabe haben die beiden unterlegenen<br />
Bieter fristgerecht das Bundesverwaltungsgericht angerufen;<br />
das Erg<strong>eb</strong>nis bleibt abzuwarten.<br />
Bei rund 200 m Länge bieten die neuen Züge trotz<br />
eingestelltem Speisewagen gut 400 Sitzplätze, das<br />
sind rund 40 % mehr als beim 230 m langen ETR 470<br />
(Bild 1 und Tabelle 2). Sie sollen auch in Deutschland,<br />
Österreich und Italien zugelassen werden. Auf Neigetechnik<br />
wird verzichtet, weil der Mehraufwand nicht<br />
durch Fahrzeitgewinne auf den Zulaufstrecken zu<br />
Gotthard- und Ceneri-Basistunnel rechtfertigt wird.<br />
Die Züge sollen in Bussnang gefertigt werden und<br />
ab Ende 2019 schrittweise zum Einsatz kommen. Sie<br />
sollen zuerst von Basel und Zürich nach Mailand verkehren,<br />
später vielleicht auch auf anderen internationalen<br />
Strecken. Am Gotthard werden sie langfristig die<br />
Genève<br />
Bern<br />
Olten<br />
Frankfurt<br />
Basel<br />
Brig<br />
Luzern<br />
Milano<br />
Zürich<br />
Lugano<br />
Venezia<br />
Bild 2:<br />
Linienkonzept für ETR 610 (rot) und neue Züge (blau) ab 2021<br />
(Grafik: SBB).<br />
Bild 1:<br />
Neue SBB-Tri<strong>eb</strong>züge für Nord-Süd-Verkehr mit Jakobs-Drehgestellen<br />
(Designstudie: Stadler Rail /NOSE Design).<br />
Neigezüge ICN und ETR 610 ersetzen, die dann innerschweizerisch<br />
auf krümmungsreichen Strecken wie am<br />
Jurafuß und am Simplon fahren. Für die Übergangszeit<br />
bis Ende 2019 hat die SBB noch acht zusätzliche<br />
ETR 610 bestellt, die ab 2014 zum Einsatz kommen<br />
und die <strong>aus</strong>zurangierenden ETR 470 ersetzen (Bild 2).<br />
Insgesamt investiert die SBB in den nächsten Jahren<br />
durchschnittlich rund 1 Mrd. CHF/a in Rollmaterial.<br />
Be<br />
TABELLE 1<br />
Vergabekriterien mit Gewichtung.<br />
Gesamtwirtschaftlichkeit<br />
Investitions-, Energie- und L<strong>eb</strong>enszykluskosten 1 sowie Trassenentgelte<br />
Innovation<br />
Maximierung des Kundennutzens<br />
Technik<br />
technische Anforderungen gemäß Projektanforderungskatalog<br />
Vertragserfüllung, Lieferanten-Projekt-Set-Up, Homologationskonzept<br />
Werkliefervertrag, Projektorganisation und Prozesse, Zulassungsverfahren<br />
1<br />
Bedeutung und Abgrenzung der Begriffe auf Anfrage nicht näher erklärt<br />
TABELLE 2<br />
Hauptdaten neue SBB-Tri<strong>eb</strong>züge für Nord-Süd-Verkehr<br />
Konzept Stadler Rail.<br />
Zahl Wagen<br />
Zuglänge<br />
Zahl Sitzplätze 1<br />
Zugmasse<br />
größte Traktionsleistung<br />
größte Beschleunigung<br />
zulässige Geschwindigkeit<br />
m<br />
t<br />
MW<br />
m/s 2<br />
km/h<br />
11<br />
202<br />
117 + 86 + 17<br />
382<br />
6<br />
0,6<br />
249<br />
1<br />
1. Klasse + 2. Klasse + Restaurant, davon je zwei Rollstuhlplätze<br />
40 %<br />
25 %<br />
20 %<br />
15 %<br />
112 (2014) Heft 10<br />
571
Fokus Thema<br />
100 Jahre Wasserkraftwerk Reichenhall<br />
Das Wasserkraftwerk Reichenhall der DB Energie trägt seit 100 Jahren zur öffentlichen Versorgung<br />
des Kurortes und, wenn auch heute in bescheidenem Umfang, zur zentralen <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
im DB-Netz bei.<br />
Bild 1:<br />
Lageplan Saalachkraftwerk Reichenhall (Quelle: Die Ausnützung der Wasserkräfte Bayerns.<br />
Entwicklung in den Jahren 1908 und 1909. Bearbeitet im K. Staatsministerium des<br />
Innern, F<strong>eb</strong>ruar 1910, Seite 15).<br />
Das Saalachkraftwerk in Karlstein bei Bad Reichenhall<br />
zählt zu den ältesten Wasserkraftanlagen für<br />
die <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung. Es wurde 1910 bis<br />
1913 von der königlich-bayerischen Verkehrsverwaltung<br />
in erster Linie für den elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong><br />
auf der 40 km langen Strecke Salzburg<br />
– Freilassing – Bad Reichenhall – Berchtesgaden<br />
g<strong>eb</strong>aut, dessen planmäßige Eröffnung sich allerdings<br />
bis 1916 hinzog.<br />
Am 1. Juli 2014 beging DB Energie, heute Eigentümerin<br />
des Kraftwerks, zusammen mit Stadt und<br />
Landkreis Berchtesgadener Land das 100-jährige<br />
Bestehen der Anlage. Die Kommunalpolitiker unterstrichen<br />
dabei den Nutzen des Kraftwerks für die<br />
Allgemeinheit. Die Stadt sieht das Saalachkraftwerk<br />
auch für die Zukunft als wichtigen Mosaikstein einer<br />
autarken Versorgung mit erneuerbarer Energie.<br />
Für die DB Energie ist es „der wichtigste Pfeiler unserer<br />
Vergrünungsstrategie beim Bahnstrom-Mix“. Bis<br />
2020 soll der Anteil erneuerbarer Energien auf 42 %<br />
steigen, die dann ursprünglich vorgesehenen 35 %<br />
sind schon heute erreicht.<br />
Die DB Energie stellte aber auch Folgendes<br />
her<strong>aus</strong>: Während die Bahn ihren Umweltvorteil<br />
ständig <strong>aus</strong>baue, sehe sie sich immer neuen Belastungen<br />
gegenüber: Schon 2013 war sie mit<br />
jährlich 56 Mio. EUR einer der größten Einzahler<br />
in das Umlagesystem zur Förderung erneuerbarer<br />
Energien, 2014 verdoppelt sich dieser Betrag auf<br />
108 Mio. EUR und die gerade verabschiedete EEG-<br />
Novelle sieht eine weitere Erhöhung für den Sektor<br />
Schiene von 10 auf 20 % vor, womit ab 2015<br />
für die DB 160 Mio. EUR anfallen. Ausgerechnet<br />
die Position des saubersten Verkehrsträgers im intermodalen<br />
Wettbewerb wird sich dadurch weiter<br />
verschlechtern, politisch wird also der Umweltvorteil<br />
der Schiene bisher nicht anerkannt.<br />
Die 1888 eröffnete Strecke führt in Bad Reichenhall<br />
mitten durch die Stadt. Die zentrale Lage<br />
des Bahnhofs bot zwar Vorteile, doch die Luftverschmutzung<br />
durch den Rauch der Dampflokomotiven<br />
erschien dem Ruf des Kurortes abträglich. Gegenüber<br />
einer teuren Verlegung der Bahn wurde<br />
die Elektrifizierung gewählt.<br />
Die Strecke erfüllte wie einige andere die Bedingung,<br />
dass keine strategischen Einwände gegen<br />
elektrischen Betri<strong>eb</strong> bestanden. Sie war für die<br />
Erprobung elektrischer Lokomotiven und ortfester<br />
Anlagen bestens geeignet, weil der flache nördliche<br />
Teil höhere Geschwindigkeiten erlaubte und<br />
die steile Bergstrecke starke Zugkräfte erforderte.<br />
Hier sollten technische Erfahrungen gesammelt<br />
werden, bevor größere Vorhaben von München<br />
<strong>aus</strong> in Angriff genommen wurden. Außerdem<br />
schien die Nutzung der Wasserkraft besonders kostengünstig,<br />
weil das Kraftwerk „verhältnismäßig<br />
billig herzustellen“ sei.<br />
Folglich waren im außerordentlichen Budget<br />
des Königreichs Bayern für 1908 und 1909 Mittel<br />
zur Einführung des elektrischen Betri<strong>eb</strong>s auf<br />
mehreren Strecken eingestellt. Von 3,5 Mio. Mark<br />
572 112 (2014) Heft 10
Thema Fokus<br />
für die Strecke Salzburg – Berchtesgaden waren<br />
1,5 Mio. Mark für eine Wasserkraftanlage an der<br />
Saalach bestimmt.<br />
Von zwei möglichen Standorten wurde wegen<br />
des Speichervermögens eines St<strong>aus</strong>ees bei Kibling<br />
der tiefer gelegene in Kirchberg gewählt und die<br />
Leistung im Verlauf der Planung auf „7 000 Pferdekräfte“<br />
festgelegt. Mit der Stadt wurde die Lieferung<br />
von 1 000 000 kWh jährlich vereinbart, weil durch<br />
das Aufstauen der Saalach zwei bestehenden Anlagen<br />
„das Wasser abgegraben“ wurde.<br />
Das Kraftwerk ging nach zwei Monaten Probelauf<br />
am 1. Januar 1914 offiziell in Betri<strong>eb</strong>, obwohl Gegner<br />
die Presse für teils polemische Veröffentlichungen<br />
gewinnen konnten, die es als „technisches und<br />
wirtschaftliches Fiasko“ darstellten. Zunächst diente<br />
es überwiegend nur der öffentlichen Versorgung,<br />
weil nicht alle bestellten neuen Lokomotiven termingerecht<br />
geliefert wurden.<br />
Erster elektrischer Zugbetri<strong>eb</strong> begann am<br />
15. April 1914, wofür die Lokomotive 20 004, eine<br />
bayrische EP 3/5, später E 62 04, von Garmisch-<br />
Partenkirchen überführt wurde. Im Dezember<br />
1915 verursachte ein Zug durch einen Kurzschluss<br />
auf der Steigung zwischen Bayerisch Gmain und<br />
Hallthurm einen erh<strong>eb</strong>lichen Störfall, bei dem<br />
ein Druckanstieg in der arbeitenden Turbine die<br />
Verschraubung der Gehäusehälften bersten ließ<br />
und Teile des Kraftwerkes geflutet wurden. Obwohl<br />
sich der Schaden in Grenzen hielt, erregte<br />
der Vorfall beträchtliches Aufsehen und schien die<br />
frühere Kritik zu bestätigen.<br />
Auch wirtschaftlich zeigten sich Probleme. Als<br />
Vor<strong>aus</strong>setzung für Rentabilität galt, dass „die überschüssige<br />
Kraft zu einem entsprechenden Preis abgesetzt<br />
werden kann“. Das Kraftwerk sollte mindestens<br />
11 380 000 kWh im Jahr erzeugen, für den Bahnbetri<strong>eb</strong><br />
waren 2 770 000 kWh veranschlagt und die<br />
Stadt sowie andere Verbraucher nahmen zunächst<br />
nur 1 900 000 kWh ab, sodass für mehr als die Hälfte<br />
bis kurz vor Fertigstellung keine Abnehmer gefunden<br />
waren. Daher bli<strong>eb</strong> der Betri<strong>eb</strong> des Kraftwerks für die<br />
Staatsbahn zunächst ein Verlustgeschäft. Später gingen<br />
60 % der elektrischen Arbeit an die Stadt.<br />
Planmäßig begann dann der elektrische Betri<strong>eb</strong><br />
am 1. August 1916.<br />
Heute ist das Kraftwerk Reichenhall mengenmäßig<br />
unbedeutend, obwohl es mit 40 GWh/a fast<br />
das Vierfache erzeugt wie ursprünglich vorgesehen.<br />
Qualitativ bietet es jedoch weiterhin Vorteile:<br />
Es arbeitet mit geringem Aufwand und damit zu<br />
günstigen Erzeugungskosten, ist als Wasserkraftwerk<br />
umweltfreundlich und kann mit dem vorgelagerten<br />
St<strong>aus</strong>ee Energie speichern. Jedenfalls hat<br />
die Geschichte bewiesen, dass die Vorbehalte unbegründet<br />
waren. Noch heute laufen dort die 100<br />
Jahre alten Maschinen.<br />
Ralf Roman Rossberg<br />
112 (2014) Heft 10<br />
Bild 2:<br />
DB-Kraftwerk Reichenhall, Unterwasserseite (Fotos: Rossberg).<br />
Bild 3:<br />
Blick von der Warte in den Maschinensaal, vier von fünf Gruppen mit Bahnstromgeneratoren<br />
(grün) und Drehstromgeneratoren (rot).<br />
Bild 4:<br />
Kraftwerkswarte.<br />
573
Grundlagen<br />
EN 50388-2 – der neue Teil 2:<br />
Stabilität und Harmonische<br />
Martin A<strong>eb</strong>erhard, Zollikofen (CH); Markus Meyer, Wettingen (CH); Christian Courtois, Paris (FR)<br />
Phänomene bei verschiedenen Frequenzen können das störungsfreie Zusammenspiel von Rollmaterial<br />
und Bahnstromversorgung gefährden. Die europäische Norm EN 50388 definiert seit ihrer<br />
ersten Ausgabe von 2005 deshalb einen Prozess, der festlegt, wie mit solchen Fragen umzugehen<br />
ist. Konkrete Vorgaben fehlten jedoch. Die inzwischen in mehreren Netzen gemachten Erfahrungen<br />
und weitere Analysen führten nun zu einem Vorschlag für einen Teil 2 zu dieser Norm<br />
(prEN 50388-2). Der Aufsatz beschreibt die zu den beobachteten Phänomenen vorgeschlagenen<br />
Anforderungen an die Elemente im Bahnsystem.<br />
EN 50388-2 – THE NEW PART 2: STABILITY AND HARMONICS<br />
Trouble-free electrical interaction between power supply and rolling stock can be jeopardised by various<br />
phenomena at higher or lower frequencies than the nominal line frequency. Since its first publication<br />
in 2005, the European standard EN 50388 has addressed this by suggesting a process defining<br />
how such issues should be handled. However, no concrete requirements were formulated. Experience<br />
gained in the meantime on various networks has led to the proposal for the new part 2 of this<br />
standard (prEN 50388-2). The paper describes the problems identified and the proposed solutions.<br />
EN 50388-2 – LE NOUVEAU PART 2: STABILITÉ ET HARMONIQUES<br />
Plusieurs phénomènes à des fréquences plus élevées ou plus basses que la fréquence nominale<br />
peuvent perturber l’interaction entre l’alimentation en courant de traction et le matériel roulant.<br />
La norme européenne EN 50388 avait pris en compte ce constat dès sa première publication en<br />
2005, en proposant un processus définissant l’approche vis-à-vis de ces problèmes. Par contre,<br />
aucune exigence concrète n’y était spécifiée. L’expérience acquise depuis sur plusieurs réseaux et<br />
l’analyse qui en a été faite ont permis de proposer dès maintenant une partie 2 de cette norme<br />
(prEN 50388-2). L’article décrit les phénomènes observés ainsi que les solutions proposées sur les<br />
éléments du système ferroviaire.<br />
1 Einführung<br />
Der zunehmende Einsatz von Leistungselektronik<br />
sowohl auf Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen wie auch in der <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
führt zu größerer Komplexität<br />
des Zusammenspiels aller Elemente. Wenngleich dadurch<br />
verursachte Störungen nur selten auftreten,<br />
sind deren Auswirkungen auf den Bahnbetri<strong>eb</strong> wie<br />
auch mögliche Materialschäden erh<strong>eb</strong>lich. Als Beispielsfälle<br />
können netzweite Resonanz-Instabilitäten<br />
in der Schweiz sowie Störungen durch niederfrequente<br />
Instabilität in großen Bahnhöfen in Frankreich<br />
genannt werden.<br />
Parallel dazu wird die Fähigkeit, derartige Kompatibilitätsfragen<br />
zu lösen, erschwert durch die<br />
zunehmende Trennung der Rollen von Fahrzeugbetreibern<br />
und -besitzern einerseits, und Infrastrukturbetreibern<br />
andererseits.<br />
Die europäische Norm EN 50388 gibt deshalb seit<br />
ihrer Erst<strong>aus</strong>gabe im Jahr 2005 einen Kompatibilitätsprozess<br />
vor. Dieser Prozess definiert die Rollen und<br />
die gegenseitigen Abhängigkeiten zwischen allen<br />
Beteiligten. Er zeigt auf, wie Kompatibilität zwischen<br />
neuen Rollmaterial- und Infrastrukturelementen und<br />
den bestehenden Systemen erreicht werden kann.<br />
Bisher fehlten allerdings konkrete Anforderungen,<br />
sei es an die Infrastruktur oder an das Rollmaterial.<br />
In den vergangenen Jahren konnten in verschiedenen<br />
Ländern Erfahrungen gewonnen werden,<br />
welche es nun erlauben, die gewünschten Anforderungen<br />
zu formulieren. Dem Beispiel der EN 50238<br />
folgend wurde beschlossen, diese Anforderungen in<br />
der neuen EN 50388-2 (EN 50388 – Teil 2) zu formulieren.<br />
Im Teil 1 der revidierten Norm (neu nun<br />
EN 50388-1) bleibt der Kompatibilitätsprozess bestehen<br />
im Hinblick auf neue, noch unbekannte Phänomene,<br />
neue Technologien oder für solche Fälle, die<br />
mit den konkreten Anforderungen der EN 50388-2<br />
nicht abgedeckt werden.<br />
Die EN 50388-2 geht insbesondere auf die folgenden<br />
Phänomene ein:<br />
• elektrische Resonanz-Stabilität<br />
• niederfrequente Stabilität<br />
• durch Harmonische verursachte Überspannungen<br />
574 112 (2014) Heft 10
Grundlagen<br />
Für diese drei Phänomene werden jeweils die eigentlichen<br />
Kompatibilitäts-Anforderungen formuliert<br />
sowie die Anforderungen an den Nachweis und die<br />
Dokumentation.<br />
Im Folgenden wird eine Übersicht über den Inhalt<br />
der vorgeschlagenen Norm geg<strong>eb</strong>en, welche gegenwärtig<br />
das Vorab-Stellungnahme-Verfahren der<br />
CENELEC-Sekretariats-Vernehmlassung durchläuft.<br />
2 <strong>Elektrische</strong> Resonanz-Stabilität<br />
Resonanz-Instabilitäten bewirken eine Verstärkung<br />
von in der Oberleitungsspannung vorhandenen<br />
Störspannungs-Komponenten. Resonanz-Instabilität<br />
tritt dann auf, wenn eine Resonanzfrequenz der<br />
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung mit einer Frequenz zusammenfällt,<br />
bei der Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge aktives Verhalten<br />
zeigen, und wenn bei dieser Frequenz die Dämpfung<br />
ungenügend ist. Als aktives Verhalten wird die<br />
Fähigkeit eines Tri<strong>eb</strong>fahrzeuges bezeichnet, bei einer<br />
bestimmten Frequenz Energie in das Netz einzuspeisen,<br />
das heißt das Kleinsignalverhalten des Tri<strong>eb</strong>fahrzeuges<br />
entspricht bei dieser Frequenz demjenigen<br />
eines negativen ohmschen Widerstandes. Dies kann<br />
grundsätzlich bei jeder Frequenz auftreten, die größer<br />
ist als die Netzfrequenz.<br />
Fragen der Resonanz-Stabilität können im Frequenzbereich<br />
analysiert werden. Das Zusammenspiel<br />
von Tri<strong>eb</strong>fahrzeug und Energieversorgung ist<br />
in Bild 1 dargestellt. Das Energieversorgungssystem<br />
enthält verteilte Induktivitäten und Kapazitäten und<br />
weist deshalb unvermeidbar Resonanzen auf. Hochspannungskabel<br />
mit ihrem großen Kapazitätsbelag<br />
senken die Resonanzfrequenzen. Natürliche Dämpfung<br />
entsteht in erster Linie durch die mit steigender<br />
Frequenz zunehmenden Eisenverluste in den magnetischen<br />
Kreisen von Generatoren und Transformatoren<br />
sowie, in geringerem Maß, auch durch die<br />
Verluste in elektrischen Leitern.<br />
Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge reagieren bei einer Frequenz f mit<br />
einem Strom ∆I auf eine Spannung ∆U der gleichen<br />
Frequenz. Weil Verzögerungen in den Regelkreisen<br />
Bild 1:<br />
Blockdiagramm für das Zusammenspiel zwischen Tri<strong>eb</strong>fahrzeug und Infrastruktur<br />
(alle Bilder: prEN 50388-2).<br />
unvermeidbar sind, lässt sich auch die Stromänderung<br />
∆I des Tri<strong>eb</strong>fahrzeuges nicht vermeiden. Dieser<br />
Effekt wird dann problematisch, wenn der resultierende<br />
Strom der Spannung ∆U um mehr als 90° voroder<br />
nacheilt. In diesem Fall speist das Tri<strong>eb</strong>fahrzeug<br />
Energie in das Netz zurück und wird als bei dieser<br />
Frequenz aktiv bezeichnet. Andernfalls nennt man<br />
das Tri<strong>eb</strong>fahrzeug passiv. Die zurückgespeiste Energie<br />
wurde dem Tri<strong>eb</strong>fahrzeug zunächst auf der Grundfrequenz<br />
zugeführt, es findet also ein Energietransfer<br />
von einem Frequenzband zu einem anderen statt.<br />
Fällt ein Frequenzbereich mit aktivem Verhalten<br />
eines Tri<strong>eb</strong>fahrzeuges mit einer Resonanzfrequenz<br />
des Energieversorgungssystems zusammen, dann<br />
bewirkt der Strom ∆I eine Vergrößerung der Spannung<br />
∆U, auf welche das Tri<strong>eb</strong>fahrzeug mit einem<br />
noch größeren Strom ∆I reagiert. Eine derartige<br />
Instabilität wird erst begrenzt durch Nicht-Linearitäten,<br />
wie zum Beispiel Überspannungsableiter,<br />
oder durch gewollte oder ungewollte Schutzabschaltungen<br />
durch die Stromrichter-Leittechnik auf<br />
30<br />
kV<br />
20<br />
10<br />
U<br />
0<br />
–10<br />
–20<br />
–30<br />
31,70 31,75 31,80 31,85 31,90 31,95 s 32,00<br />
t<br />
Bild 2:<br />
Resonanz-Instabilität im 132-kV-Netz am Lötschberg-Basistunnel, gemessen auf der 15-kV-Ebene am Stromabnehmer einer Lokomotive.<br />
112 (2014) Heft 10<br />
575
Grundlagen<br />
TABELLE 1<br />
Grenzfrequenz für die tiefste Resonanzfrequenz des <strong>Bahnen</strong>ergieversorgungsnetzes.<br />
Netzfrequenz 16,7 Hz 50 Hz<br />
Grenzfrequenz f L für die Resonanz-Stabilität 90 Hz 300 Hz<br />
den Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen. Dies kann ernsthafte Betri<strong>eb</strong>sstörungen<br />
oder sogar Materialbeschädigungen zur<br />
Folge haben. Bild 2 zeigt einen gemessenen Fall von<br />
Resonanz-Instabilität.<br />
Um in einem <strong>Bahnen</strong>ergienetz das Auftreten von<br />
Resonanz-Instabilität zu verhindern, müssen die folgenden<br />
Bedingungen erfüllt sein:<br />
• Die tiefste Resonanzfrequenz des Energieversorgungssystems<br />
darf nicht kleiner sein als die<br />
Grenzfrequenz f L nach Tabelle 1.<br />
• Das Energieversorgungssystem umfasst alle Elemente<br />
der <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung sowie Filter<br />
und Kabel von abgestellten Zügen, welche direkt<br />
mit der <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung verbunden sind.<br />
Die Anforderung betrifft sowohl die Ausführung<br />
der <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung als auch deren<br />
Betri<strong>eb</strong>, beispielsweise die Berücksichtigung von<br />
<strong>aus</strong>gefallenen Elementen. Können Resonanzen<br />
unterhalb von f L nicht vermieden werden, zum<br />
Beispiel aufgrund von Filterkapazitäten oder<br />
Kondensatoren zur Verbesserung des Leistungsfaktors,<br />
muss immer genügend Dämpfung<br />
vorhanden sein, was mit einer Stabilitäts-Analyse<br />
nachgewiesen werden muss.<br />
• Alle geregelten Elemente müssen bei allen Frequenzen<br />
oberhalb von f L passiv sein.<br />
• Letztere Anforderung gilt für die Antri<strong>eb</strong>sstränge<br />
der Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge, für <strong>aus</strong> der Zugsammelschiene<br />
versorgte Hilfsbetri<strong>eb</strong>eumrichter sowie<br />
für statische Frequenzumrichter der <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung.<br />
Für geregelte Elemente ist der Nachweis der Erfüllung<br />
der genannten Anforderung durch Angabe des<br />
Frequenzgangs der Eingangsadmittanz Y zu erbringen.<br />
Bei neuen Fahrzeugen oder bei solchen mit<br />
neuen Antri<strong>eb</strong>ssträngen oder -stromrichtern sowie<br />
zur Validierung von Simulatoren muss dieser Nachweis<br />
mittels Messung erfolgen. Ein möglicher Messaufbau<br />
ist in Bild 3 dargestellt.<br />
Simulationen dürfen, sofern sie durch Messungen<br />
validiert worden sind, angewandt werden<br />
• bei Änderungen, welche Einfluss auf die Eingangsadmittanz<br />
haben können, zum Beispiel<br />
Software-Änderungen, und<br />
• zum Nachweis bei stabilitätskritischen Arbeitspunkten,<br />
bei denen Messungen nicht oder nur<br />
sehr schwer möglich sind, zum Beispiel bei<br />
voller Leistung.<br />
Für derartige Fälle definiert die Norm die Anforderungen<br />
an die einzusetzenden Simulatoren.<br />
Als dritte Nachweisvariante ist es dem Infrastruktur-Verantwortlichen<br />
erlaubt, Konformitäts-<br />
Kriterien zu definieren. Diese Kriterien legen dann<br />
fest, unter welchen Bedingungen Konformität<br />
zwischen einem neu zuzulassenden Fahrzeug und<br />
einem bereits zugelassenen mit vergleichbaren<br />
(konformen) Eigenschaften als Nachweis herangezogen<br />
werden darf.<br />
Bild 3:<br />
Möglicher Messaufbau zur Bestimmung des Frequenzgangs der Eingangsadmittanz einer Lokomotive.<br />
576 112 (2014) Heft 10
Grundlagen<br />
3 Niederfrequente Stabilität<br />
Ein weiteres Phänomen wurde bei Wechselstrombahnen,<br />
sowohl solchen mit 16,7 Hz als auch solchen mit 50 Hz<br />
Netzfrequenz, festgestellt. Vor allem bei einer größeren<br />
Anzahl von Lokomotiven oder Tri<strong>eb</strong>zügen an schwachen<br />
Netzen können gelegentlich niederfrequente Schwingungen<br />
beobachtet werden. Die Netzspannungsform<br />
scheint dann amplitudenmoduliert zu sein (Bild 4) mit<br />
einer Modulationsfrequenz, die deutlich tiefer liegt als die<br />
Netzfrequenz. Typischerweise liegt diese Modulationsfrequenz<br />
zwischen 1 und 6 Hz in 16,7-Hz-Systemen sowie<br />
zwischen 1 und 12 Hz in 50-Hz-Systemen. Normalerweise<br />
tritt ein periodisches Pulsieren des Antri<strong>eb</strong>sdrehmoments<br />
und gleichzeitig auch ein Rucken im Zug auf. Die Ursache<br />
liegt in Regler-Instabilitäten in den Netzstromrichtern der<br />
Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge; die Antri<strong>eb</strong>sstromrichter und sogar rotierende<br />
oder statische Umrichter der <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
können zusätzlich eine Rolle spielen. In jedem Fall<br />
hat die vergleichsweise hohe Netzimpedanz Z einen Einfluss;<br />
diese ist jedoch geg<strong>eb</strong>en durch die grundsätzliche<br />
Dimensionierung des <strong>Bahnen</strong>ergieversorgungssystems<br />
und kann normalerweise mit ökonomisch vertretbarem<br />
Aufwand nicht einfach verkleinert werden.<br />
Das Phänomen wird selten beobachtet; wenn es<br />
aber auftritt, hat es schwerwiegende Auswirkungen<br />
auf den Bahnbetri<strong>eb</strong>. Im Gegensatz zur Überspannungen<br />
durch Harmonische oder Resonanz-Instabilität<br />
treten aber keine Materialschäden auf. Trotzdem<br />
ist es angezeigt, Kriterien zu erarbeiten, welche für<br />
zukünftige neue Elemente das Auftreten derartiger<br />
Probleme verhindern, zumindest für sinnvoll erscheinende<br />
zu erwartende Betri<strong>eb</strong>sfälle.<br />
Die mathematische Beschreibung dieser niederfrequenten<br />
Schwingungen ist anspruchsvoller als die<br />
der anderen Phänomene. Die Leistung als Produkt <strong>aus</strong><br />
Spannung und Strom ist nichtlinear und es muss daher<br />
eine geeignete Linearisierung gesucht werden. Untersuchungen,<br />
welche in einem für die Weiterentwicklung<br />
der EN 50388 g<strong>eb</strong>ildeten „Core Team“ durchgeführt<br />
wurden, haben gezeigt, dass es sich am besten eignet,<br />
die Schwingungen als Amplituden- und Phasenmodulation<br />
von Netzspannung und Netzstrom zu beschreiben.<br />
Wird das System im Bereich seines Arbeitspunktes<br />
linearisiert, wird jedes Teilsystem linear, aber je mit zwei<br />
Eingängen und zwei Ausgängen, nämlich je einem für<br />
die Amplitude, die so genannte d-Komponente, vom<br />
englischen direct, und einem für die Phase, die q-Komponente,<br />
vom englischen quadrature, weil orthogonal<br />
in Bezug auf die d-Komponente, des modulierten Signales.<br />
Aus diesem Grund wurde die Methode dq-Methode<br />
genannt. Die Netzfrequenz selber ist dabei nicht<br />
mehr explizit Teil der Systembeschreibung und wirkt<br />
wie eine „Trägerfrequenz“. Die Rückkopplungsschleife<br />
über Infrastruktur und Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge sieht grundsätzlich<br />
gleich <strong>aus</strong> wie bei der Resonanz-Stabilität, ist nun<br />
aber eine Doppelschleife mit Verbindungen zwischen<br />
den beiden Schleifen in jedem Element. Jedes Element<br />
50<br />
kV<br />
30<br />
20<br />
10<br />
U<br />
0<br />
–10<br />
–20<br />
–30<br />
–40<br />
–50<br />
900<br />
A<br />
600<br />
300<br />
0<br />
I<br />
–300<br />
–600<br />
–900<br />
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7<br />
0,8 0,9 s 1,0<br />
t<br />
Bild 4:<br />
Beispiel einer niederfrequenten Instabilität mit zeitlichem Verlauf von Netzspannung und Netzstrom.<br />
112 (2014) Heft 10<br />
577
Grundlagen<br />
ist seinerseits beschri<strong>eb</strong>en durch vier unabhängige, linearisierte<br />
Frequenzgänge (Bilder 5 und 6).<br />
Für derartige Schleifen in Systemen mit mehreren<br />
Ein- und Ausgängen (MIMO, multiple input / multiple<br />
output) existieren im Gegensatz zur Resonanz-Stabilität<br />
keine einfachen Kriterien wie aktive und passive<br />
Bereiche für einzelne Komponenten. Geeignet ist<br />
das MIMO-Nyquist-Kriterium, welches angewendet<br />
Bild 5:<br />
Zu untersuchendes Gesamtsystem, bestehend <strong>aus</strong> einem Einphasensynchron-Generator<br />
oder Unterwerk als Quelle, dem linearen Netzmodell mit Netzimpedanz und einer<br />
Lokomotive als Last.<br />
werden kann, wenn alle Systemteile bekannt und beschri<strong>eb</strong>en<br />
sind. Allerdings erschwert dies die Festlegung<br />
einfach handhabbarer Schnittstellen-Kriterien.<br />
Solche sind aber nicht nur erwünscht im Hinblick<br />
auf die gegenwärtige organisatorische Struktur der<br />
Bahnsysteme mit Trennung zwischen Infrastruktur<br />
und Rollmaterial, sondern erleichtern auch das Entwickeln<br />
und Testen neuer Elemente im Gesamtsystem.<br />
Unter diesen Gesichtspunkten wird die nachfolgend<br />
beschri<strong>eb</strong>ene Vorgehensweise vorgeschlagen. Zunächst<br />
werden verschiedene Referenzfälle definiert, wie zum Beispiel<br />
eine Anzahl gleichartiger Antri<strong>eb</strong>sstränge, welche im<br />
Leerlauf an einer bestimmten Netzimpedanz betri<strong>eb</strong>en<br />
werden, mit oder ohne Einfluss anderer bekannter Rollmaterial-Eigenschaften.<br />
Der Hersteller wird sodann die<br />
dq-Frequenzgänge des neuen Elementes simulieren und<br />
diese zusammen mit den bekannten Charakteristiken<br />
der „bekannten Systemfälle“ testen. Die Simulation wird<br />
auf einem Echtzeit-Simulator oder zumindest auf einem<br />
Echt-Code-Simulator durchzuführen sein, um sicherzustellen,<br />
dass das Verhalten des neuen Elementes wirklich<br />
demjenigen mit der Software des neuen Elementes<br />
entspricht. Vereinfachungen beim Hardwaremodell des<br />
neuen Elementes, wie zum Beispiel die Vernachlässigung<br />
der Frequenzabhängigkeit bei passiven Elementen oder<br />
kleine Verzögerungen bei der Analog-Digital-Wandlung,<br />
werden als unkritisch erachtet. Dies im Gegensatz zu den<br />
durch Harmonische verursachten Überspannungen oder<br />
zur Resonanz-Stabilität, wo derartige Vereinfachungen<br />
einen großen Einfluss haben können und daher nicht<br />
zulässig sind. Es werden keine Versuche mit dem fertigen<br />
Rollmaterial verlangt, was den Aufwand stark reduziert<br />
und die Kosten für alle Beteiligten minimal hält.<br />
Weil die dq-Methode bisher noch nicht in größerem<br />
Umfang in echten Projekten angewandt wurde<br />
und die Entwicklung noch nicht vollständig abgeschlossen<br />
ist, sind bei diesem Teil der EN 50388-2<br />
noch Änderungen möglich. Die erwähnten Referenz-Fälle<br />
sind <strong>eb</strong>enfalls noch nicht in allen Details<br />
fertig formuliert. Diese Tatsachen sind der Grund<br />
für den Entscheid, die prEN 50388-2 zunächst eine<br />
Sekretariats-Vernehmlassung durchlaufen zu lassen,<br />
bevor der eigentliche Vernehmlassungs- und Abstimmungsprozess<br />
gestartet wird.<br />
4 Durch Harmonische<br />
verursachte Überspannungen<br />
4.1 Grundsätzliches<br />
Bild 6:<br />
Blockdiagramm mit geschlossenem Regelkreis für die Elemente Quelle und Netz der<br />
Infrastruktur sowie für die Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge als Last, jedes Element durch vier linearisierte<br />
Frequenzgänge modelliert.<br />
Durch die Taktung der Netzstromrichter auf Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen<br />
verursachte Oberschwingungsströme<br />
(Harmonische) können durch elektrische Resonanzen<br />
im <strong>Bahnen</strong>ergieversorgungssystem verstärkt<br />
werden. Überspannungen können die Folge davon<br />
sein (Bild 7). Im Gegensatz zu den beschri<strong>eb</strong>enen<br />
578 112 (2014) Heft 10
Grundlagen<br />
60<br />
kV<br />
40<br />
20<br />
0<br />
U<br />
–20<br />
–40<br />
–60<br />
0,00 0,01 0,02 0,03 s 0,04<br />
t<br />
Bild 7:<br />
Beispiel von durch Störströme und Resonanzeffekte erzeugten Überspannungen.<br />
Stabilitätsproblemen sind in diesem Fall keine Rückkopplungseffekte<br />
im Spiel.<br />
In den folgenden zwei Abschnitten werden Maßnahmen<br />
vorgestellt, welche die Entstehung solcher<br />
Überspannungen verhindern sollen.<br />
4.2 Infrastrukturseitige Maßnahmen<br />
Auf der Infrastrukturseite sind Depotanlagen von<br />
den übrigen Anlagen zu unterscheiden.<br />
Für Depotanlagen gilt: Die Dimensionierung der<br />
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung, was Transformatoren und<br />
Kabel angeht, darf sich nicht nur an den Anforderungen<br />
bei der Grundfrequenz <strong>aus</strong>richten, sondern<br />
die zu erwartenden Spannungsspektren und Spannungsmaxima<br />
müssen <strong>eb</strong>enfalls berücksichtigt<br />
werden. Entsprechende Berechnungen sind bei der<br />
Dimensionierung neuer Anlagen durchzuführen.<br />
Es sind diejenigen Tri<strong>eb</strong>fahrzeugtypen zu berücksichtigen,<br />
für die Betri<strong>eb</strong> in der geplanten Anlage<br />
vorgesehen ist.<br />
Als grobe Richtlinie kann eine Anlage als Depotanlage<br />
definiert werden, wenn das Verhältnis <strong>aus</strong><br />
der Summe der installierten Leistung aller dort abgestellten<br />
und von demselben Transformator versorgten<br />
Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge zu der Leistung des speisenden<br />
Transformators den Faktor 4 übersteigt.<br />
Für alle anderen Teile des <strong>Bahnen</strong>ergieversorgungssystems,<br />
wie normale Unterwerke, Oberleitungssysteme,<br />
sind zur Vermeidung von durch<br />
Harmonische verursachte Überspannungen keine<br />
Anforderungen zu berücksichtigen, die über die<br />
normale Auslegung dieser Anlagen hinsichtlich Leistungsbemessung<br />
und Schutz hin<strong>aus</strong>gehen.<br />
112 (2014) Heft 10<br />
4.3 Fahrzeugseitige Maßnahmen<br />
4.3.1 Taktversatz zwischen Netzstromrichtern<br />
Zwischen den einzelnen Netzstromrichtern verschiedener<br />
Antri<strong>eb</strong>seinheiten innerhalb eines Zuges soll<br />
der Taktversatz so gewählt werden, dass Harmonische<br />
weitestgehend <strong>aus</strong>gelöscht werden.<br />
Bei mehreren identischen Antri<strong>eb</strong>seinheiten und<br />
Anwendung der Sinus-Dreieck-Pulsweitenmodulation<br />
(PWM) kann dies erreicht werden, indem<br />
die Phasenverschi<strong>eb</strong>ungen zwischen den Dreiecksignalen<br />
der einzelnen Stromrichter gemäß Bild 8<br />
gewählt werden.<br />
Die Phasenlagen der PWM-Signale auf voneinander<br />
unabhängigen Zügen sollen durch ein Zufallsprinzip<br />
festgelegt werden, um im Gesamtnetz größtmögliche<br />
Auslöschung von Harmonischen zu erzielen.<br />
Bild 8:<br />
Taktversatz zwischen den Steuersignalen mehrerer Netzstromrichter, im Beispiel dargestellt<br />
für sechs Netzstromrichter.<br />
579
Grundlagen<br />
10 1<br />
A<br />
10 0<br />
10 –1<br />
I RMS<br />
10 –2<br />
10 –3<br />
10 2 10 3 Hz<br />
10<br />
10 1<br />
4<br />
f<br />
A<br />
10 0<br />
bei Betri<strong>eb</strong> an einem idealen Netz, das heißt die Impedanz<br />
beträgt bei allen Frequenzen Null.<br />
Die in den Grafiken gezeigten Spektrallinien sind<br />
Beispiele für verschiedene Taktfrequenzen. Individuelle<br />
Harmonische sollen unterhalb der Grenzlinie I<br />
bleiben, Ausnahmen gibt es für einzelne Bänder, bei<br />
denen die Grenzlinie II erlaubt ist. Die Ausnahmen<br />
orientieren sich am Vorschlag für künftige, bevorzugte<br />
Bänder für die Stromrichtertaktung im Hinblick<br />
auf die Kompatibilität mit Gleisstromkreisen.<br />
Dieses so genannte Frequenz-Management befindet<br />
sich gegenwärtig <strong>eb</strong>enfalls in Diskussion. Oberhalb<br />
von 2 kHz gelten zur Vermeidung von Überspannungen<br />
<strong>aus</strong>schließlich die Grenzlinien II.<br />
Die Grenzlinien I und II gelten für Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge<br />
oder Antri<strong>eb</strong>seinheiten mit Leistungen bis 3 MW<br />
am Rad. Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge mit größerer Leistung weisen<br />
üblicherweise mehr als eine Antri<strong>eb</strong>seinheit auf.<br />
In diesem Fall können die Störströme der einzelnen<br />
Antri<strong>eb</strong>seinheiten die Grenzen I und II erreichen. In<br />
einem solchen Fall ist zwischen den Antri<strong>eb</strong>einheiten<br />
der Taktversatz unbedingt vorzusehen.<br />
4.3.3 Störstrom-Überwachungsfunktion<br />
I RMS<br />
10 –1<br />
10 –2<br />
10 –3<br />
10 2 10 3 Hz<br />
10 4<br />
f<br />
Bild 9:<br />
Störstrom-Grenzlinie (Hüllkurve „Gabarit“) für 16,7 Hz (oben) und für 50 Hz (unten) über<br />
der Frequenz.<br />
I Grenzlinie für alle Harmonischen außer für diejenigen, für welche die Grenzlinie II gilt<br />
II Grenzlinie für f = 4000 ± 200 Hz, 8000 ± 300 Hz, 12000 ± 400 Hz, 16000 ± 500 Hz<br />
4.3.2 Störstrom-Grenzlinie<br />
Die Störstrom-Emission eines einzelnen Tri<strong>eb</strong>fahrzeuges<br />
soll unterhalb der Grenzlinie („Gabarit“) gemäß<br />
Bild 9 liegen. Beurteilt wird das Störstrom-Spektrum<br />
Die vorstehend beschri<strong>eb</strong>enen Maßnahmen einzuhalten<br />
genügt in den meisten Fällen, um Überspannungen<br />
zu vermeiden. Allerdings können Situationen<br />
vorkommen, bei denen diese Maßnahmen nicht <strong>aus</strong>reichen.<br />
Die Formulierung allgemeingültiger Anforderungen,<br />
welche das Auftreten von Überspannungen in<br />
allen denkbaren Fällen sicher verhindern, wäre jedoch<br />
zu restriktiv: Denkbar wären extrem tiefe Grenzlinien<br />
im Störstrom-„Gabarit“, die allerdings nur mit sehr<br />
hoher Streuinduktivität in den Traktionstransformatoren<br />
und/oder mit Filtern eingehalten werden könnten,<br />
und/oder die Zulassung einer nur sehr begrenzten Anzahl<br />
von Fahrzeugen auf einem Speiseabschnitt.<br />
Um auf solche Restriktionen verzichten zu können,<br />
wird vorgeschlagen, die Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge mit einer<br />
Überwachung der Spitzenspannung der Oberleitung<br />
<strong>aus</strong>zurüsten. Wenn der Spitzenwert der Spannung in<br />
jeder Halbwelle den in der Tabelle 2 definierten Wert<br />
überschreitet, soll nach einer Zeit t 1 eine Taktsperre in<br />
den Netzstromrichtern <strong>aus</strong>gelöst und eine entsprechende<br />
Diagnosemeldung abgesetzt werden. Nach<br />
Ablauf der Zeit t 2 können die Netzstromrichter wieder<br />
TABELLE 2<br />
Parameter für die Überwachungsfunktion zum Schutz gegen durch Störströme verursachte Überspannungen.<br />
Netzfrequenz<br />
Spitzenspannung für<br />
die Schutzfunktion<br />
Zeit t 1 für<br />
Taktsperre<br />
Zeit t 2 für den automatischen<br />
Neustart der Netzstromrichter<br />
Zeit t 3 für Taktsperre bis<br />
zu manueller Quittierung<br />
16,7 Hz 32 kV 1 1 s 2 3 ... 5 s 20 s<br />
50 Hz 53 kV 1 1 s 2 3 … 5 s 20 s<br />
1<br />
die Werte sind abgeleitet <strong>aus</strong> den maximal zulässigen Werten gemäß EN 50388-1 zuzüglich etwa 6 %<br />
2<br />
dieser Wert stellt sicher, dass bei Stromabnehmersprüngen keine Taktsperre erfolgt<br />
580 112 (2014) Heft 10
Grundlagen<br />
getaktet werden. Treten die Überspannungen wiederholt<br />
während einer Zeit länger als t 3 auf, sollen die<br />
Netzstromrichter bis zu einem manuellen Eingriff gesperrt<br />
werden. Sonst besteht die Gefahr, dass Überspannungsableiter<br />
thermisch überlastet werden und<br />
Kurzschlüsse im Versorgungssystem verursachen. Die<br />
Netzstromrichter sollen nach einer manuellen Handlung<br />
des Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführers wieder getaktet werden<br />
können. Der Tri<strong>eb</strong>fahrzeugführer soll das Auftreten<br />
dieser Situation der Netzleitstelle melden.<br />
Es können die auf den Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen bereits vorhandenen<br />
Spannungswandler verwendet werden.<br />
Die Installation von Präzisionswandlern mit besonders<br />
hoher Genauigkeit und/oder großer Bandbreite wird<br />
nicht verlangt. Die Parameter der Schutzfunktion in<br />
der Software sollen so gewählt werden, dass bis zu<br />
einer Frequenz von etwa 5 kHz bestmögliche Übereinstimmung<br />
mit den Spannungsgrenzwerten der Tabelle<br />
2 erreicht wird. Diese Überwachung kann auch mit<br />
Unter-Sampling realisiert werden, eine Samplingrate<br />
von 10 kHz, die für eine präzise Messung theoretisch<br />
notwendig wäre, ist nicht zwingend erforderlich.<br />
Als weitere Maßnahme zur Reduktion des Risikos von<br />
durch Harmonische verursachte Überspannungen wird<br />
verlangt, dass die Netzstromrichter als Diodengleichrichter<br />
betri<strong>eb</strong>en werden, wenn sich das Fahrzeug<br />
im Stillstand befindet, keine Zugkraft oder elektrische<br />
Bremskraft angefordert wird und der Leistungsbezug<br />
des Stromrichters kleiner als 15 % seiner Nennleistung<br />
ist. Dadurch werden die Harmonischen zu tieferen Frequenzen<br />
hin verschoben; das Risiko, dass Störströme<br />
höherer Frequenzen durch hohe Netzimpedanzen oder<br />
Resonanzen verstärkt werden, wird signifikant reduziert.<br />
Der Nachweis der Einhaltung der genannten Anforderungen<br />
soll mit einer Kombination von Software-Tests,<br />
Messungen und Berechnungen erfolgen.<br />
5 Schlussfolgerungen<br />
Es war das Ziel, mit der EN 50388-2 eine Schnittstellen-<br />
Norm zwischen Infrastruktur und Rollmaterial zu schaffen.<br />
Es sollte ein hohes Maß an Sicherheit gegen das<br />
Auftreten von Instabilitäten und Überspannungen erreicht<br />
werden, ohne hohe Kosten zu verursachen. Für<br />
die Themen Resonanz-Stabilität und Überspannungen<br />
konnte dies erreicht werden, und zwar <strong>aus</strong>schließlich<br />
mit der Formulierung von Anforderungen, welche bei<br />
der Entwicklung der Software der beteiligten Leistungselektronik<br />
berücksichtigt werden müssen. In keinem<br />
Fall ist zusätzliche Hardware erforderlich. Zusätzliche<br />
Versuche zum Nachweis der Einhaltung dieser Anforderungen<br />
wurden <strong>eb</strong>enfalls auf das absolute Minimum<br />
beschränkt. Sie können in das Typentest-Programm für<br />
neue Elemente integriert werden. Erfahrungen in mehreren<br />
Ländern haben bereits gezeigt, dass die gestellten<br />
Ziele erreicht werden können.<br />
112 (2014) Heft 10<br />
Beim Thema der niederfrequenten Stabilität ist das<br />
gleiche Maß an praktischer Erfahrung noch nicht vorhanden.<br />
Auch hierzu galten aber bei der Entwicklung<br />
der Norm die gleichen Ziele bezüglich hoher Sicherheit<br />
gegen das Auftreten der entsprechenden Probleme<br />
und niedriger Kosten. Verschiedene Simulationen<br />
und messtechnische Versuche werden derzeit in mehreren<br />
Ländern geplant, um die notwendige Erfahrung<br />
zu gewinnen. Dies soll die definitive Ausformulierung<br />
der Anforderungen ermöglichen, bevor die neue<br />
Norm zur Schlussabstimmung vorgelegt wird.<br />
Es darf auch erwähnt werden, dass die Arbeiten,<br />
welche im Rahmen der Arbeitsgruppe C11 der<br />
CENELEC SC9XC sowie von deren Core Team durchgeführt<br />
wurden, eine <strong>aus</strong>gezeichnete Plattform waren<br />
für die Entwicklung, den Aust<strong>aus</strong>ch von Ideen<br />
und Erfahrungen sowie die internationale Kooperation<br />
in diesem anspruchsvollen Thema. Dazu fand<br />
eine enge Zusammenarbeit zwischen Verantwortlichen<br />
für Infrastruktur und für Fahrzeuge sowie zwischen<br />
Herstellern und Betreibern statt.<br />
Die englische Übersetzung ist erschienen in <strong>eb</strong> International<br />
2014, S. 28-35.<br />
AUTORENDATEN<br />
Dipl. El.-Ing. ETHZ Martin A<strong>eb</strong>erhard (47), Studium der Elektrotechnik<br />
an der ETH Zürich; technische Projektleitung bei ABB Verkehrssysteme<br />
in Zürich, Leiter für Steuerung und Systeme bei SLM<br />
in Winterthur, Leiter Fachbereich Fahrstrom bei ENOTRAC in Uetendorf;<br />
seit 2005 bei SBB Energie, dort seit 2007 Leiter Systemdesign;<br />
Mitglied der CENELEC-Arbeitsgruppen TC9X WG C11 und C20.<br />
Adresse: SBB AG, Infrastruktur Energie, Industriestr. 1,<br />
3052 Zollikofen, Schweiz;<br />
Fon: +41 79 3673566;<br />
E-Mail: martin.a<strong>eb</strong>erhard@sbb.ch<br />
Dr. sc. techn. Markus Meyer (50), Studium der Elektrotechnik<br />
und Dissertation an der ETH in Zürich; anschließend in der Entwicklung,<br />
Bereich Antri<strong>eb</strong>sstrang elektrischer Lokomotiven, bei Adtranz<br />
und Bombardier Transportation tätig; seit 2003 Mitbegründer und<br />
Miteigentümer der Elektrofirma emkamatik GmbH; Mitglied der<br />
CENELEC-Arbeitsgruppen TC9X WG C11 und WG A4-2; seit 2011<br />
auch Dozent für Bahnsystemtechnik an der ETH Zürich.<br />
Adresse: emkamatik GmbH, R<strong>eb</strong>bergstr. 20a, 5430 Wettingen,<br />
Schweiz;<br />
Fon: +41 79 4606149;<br />
E-Mail: markus.meyer@emkamatik.com<br />
Dipl.-Ing. Christian Courtois (55), Studium der Elektrotechnik an<br />
der École Spéciale de Mécanique et d‘Électricité in Paris; seit 1986 bei<br />
der SNCF in der <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung tätig; seit 2011 Leiter der<br />
Abteilung für ortsfeste Anlagen der elektrischen Energieversorgung;<br />
Mitwirkung in Normungsgremien wie CER, Sprecher für TSI Energie<br />
und Obmann der CENELEC-Arbeitsgruppen TC9X WG C11 und C20.<br />
Adresse: SNCF, département IG.TE., 6 avenue François Mitterrand,<br />
93574 La Plaine Saint Denis CEDEX, Frankreich;<br />
Fon: +33 1 41620610;<br />
E-Mail: christian.courtois@sncf.fr<br />
581
Fahrleitungsanlagen<br />
Great Western-Bahn – Elektrifizierung<br />
in Südengland<br />
Sinan Daniel Al-Jawad (UK), Rainer Puschmann, Forchheim<br />
Die Great Western Eisenbahn verläuft von London nach West- und Südwestengland sowie nach<br />
Wales und spiegelt wie keine andere Eisenbahnstrecke den Aufstieg und Niedergang der englischen<br />
Eisenbahn wider. Der großartige englische Eisenbahningenieur Isambard Kingdom Brunel<br />
begann 1833 mit dem Bau dieser Strecke und nutzte 2 140 mm (7 ft. 0-1/4 in) Breitspur, die ab1869<br />
in 1 435 mm Standardspurweite umg<strong>eb</strong>aut wurde. Nach dem absehbaren Ende der Dampftraktion<br />
fuhren 1934 die ersten Diesellokomotiven auf dieser Strecke, die bis heute noch verkehren. 2012<br />
hat die Regierung ein Nationales Elektrifizierungsprogramm beschlossen, welches auch die Elektrifizierung<br />
dieser Strecke mit AC 25 kV 50 Hz bis 2017 umfasst. Dieser Teil des Beitrags beschreibt die<br />
Strecke mit den Anforderungen an die Elektrifizierung, ein zweiter Teil wird über die stationären<br />
Anlagen der Elektrifizierung berichten.<br />
GREAT WESTERN LINE – ELECTRIFICATION IN SOUTHERN ENGLAND<br />
The Great Western Railway runs from London to West and South-West England as well as to Wales<br />
and, like no other railway track, reflects the rise and decline of British railway industry. The great<br />
British railway engineer, Isambard Kingdom Brunel, began with the construction of this railway line<br />
in 1833 and used 2 140 mm (7 ft. 0-1/4 in) broad gauge, which was r<strong>eb</strong>uilt into 1 435 mm standard<br />
gauge beginning in 1869. After the foreseeable end of steam traction in 1934, the first diesel locomotives<br />
travelled on this line and are still running as of today. In 2012 the government adopted<br />
a national electrification programme, which includes the electrification of this route with AC 25 kV<br />
50 Hz to be done by 2017. This first part of the contribution describes the line with the requirements<br />
for electrification and the second part will cover the fixed electrical installations.<br />
LA LIGNE DU GREAT WESTERN – L’ÉLECTRIFICATION DANS LE SUD DE L’ANGLETERRE<br />
La ligne du Great Western relie Londres à l’ouest et au sud-ouest de l’Angleterre ainsi qu’au Pays<br />
de Galles et reflète comme nulle autre la splendeur et la décadence du rail britannique. Le prestigieux<br />
ingénieur anglais des chemins de fer Isambard Kingdom Brunel avait commencé la construction<br />
de la ligne en 1833 en utilisant un écartement de 2 140 mm (7 ft. 0-1/4 in) qui fut converti<br />
à l’écartement standard de 1 435 mm à partir de 1869. En 1934, préfigurant la fin de la traction<br />
vapeur, les premières locomotives diesel firent leur apparition sur la ligne où elles sont encore en<br />
circulation aujourd’hui. En 2012, le gouvernement a voté un programme national d’électrification<br />
qui comprend <strong>aus</strong>si l’électrification de cette ligne en CA 25 kV 50 Hz à l’horizon 2017. Cette partie<br />
de l’article décrit la ligne avec ses exigences en matière d’électrification, une deuxième partie sera<br />
consacrée aux installations fixes électriques.<br />
1 Einführung<br />
Die Great Western Railway (GWR) ist eine von mehreren<br />
britischen Eisenbahngesellschaften und betri<strong>eb</strong><br />
von 1833 bis 1947 ein eigenes Streckennetz (Bild 1).<br />
Die GWR-Strecken verbinden London mit Südwestengland,<br />
Westengland und Südwales. Die GWR war<br />
die einzige Gesellschaft, die nach der Neuordnung<br />
des britischen Eisenbahnwesens ab 1923 unter der<br />
gleichen Bezeichnung weiter existierte. 1948 ging<br />
sie in der staatlichen Gesellschaft British Railways,<br />
heute British Rail, auf. Nach der Privatisierung von<br />
British Rail im Jahr 1994 erhielt die GWR den traditionsreichen<br />
Namen First Great Western zurück. Die<br />
heutige First Great Western, deren Strecken bisher<br />
nicht elektrifiziert sind, bedient im Wesentlichen das<br />
gleiche G<strong>eb</strong>iet. Der Infrastrukturbetreiber Network<br />
Rail elektrifiziert das rund 1 000 km lange Gleisnetz<br />
bis 2017 mit der Stromart AC 50 Hz 25 kV. Diese seit<br />
rund 25 Jahren erste und umfangreichste Modernisierung<br />
der Great Western Railway erfordert umfangreiches<br />
Wissen und langjährige Erfahrungen bei der<br />
Planung und Errichtung von Oberleitungsanlagen.<br />
Hierfür nutzt Network Rail Erfahrungen <strong>aus</strong> Mitteleuropa<br />
und hat SPL Powerlines Deutschland einen<br />
Auftrag für Beratung bei der Anwendung der Europäischen<br />
Regeln für die Interoperabilität, der dazugehörenden<br />
Normen und Erfahrungen erteilt.<br />
582 112 (2014) Heft 10
Fahrleitungsanlagen<br />
2 Geschichtliche Entwicklung<br />
Worcester<br />
2.1 Bau erster Strecken in England<br />
Cheltenham<br />
Evesham<br />
Banbury<br />
Mit der 1814 durch Georg Stephenson entworfenen<br />
und g<strong>eb</strong>auten ersten Lokomotive begann unter seiner<br />
Leitung am 27. September 1825 zwischen Stockton<br />
und Darlington der Betri<strong>eb</strong> der ersten Eisenbahnstrecke<br />
der Welt. Die Stockton & Darlington Railway Company<br />
(S&DR) nahm als erste öffentliche Eisenbahn<br />
Englands im Nordosten von Bishop Auckland nach<br />
Middlesbrough den Personenverkehr auf. Es wurde<br />
erstmals die Spurweite 4 ft 8 1 /2, das sind 1 435 mm,<br />
verwendet, die später als Standardspurweite weltweite<br />
Verbreitung fand. Geschichtliche Studien belegen<br />
die Herkunft dieser Spurweite als Abstand der Spurrillen<br />
römischer Streitwagen der bis nach England<br />
führenden Fernwege des Römischen Reiches [1; 2].<br />
Der Erfolg der (S&DR) führte zur nächsten Streckeneröffnung<br />
im Jahr 1830 mit 1 435 mm Spurweite zwischen<br />
der Hafenstadt Liverpool und der Textilindustriestadt<br />
Manchester. Als Lokomotive diente bei dieser neuen Strecke<br />
The Rocket, die mit 48 km/h Höchstgeschwindigkeit<br />
fuhr. Erstmals verkehrten die Züge des Personen- und<br />
Güterverkehrs nach einem Fahrplan. Der Erfolg auch dieser<br />
Linie beeinflusste nachhaltig die Eisenbahnentwicklung<br />
in Großbritannien und anderen Ländern.<br />
Swansea<br />
Bridgend<br />
Penzance<br />
Cardiff<br />
Central<br />
Taunton<br />
Tiverton Parkway<br />
Gloucester<br />
Newport<br />
Bristol Temple Meads<br />
Castle Cary Westbury<br />
Exeter St Davids<br />
Plymouth<br />
Bristol<br />
Parkway<br />
Chippenham<br />
Bath Spa<br />
Swindon<br />
Didcot<br />
Parkway<br />
Oxford<br />
Newbury<br />
Reading<br />
London<br />
Paddington<br />
Basingstoke<br />
Bild 1:<br />
Streckennetz der Great Western Railway, Stand 1947 (Bilder 1 bis 6: Network Rail).<br />
2.2 Die Great Western von London nach<br />
Bristol<br />
Nachdem der Güterverkehr in zunehmendem Maße<br />
über den Hafen von Liverpool ging, wollte die Stadt<br />
Bristol mit dem Bau einer Eisenbahnstrecke nach London<br />
ihre Stellung als zweitwichtigster Hafen des Landes<br />
aufrechterhalten. Nach der Gründungsversammlung<br />
1833 erteilte das Parlament 1835 die Konzession<br />
zum Bau. Der damals 27-jährige Isambard Kingdom<br />
Brunel (Bild 2) wurde als Chefingenieur verpflichtet.<br />
Brunel fällte zwei wichtige Entscheidungen. Die<br />
erste betraf die Wahl der breiteren Spurweite 7 ft, das<br />
sind 2 140 mm, die bessere Laufeigenschaften als die<br />
1 435 mm Spurweite bei höheren Geschwindigkeiten<br />
garantieren sollte. Die zweite Entscheidung betraf die<br />
Trassenführung durch die Marlborough Downs und<br />
durch das Tal der Themse nach London. In dieser Region<br />
gab es keine größeren Städte und in der Folge<br />
wenig Widerstand gegen den Bau der Strecke.<br />
Brunel führte die Vermessungen auf der gesamten<br />
Strecke selbst durch. So ließ sich der erste, 22,5 km<br />
lange Abschnitt zwischen dem Londoner Bahnhof<br />
Paddington und Taplow bei Maidenhead bereits<br />
1838 eröffnen. 1841, nach dem Durchstich des Box<br />
Tunnels, erreichte der Eisenbahnbau den Bahnhof<br />
Temple Meads in Bristol. Dort war bereits seit 1839<br />
die weltweit erste kommerzielle Telegrafenleitung in<br />
Betri<strong>eb</strong>. Es folgten weitere Hauptstrecken (Bild 1)<br />
Bild 2:<br />
Isambard Kingdom Brunel.<br />
• Bristol – Exeter – Plymouth 1849 (South Devon<br />
Main Line),<br />
• Plymouth - Penzance 1860 (Cornish Main Line),<br />
• Bristol – Newport - Cardiff – Swansea 1903<br />
(South Wales Main Line),<br />
• Bristol – Bath – Salisbury – Southampton 1857<br />
(Wessex Main Line),<br />
• Southampton – Portsmouth – Brighton 1847<br />
(West Coastway Line),<br />
112 (2014) Heft 10<br />
583
Fahrleitungsanlagen<br />
mit den N<strong>eb</strong>enstrecken (Bild 1)<br />
• Par – Newquay (Atlantic Coast Line),<br />
• Exeter – Plymouth (Avocet Line),<br />
• Swindon – Gloucester (Golden Valley Line),<br />
• Westbury – Weymouth (Heart of Wessex Line),<br />
• Liskeard – Looe (Looe Valley Line),<br />
• Truro – Falmouth (Maritime Line),<br />
• Exeter – Paignton (Riviera Line),<br />
• St. Erth – St. Ives (Severn Beach Line),<br />
• Plymouth – Gunnislake (Tamar Valley Line),<br />
• Exeter – Barnstaple (Tarka Line).<br />
Da die Strecke von London nach Wales einen Umweg<br />
über Gloucester nehmen musste (Bild 1), betri<strong>eb</strong><br />
Brunel den Bau eines zweigleisigen, 7 008 m<br />
langen Severn Tunnels zwischen South Gloucestershire<br />
im Westen Englands und Monmouthshire<br />
in Südwales unter der Severn Flussmündung. Brunel<br />
verstarb 1859 und konnte den Bau dieses Tunnels<br />
von 1873 bis 1886 nicht mehr selbst erl<strong>eb</strong>en. Von<br />
der 7 008 m Tunnellänge befinden sich 3 620 m<br />
unter der Flussmündung, womit der Severn Tunnel<br />
heute noch der zweitlängste Tunnel Großbritanniens<br />
ist. Der Tunnel verkürzte die Fahrzeit von London<br />
nach Cardiff um rund eine Stunde.<br />
2.3 Hauptwerkstatt Swindon<br />
Für Durchsichten und Reparaturen der für die GWR<br />
beschafften Brunel-Dampflokomotiven verschiedener<br />
Hersteller, die jedoch nicht seinen Ansprüchen<br />
genügten, wurde eine Hauptwerkstatt gegründet.<br />
Hierfür stellte Brunel 1837 den 21-jährigen Mechaniker<br />
Daniel Gooch ein. Dieser wählte 1840 zusammen<br />
mit Brunel das damalige Dorf Swindon an<br />
der Verzweigung der von London heranführenden<br />
Bahnstrecke in die Richtungen Bristol und Cheltenham<br />
als Standort für die zentrale Hauptwerkstatt<br />
für Durchsichten und Reparaturen von Lokomotiven.<br />
Über Kanäle Wilts und Berks war ein bequemer<br />
Zugang zum Somerset-Kohlenrevier vorhanden,<br />
über die die Kohle für die Beschickung der Dampflokomotiven<br />
beschafft werden konnte. In Swindon<br />
ließen sich für die steilere Strecke bis Bristol die<br />
leichteren Lokomotiven des Abschnitts London –<br />
Swindon gegen leistungsstärkere wechseln. Der Bau<br />
der Werkstatt begann 1841 und 1843 folgte die Betri<strong>eb</strong>saufnahme.<br />
Schon 1851 beschäftigte die GWR-Werkstatt über<br />
2000 Arbeitskräfte und produzierte wöchentlich eine<br />
neue Lokomotive, darunter ab 1855 auch Normalspurlokomotiven.<br />
Ab 1850 fertigte die GWR in Swindon<br />
standardisierte Güterwagen und 1867 bildete<br />
sie die zentrale Werkstatt für den Bau des Wagenparks.<br />
N<strong>eb</strong>en Fertigung von Wagen- und Lokomotiven<br />
produzierte die GWE-Werkstatt ab 1875 auch<br />
Schiffsmaschinen für die Schiffsflotte der GWR.<br />
Nach der Umstellung von Breit- auf Standardspur<br />
im Jahr 1892 baute die GWR ihre Fahrzeuge in Swindon<br />
um. Nicht umspurbare Fahrzeuge wurden verschrottet.<br />
1939 war die Einwohnerzahl Swindons auf<br />
61 000 Personen angewachsen. Mehr als die Hälfte<br />
der männlichen Einwohner waren in den Swindon<br />
Railway Works beschäftigt.<br />
Ende des Zweiten Weltkriegs zählte Swindon etwa<br />
70 000 Einwohner, von denen rund 14 000 für die<br />
Swindon Railway Works arbeiten, die 1947 pro Jahr<br />
60 Lokomotiven produzierten. Zwischen 1949 und<br />
1960 verließen insgesamt rund 200 Lokomotiven die<br />
Werkstatt in Swindon. 1962 endete die Lokomotiven-<br />
Fertigung und die Werkstatt wurde 1986 geschlossen.<br />
Bis dahin war dann British Rail mit seiner Werkstatt<br />
in Swindon der größte Arbeitg<strong>eb</strong>er der Stadt.<br />
2.4 Der Spurweitenkrieg<br />
Bild 3:<br />
Dreischienengleis der Great Western Railway.<br />
Die GWR betri<strong>eb</strong> ihr Netz mit der von Brunel entwickelten<br />
2 140-mm-Breitspur, während andere Bahngesellschaften<br />
die Spurweite 1 435 mm, inzwischen<br />
als Normalspur bezeichnet, nutzten. Ein interoperabler<br />
Betreib war damit zunächst <strong>aus</strong>geschlossen.<br />
Auch an den Nahtstellen zu anderen Bahngesellschaften<br />
ging die GWR auf die Verlegung von Dreischienengleisen<br />
über (Bild 3). Der entstandene<br />
Wettstreit zwischen der GWR und den Normalspur-<br />
Gesellschaften beim Erschließen neuer G<strong>eb</strong>iete mit<br />
Eisenbahnstrecken unter Maßgabe der Befriedigung<br />
von Aktionären, der Bewilligung des Parlaments<br />
und der technischen Realisierbarkeit ist unter dem<br />
Namen Gauge Wars (Spurweiten-Kampf) in die Geschichte<br />
eingegangen.<br />
584 112 (2014) Heft 10
Fahrleitungsanlagen<br />
Besonders erbittert verlief der Konkurrenzkampf<br />
zwischen der GWR und der London and North Western<br />
Railway (LNWR). 1846 erwarb die Midland<br />
Railway die Bristol and Gloucester Railway und baute<br />
diese 1854 auf Normalspur um, indem auf Dreischienengleise<br />
Züge beider Spurweiten verkehren<br />
konnten. Mit weiteren Streckenbauten erweiterte<br />
die GWR ihr Streckennetz 1849 nach Plymouth und<br />
1867 nach Penzance bis an die Südwestspitze Englands.<br />
Mit Gründung der South Wales Railway 1850<br />
und der 1852 von Brunel erbauten Wye Brücke erreichte<br />
noch im gleichen Jahr die GWR Birmingham.<br />
Solche Übernahmen und weiterer Streckenbauten<br />
ließen die GWR zur größten Gesellschaft im Südwesten<br />
Englands heranwachsen.<br />
Durch das inzwischen flächenmäßig überlegene<br />
Standardspurnetz musste die GWR in den 1860er Jahren<br />
nach dem Tod Brunels ihre Niederlage in diesem<br />
Spurweiten Wettbewerb einräumen. Abschnittsweise<br />
rüstete die GWR das Breitspurnetz auf Normalspur<br />
um, wobei als Zwischenlösung Dreischienengleise<br />
dienten. Die Fusion zwischen GWR und West Midland<br />
Railway führte 1861 im Bahnhof Paddington<br />
zum Betri<strong>eb</strong> von normalspurigen Zügen. Ab 1869<br />
waren nördlich von Oxford keine Breitspurgleise<br />
mehr vorhanden und der Umbau des letzten Breitspurabschnitts<br />
war im Mai 1892 abgeschlossen.<br />
2.5 Verstaatlichung und Privatisierung<br />
British Rail (BR), bis 1968 British Railways, als die<br />
staatliche Eisenbahngesellschaft des Vereinigten Königreichs<br />
entstand 1948 nach der Verstaatlichung<br />
der vier privaten Eisenbahngesellschaften, auch als<br />
Big Four bezeichnet. Zu den Big Four gehörten<br />
• die Great Western Railway und<br />
• die North Eastern Railway,<br />
• die Midland and Scottish Railway und<br />
• die Southern Railway.<br />
Die Britische Regierung privatisierte und löste die<br />
BR zwischen 1994 und 1997 schrittweise auf. Die<br />
Schieneninfrastruktur ging an Railtrack, der späteren<br />
Network Rail, der Personenverkehr an die in der Association<br />
of Train Operating Companies (ATOC) zusammengeschlossenen<br />
und unter dem gemeinsamen<br />
Markennamen National Rail auftretenden Bahnbetri<strong>eb</strong>sgesellschaften,<br />
der Güterverkehr an die<br />
• English, Welsh & Scottish Railway (EWS) und<br />
• Freightliner.<br />
Die Dampflokomotiven wurden durch Diesel- und<br />
Elektrolokomotiven ersetzt und das Streckennetz<br />
drastisch verkleinert. Die Privatisierung brachte nicht<br />
den gewünschten Erfolg, da sich die Railtrack Manager<br />
als inkompetent erwiesen und die Instandhaltung<br />
der Anlagen <strong>aus</strong> Kostengründen vernachlässigen<br />
und wichtige Investitionen strichen. Durch<br />
Unfälle entstand der Eindruck, dass die privatisierten<br />
britischen Eisenbahnen unsicher seien. Railtrack<br />
konnte ihren Aktionären keine Dividende <strong>aus</strong>zahlen<br />
und musste 2002 den Konkurs erklären. Ein Jahr<br />
später übernahm im Rahmen der Wieder-Verstaatlichung<br />
die öffentlich-rechtliche Gesellschaft Network<br />
Rail die Zuständigkeit für die technischen Anlagen.<br />
3 Elektrifizierung in England<br />
Die London Underground ist die erste und älteste<br />
U-Bahn der Welt, deren Betri<strong>eb</strong> 1863 als unterirdische,<br />
mit Dampflokomotiven befahrene Eisenbahn<br />
begann und bereits 1890 über einen mit DC 0,63 kV<br />
elektrifizierten Abschnitt mit von Stockwell bis King<br />
William Street am nördlichen Ende der London<br />
Bridge verfügte. 1898 und 1908 stellt die London<br />
Underground die mit Dampf betri<strong>eb</strong>enen Linien<br />
weitgehend auf den elektrischen Betri<strong>eb</strong> um. Die<br />
saubere elektrische Energie hatte Anklang gefunden<br />
und dreckige Dampfzüge in engen Tunneln wurden<br />
als gesundheitsgefährdend und antiquiert empfunden.<br />
Mit der Verstaatlichung der Big Four folgten<br />
Elektrifizierungen einzelner Vorortsstrecken südlich<br />
von London. Anstatt flächenweit die Elektrifizierung<br />
TABELLE 1<br />
Elektrifiziertes Netz von Network Rail in km [3].<br />
Stromart 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012<br />
AC 25 kV 50 Oberleitung 7 748 7 882 7 981 7 975 8 000 8 016 8 059 8 234 8 264<br />
DC 0,65/ 0,75 kV Dritte Schiene 4 497 4 492 4 483 4 481 4 481 4 475 4 470 4 469 4 473<br />
Dual AC g/ DC 35 39 38 40 40 37 37 35 34<br />
DC 1,5 kV Oberleitung 39 39 39 39 39 39 39 39 39<br />
Elektrifizierte Strecken 12 319 12 452 12 541 12 535 12 560 12 567 12 605 12 777 12 810<br />
Nicht lektrifizierte Strecken 19 163 18 653 18 522 18 547 18 559 18 506 18 503 18 286 18 265<br />
Gesamte Streckenlänge 31 482 31 105 31 063 31 082 31 119 31 073 31 108 31 063 31 075<br />
Anteil der elektrifizierten Strecken 61 60 60 60 60 60 59 59 59<br />
112 (2014) Heft 10<br />
585
Fahrleitungsanlagen<br />
Bild 4:<br />
Zu elektrifiziertes Streckennetz der Great Western Electrification bis 2018.<br />
einzuführen, gab British Rail 1951 neue Dampflokomotiven<br />
in Auftrag. Mit dieser Entscheidung fiel<br />
Großbritannien weit hinter die übrigen Länder Europas<br />
zurück, die umfangreich ihre Netze modernisierten<br />
und elektrifizierten. Erst 1955 bis 1963 folgte die<br />
Elektrifizierung der Hauptstrecken und Vorortstrecken<br />
in der Ostregion in Kent, um Birmingham und<br />
in Zentral-Schottland. Im Jahr 1959 begann in kleinen<br />
Abschnitten die Elektrifizierung der West Coast<br />
Main Line (WCML), die sich bis 1989 hinzog. 1985<br />
folgte die Elektrifizierung der East Coast MainLine<br />
(ECML), die 1990 abgeschlossen war. Im Unterschied<br />
zu den zuvor durchgeführten Elektrifizierungen mit<br />
DC 1,5 kV nutzte die BR für die Elektrifizierung der<br />
WCML und ECML nördlich Londons AC 25 kV 50 Hz.<br />
Südlich Londons bli<strong>eb</strong> das Netz mit der Stromart<br />
DC 0,75 kV mit Stromschienen bestehen und wurde<br />
bis an die Küste von Kent und Dorset erweitert. Die<br />
Tabelle 1 gibt einen Überblick zum elektrisch betri<strong>eb</strong>enen<br />
Netz von Network Rail im Jahr 2013.<br />
4 Elektrifizierungsprogramm der<br />
GWR<br />
Nach rund 25 Jahren P<strong>aus</strong>e bei der Streckenelektrifizierung<br />
beginnt Network Rail mit dem größten Elektrifizierungsprogramm<br />
seiner Geschichte und der<br />
größten Investition seit Brunel‘s Streckenbau auf der<br />
Great Western Strecke. Die Elektrifizierung der Strecken<br />
von London nach Oxford, Newbury, Bristol und<br />
Swansea ist bis 2018 geplant. Es sind für die Elektrifizierung<br />
des rund 1 000 km lange Gleisnetzes der<br />
Great Western, für die Anschaffung neuer Züge und<br />
neuer Signalanlagen rund 7 Mrd. GBP veranschlagt.<br />
Bild 4 zeigt das heutige Streckennetz der Great Western,<br />
wovon die Hauptstrecken elektrifiziert werden<br />
(Bild 5). Der Infrastrukturbetreiber Network Rail führt<br />
die Elektrifizierung und der Betreiber First Great Western<br />
den Betri<strong>eb</strong> im Rahmen eines Franchise-Vertrags<br />
bis 2019 durch.<br />
Durch die lange Unterbrechung der englischen<br />
Streckenelektrifizierungen ging Wissen und Erfahrungen<br />
bei Network Rail und der Bahnindustrie verloren,<br />
was sich behindernd bei der Great Western Elektrifizierung<br />
(GWE) <strong>aus</strong>wirkt. Richtlinien müssen vor<br />
dem Beginn der Planung und der Errichtung erarbeitet<br />
und an die neuen Forderungen der Europäischen<br />
Interoperabilität und Normung angepasst werden.<br />
Die Projektziele sind der elektrische Zugbetri<strong>eb</strong><br />
von London-Paddington bis<br />
• Newbury, Oxford und Bristol im Dezember 2016,<br />
• Cardiff im Dezember 2017,<br />
• Swansea im Mai 2018.<br />
5 Projektorganisation<br />
Das Department of Transport (DfT) in London steuert<br />
die Projektleitung in Swindon hinsichtlich Kosten und<br />
Zeitplan. In Swindon ist der Sitz des GWE-Projektes.<br />
Von dort steuert die Projektleitung die Elektrifizierungsregionen<br />
Wales, Bristol, Reading, Oxford, Newbury<br />
und den Abschnitt Reading-London-Paddington.<br />
6 Streckenverlauf<br />
Bild 5:<br />
Chipping Sodbury Tunnel überflutet.<br />
Die Strecke verläuft vom Bahnhof London-Paddington<br />
in Richtung Westen nach Wales und Cornwell.<br />
Der Streckenverlauf und die Unterteilung in Streckenabschnitte<br />
ist in Bild 4 dargestellt. Die Elektrifi-<br />
586 112 (2014) Heft 10
Fahrleitungsanlagen<br />
zierung zwischen Maidenhead und Swansea, Newbury<br />
und Oxford ist in zehn Abschnitte unterteilt.<br />
Der Abschnitt London-Paddington – Maidenhead ist<br />
nicht Bestandteil des GWE-Projekts.<br />
Die GWE beginnt in Maidenhead mit dem Streckenabschnitt<br />
RS 1 von Maidenhead East Junction<br />
bis Reading Kennet Bridge. Dieser Abschnitt hat eine<br />
Verbindung mit der bereits elektrifizierten Abschnitt<br />
von Crossrail West Outer und mit RSAR und geht in<br />
den Streckenabschnitt RS 1A über, der in Reading<br />
Kennet Bridge beginnt und an der Oxford Road oder<br />
Tilehurst East endet.<br />
Die Streckenabschnitte RS 2 und RS 2A verlaufen<br />
von Reading in Richtung Süden nach Newbury West<br />
sowie von Stockley junction nach Basingstoke.<br />
Der Streckenabschnitt RS 3 verbindet Reading mit<br />
Didcot East. Von Didcot East führt der Abschnitt RS 4<br />
nach Oxford und endet dort. Der Abschnitt RS 5 enthält<br />
die Elektrifizierung der Strecken von Didcot zum<br />
Abzweig Wootton Bassett. Von dort führen die Streckenabschnitte<br />
6D, 7X und 7K vom Wootton Bassett<br />
Abzweig in der Nähe von Swindon durch den Box Tunnel<br />
zum Thingley Abzweig und weiter nach Bath und<br />
danach zum North Somerset Abzweig in der Nähe des<br />
Bahnhofs Temple Meads. Parallel dazu verbindet der<br />
Abschnitt 6D Swindon mit Bristol Parkway. Der Streckenabschnitt<br />
schließt die Lücke zwischen dem Abzweig<br />
North Somerset und Abzweig Filton bei Bristol<br />
Parkway. Der Abschnitt RS SA führt vom Bahnhof Bristol<br />
Temple Meads zum Abzweig North Somerset.<br />
Vom Abzweig Patchway verbindet der Streckenabschnitt<br />
RS 8 durch den Severn Tunnel Bristol Parkway<br />
mit Newport. Die Abschnitte RS 9 und RS 10 verbinden<br />
Newport mit Cardiff beziehungsweise Cardiff<br />
mit Swansea, dem westlichsten Bahnhof der GWE.<br />
7 Tunnel<br />
Die Tabelle 2 enthält Tunnel mit einer Länge größer<br />
als 1 000 m. Der längste Tunnel der GWE ist der<br />
Severn-Tunnel, der unter der Flussmündung des Severn<br />
hindurchführt. An der Stelle The Shoots, einer<br />
schmalen, aber außergewöhnlich tiefen Stelle der<br />
Severn-Mündung, führen auf der Englischen und<br />
Waleschen Seite steile Rampen in den Tunnel hinab.<br />
Im Tunnel fördern leistungsfähige Pumpen das in<br />
großen Mengen eindringende Wasser auf die Englische<br />
und Walisische Seite.<br />
Der zweitlängste Tunnel, Chipping Sodbury Tunnel<br />
liegt zwischen Swindon und Bristol. Die Strecke führt<br />
mit 1 : 300 Längsneigung vom Bahnhof Badminton in<br />
Richtung Westen in den Tunnel. Der Chipping Sodbury<br />
Tunnel neigt zur Überflutung und ist daher rund 20mal<br />
pro Jahr wegen Hochwasser geschlossen (Bild 5). Beide<br />
Tunnel erfordern wegen ihrer geringen Profilhöhe<br />
besondere Lösungen für die Führung der Oberleitung.<br />
TABELLE 2<br />
Über 1 000 m lange Tunnel [3].<br />
Name<br />
8 Brücken<br />
Länge in m<br />
Chipping Sodbury 4 064<br />
Patchway Old 1 142<br />
Patchway New 1 609<br />
Severn 7 001<br />
Box 2 937<br />
TABELLE 3<br />
Die längsten Brücken der GWR [3].<br />
Brücke<br />
Länge<br />
in m<br />
Maidenhead Railway Bridge, Berkshire 80<br />
Royal Albert Railway Bridge, Saltash, Cornwall 666,8<br />
Moulsford Railway Bridge 160<br />
Moorswater Railway Viaduct, Liskeard, Cornwall 291<br />
Windsor Railway Bridge, Berkshire 62<br />
Somerset Railway Bridge 30<br />
Gatehampton Railway Bridge 120<br />
Die längsten Brücken, die durchweg von Brunel entworfen<br />
und im Rahmen des GWR-Streckenb<strong>aus</strong> errichtet<br />
wurden, sind der Tabelle 3 zu entnehmen.<br />
Die Royal Albert Bridge ist mit 667 m Länge die längste<br />
Brücke. Sie verläuft über den Tamar Fluss zwischen<br />
Plymouth in Devon und Saltash in Cornwall.<br />
Die Konstruktion besteht <strong>aus</strong> zwei 138,7 m langen<br />
schmiedeeisernen linsenförmigen Fachwerkträgern<br />
30,5 m über dem Wasser mit Obergurten <strong>aus</strong> g<strong>eb</strong>ogenen<br />
Rohren. Die Vorlandbrücken sind als konventionelle<br />
Vollwandträger <strong>aus</strong>g<strong>eb</strong>ildet (Bild 6).<br />
Bild 6:<br />
Die Royal Albert Bridge als die längste Brücke der GWR 2018.<br />
112 (2014) Heft 10<br />
587
Fahrleitungsanlagen<br />
3965 Höhe der statischen Fahrzeugsumgrenzungslinie<br />
4167<br />
1312,5<br />
Statische<br />
Fahrzeugumgrenzungslinie<br />
Kinematische<br />
Fahrzeugumgrenzungslinie<br />
Infrastruktur-<br />
Lichtraum<br />
Gleismittellinie<br />
2665<br />
1287,5<br />
3982 Größte Höhe der dynamischen Fahrzeugumgrenzungslinie<br />
5800 Kleinste Höhe zwischen Schhienenoberkante und Brückenunterkante<br />
GB+<br />
GB<br />
GC<br />
GA<br />
W7 W8 W12 W9 W10<br />
700<br />
Schienenoberkante<br />
Bild 7:<br />
Fahrzeugumgrenzungslinie und Lichtraumprofil für das Profil W12 für GWE, Maße in mm<br />
(Bild: Autoren).<br />
Bild 8:<br />
Englische Fahrzeugumgrenzungslinien (Bild: Autoren).<br />
9 Unter- und Oberbau der Gleise<br />
Die heutigen Hauptgleise der Great Western, ursprünglich<br />
als Breitspur-Gleise errichtet und 1892 in<br />
die Standardspur umg<strong>eb</strong>aut, liegen überwiegend in<br />
ihrer ursprünglichen Lage. Die N<strong>eb</strong>engleise wurden<br />
1878 zwischen Paddington und Didcot Parkway bereits<br />
in Standardspurweite errichtet. Das wegen der<br />
ursprünglichen Breitspur vorhandene Lichtraumprofil<br />
ermöglicht noch heute 4,62 m Gleisabstand, dem<br />
klassischen englischen Gleisabstand [4].<br />
Der Unterbau entspricht dem <strong>aus</strong> der Errichtungsphase<br />
der GWR. Der Gleisoberbau <strong>aus</strong> Schotteroberbau<br />
mit Betonschwellen überwiegt auf der<br />
Great Western.<br />
10 Fahrzeugumgrenzung,<br />
Lichtraumprofil und<br />
Fahrdrahthöhe<br />
Für die GWE wird die Fahrzeugumgrenzungslinie<br />
W12, auch als Lademaß bezeichnet, angewandt<br />
(Bild 7). Sie ist für den Transport von bis 2 600 mm<br />
breiten Containern geeignet (Bild 8). Das Lichtraumprofil,<br />
als Structure Gauge bezeichnet, ergibt sich<br />
für die GWE <strong>aus</strong> der Fahrzeugumgrenzungsline W12<br />
und ist im Bild 8 dargestellt. Die Fahrzeugumgrenzungslinie<br />
und das Lichtraumprofil W12 sind kleiner<br />
als das Europäische GC Profil.<br />
Entsprechend der TSI ENE CR gilt für UK eine permanente<br />
Ausnahme für 4,7 m Regelfahrdrahthöhe.<br />
Damit ist der Zugang für Fahrzeuge vom Europäischen<br />
Kontinent nicht möglich.<br />
11 Züge<br />
Die vorhandenen Dieseltri<strong>eb</strong>züge werden durch solche<br />
mit Elektroantri<strong>eb</strong> ersetzt. Großbritanniens Verkehrsminister<br />
Geoff Hoon verkündete 2009, dass der japanische<br />
Zughersteller Hitachi den Auftrag erhält, die<br />
Flotte der Super Express Züge zu liefern. Der Auftrag ist<br />
Teil des von der britischen Regierung geführten Intercity<br />
Express-Programms und umfasst 140 Züge mit je<br />
zehn Waggons für rund 5 Mrd. GBP. Die für 200 km/h<br />
Betri<strong>eb</strong>sgeschwindigkeit <strong>aus</strong>gelegten Züge sollen auf<br />
der Ostküsten-Fernstrecke von London nach Schottland<br />
und ab 2015 auf der Great Western Main Line von<br />
London über Bristol und South Wales verkehren.<br />
588 112 (2014) Heft 10
Fahrleitungsanlagen<br />
Die Züge, vertragsgemäß in Großbritannien gefertigt,<br />
nutzen <strong>aus</strong> Japan angelieferte Rohkarossen.<br />
Hitachi lässt neue Fertigungsstätten in Yorkshire und<br />
in den East Midlands, die Zugbetreiber lassen neue<br />
Bahnbetri<strong>eb</strong>swerke zur Instandhaltung errichten.<br />
Die Waggons sind 26 m lang, und bieten 113 Sitzplätze.<br />
Vertraglich wurde eine störungsfreie Zeit (Mean<br />
time between failure) von 60 000 km vereinbart.<br />
Literatur<br />
[1] Creveld, v. M.: Technology and War from 2000 B.C. to the<br />
Present. Collier Macmillan Publishers, 1989, S. 12–17.<br />
[2] Keegan, J.: A History of Warfare. Key Porter Books, 1993,<br />
S. 257–263.<br />
[3] Network Rail: Annual Return 2013. London.<br />
[4] Spoors, R.: Moderne Bettungsreinigung auf der West<br />
Coast Main Line. In: ETR 58 (2012), H. 11, S. 28–33.<br />
[5] First Great Western Group: UK Rail Overview. 2014.<br />
12 Betri<strong>eb</strong>sführung<br />
Auf der GWR verkehren überwiegend Schnell- und Regionalzüge<br />
der Gesellschaft First Great Western. Bahnhöfe<br />
gibt es in Slough, Reading, Didcot Parkway, Swindon,<br />
Chippenham und Bath. Zwischen London-Paddington<br />
und dem Flughafen London-Heathrow verkehren<br />
Schnellzüge von Heathrow Express. Vorortszüge auf dieser<br />
Verbindung werden unter der Bezeichnung Heathrow<br />
Connect ang<strong>eb</strong>oten. Züge von Virgin Trains verkehren<br />
auf der Strecke Reading – Didcot, Züge von South<br />
West Trains gelegentlich zwischen Bath und Bristol.<br />
Nach einem Strecken<strong>aus</strong>bau in den 1970er Jahren<br />
für die Einführung des Hochgeschwindigkeitszugs<br />
HST125 beträgt zwischen London und Wootton Bassett<br />
die Höchstgeschwindigkeit 201 km/h, von Wootton<br />
Bassett bis Bristol 161 km/h. Der Abschnitt zwischen<br />
London-Paddington und dem Abzweig zum<br />
Flughafen London-Heathrow ist mit AC 25 kV 50 Hz<br />
elektrifiziert, die übrigen Strecke betreibt First Great<br />
Western mit Diesellokomotiven.<br />
First Great Western transportiert mit 9,6 % die meisten<br />
Fahrgäste von und nach London in Bezug zu den<br />
anderen Zugbetreibern [5]. In den Geschäftsjahren<br />
2012 und 13 wurden 97 Millionen Fahrgäste auf dem<br />
Netz von First Great Western befördert. 79,6 % aller<br />
Züge hatten weniger als zehn Minuten Verspätung.<br />
First Great Western besitzt drei Hauptbetri<strong>eb</strong>swerkstätten<br />
in Old Oak Common, westlich von Paddington,<br />
Laira bei Plymouth und St. Phillips Marsh in Bristol<br />
Temple Meads. Weitere kleinere Betri<strong>eb</strong>swerkstätten<br />
befinden sich in Penzance, Landore und Exeter.<br />
AUTORENDATEN<br />
Graduate Engineer Sinan Daniel<br />
Al-Jawad (35), Master Degree in<br />
Maschinenbau, Universität Manchester.<br />
Mehrere Tätigkeiten und Aufgaben für<br />
die U-<strong>Bahnen</strong> in London und Washington<br />
DC sowie für die <strong>Bahnen</strong> in<br />
Großbritannien. Derzeit arbeitet er als<br />
Programm-Manager für die Oberleitungs<strong>aus</strong>legung<br />
bei der Elektrifizierung<br />
des Great Western Bahnnetzes.<br />
Adresse: SN1, Station Road, Swindon, UK;<br />
Fon: +44 788 005 6192<br />
E-mail: sdaljawa@bechtel.com<br />
Dipl.-Ing. Rainer Puschmann (63),<br />
Studium <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> an der<br />
Hochschule für Verkehrswesen Dresden<br />
und Studium Eisenbahnbau an der<br />
Fachschule Verkehrstechnik Dresden.<br />
Verschiedene Tätigkeiten bei den Deutschen<br />
<strong>Bahnen</strong> und der Siemens AG,<br />
EBA- und EBC-Gutachter. Seit 2013<br />
als Chief Expert bei SPL Powerlines<br />
Germany in Forchheim tätig.<br />
Adresse: SPL Powerlines Germany,<br />
Breitweidig 7, 91301 Forchheim,<br />
Deutschland;<br />
Fon: +49 9191 977167,<br />
mobil: +49 151 72713215;<br />
E-Mail: rainer.puschmann@<br />
powerlines-group.com<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 10<br />
589
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
Verbessertes Konzept zum<br />
Symmetrieren von Bahnlasten mit<br />
Frequenz 50 oder 60 Hz<br />
Bertil Klerfors, Thorsten Schütte, Västerås (SE)<br />
Von Umspannern mit 1 AC 50 oder 60 Hz gespeiste Bahnlast verursacht Spannungsunsymmetrie und<br />
Leistungsschwingungen im speisenden Drehstromnetz. Seit den 1970er Jahren gibt es wirksame dynamische<br />
Blindleistungskompensationsanlagen auch zur Lastsymmetrierung. Traditionell werden<br />
dabei die Bahnlast mit Einphasenumspanner und die Kompensationsanlage mit eigenem Drehstromumspanner<br />
an das Drehstromnetz angeschlossen. Ein verbessertes Konzept braucht dafür nur einen<br />
gemeinsamen Drehstromumspanner. Weil die Komponenten der Kompensatoren dieselben sind<br />
wie bei Vollumrichtern, ist eine Stufenstrategie möglich.<br />
IMPROVED PHASE BALANCING CONCEPT FOR RAILWAYS ELECTRIFIED WITH 50 OR 60 Hz<br />
Transformer fed 1AC 50 or 60 Hz railway loads c<strong>aus</strong>e voltage unbalance and power oscillations on the feeding<br />
public grid. Since the 1970ies efficient dynamic reactive power compensators can serve also for load<br />
balancing. The traditional concept has been to feed the railway load through single-phase transformers and<br />
the balancing SVC through its own dedicated three-phase transformer from the public grid. An improved<br />
concept is based on a common three-phase transformer for both the railway load and the balancing SVC.<br />
Bec<strong>aus</strong>e compensator components are the same as for full converters, an upgrading strategy is possible.<br />
UN CONCEPT AMÉLIORÉ D’ÉQUILIBRAGE DES CHARGES POUR LES LIGNES ÉLECTRIFIÉES EN 50 OU 60 Hz<br />
Les charges alimentées par des transformateurs en 1 AC 50 ou 60 Hz c<strong>aus</strong>ent des asymétries de tension<br />
et des variations de puissance dans le réseau triphasé d’alimentation. Depuis les années 1970,<br />
des systèmes dynamiques efficaces de compensation de la puissance réactive sont utilisés <strong>aus</strong>si<br />
pour l’équilibrage des charges. Selon la méthode traditionnelle, la charge est connectée au réseau<br />
triphasé par un transformateur monophasé, tandis que le système de compensation est connecté<br />
par son propre transformateur triphasé. Un concept amélioré ne nécessite plus qu’un seul transformateur<br />
triphasé commun. Du fait que les composantes des compensateurs sont les mêmes que pour<br />
les convertisseurs, il est possible de procéder à une stratégie par étapes.<br />
1 Einführung<br />
Als Anfang des 20. Jahrhunderts die AC-Elektrifizierung<br />
von Fernstrecken begann, gab es als leistungsfähigen<br />
1AC-Fahrmotor den Reihenschluss-Kommutatormotor,<br />
bei dem Kommutierungsprobleme mit niedriger<br />
AC-Frequenz zu vermeiden waren. Dafür wurde in<br />
Mittel- und Nordeuropa schließlich 16 2 /3 Hz und in<br />
Nordamerika 25 Hz gewählt, und die Versorgung kam<br />
<strong>aus</strong> Kraftwerken mit 1AC-Generatoren oder <strong>aus</strong> dem<br />
50-Hz- oder 60-Hz-Landesnetz über rotierende Umspanner<br />
oder heute über statische Umrichter.<br />
Nach dem Zweiten Weltkrieg kamen geeignete<br />
Gleichrichter für den Einsatz an Bord auf den Markt,<br />
und man begann in vielen Ländern, Bahnstrecken<br />
mit der Landesnetzfrequenz zu elektrifizieren. Dabei<br />
wird das Oberleitungsnetz vom Landesnetz durch in<br />
Unterwerken (UW) aufgestellte Umspanner gespeist.<br />
Auf den Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen dominieren heute bei allen<br />
Frequenzen und auch bei DC Bordumrichter, die<br />
3AC-Fahrmotoren speisen. Eines ihrer her<strong>aus</strong>ragendsten<br />
Merkmale ist, dass sie ohne zusätzliche Hardware<br />
an Bord Bremsleistung in das Oberleitungsnetz zurückspeisen<br />
können. Auch können sie den Leistungsfaktor<br />
am Stromabnehmer immer auf ≈1 regeln.<br />
2 Auswirkungen einphasiger<br />
Bahnlasten allgemein<br />
Die 1AC-Bahnlasten verursachen im speisenden 3AC-<br />
Netz Spannungsunsymmetrie. Diese ist definiert als<br />
Verhältnis der Spannungen von Mitsystem und Gegensystem<br />
(siehe Hintergrund 1). Sie schadet anderen<br />
am 3AC-Netz angeschlossenen Betri<strong>eb</strong>smitteln, zum<br />
Beispiel indem sie Wicklungen zusätzlich erwärmt.<br />
Außerdem ist 1AC-Leistung nicht zeitlich konstant<br />
wie bei 3 AC, sondern hat dem Mittelwert eine Schwingung<br />
doppelter Netzfrequenz überlagert. Beide Kom-<br />
590 112 (2014) Heft 10
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
ponenten gelangen in das speisende 3AC-Netz, wo die<br />
Leistungsschwingung sich gleichfalls unerwünscht <strong>aus</strong>wirken<br />
kann wie mit Vibrationen rotierender Maschinen.<br />
Aus diesen Gründen muss die Unsymmetrie begrenzt<br />
werden. Obwohl nicht direkt auf 1AC-Lasten<br />
anwendbar, gibt der Technische Report IEC/TR 61000-<br />
3-13 [1] etwas Anleitung für zulässige Unsymmetriegrade.<br />
Letztlich bestimmen die Netzbetreiber die<br />
Grenzwerte für solche Lasten, wobei in vielen Ländern<br />
Werte von 1 bis 2 % repräsentativ sind.<br />
Ein Mittel zum Begrenzen der resultierenden Unsymmetrie<br />
ist, die Umspanner in wechselnder Folge<br />
an die Phasenpaare des 3AC-Netzes anzuschließen.<br />
Das erfordert, das Oberleitungsnetz in Abschnitte<br />
mit verschiedenen Phasenwinkeln der Spannung<br />
aufzuteilen. Weil Verbindungen solcher Abschnitte<br />
Phasenkurzschlüsse bedeuten würden, müssen<br />
Trennstellen in die Oberleitung eing<strong>eb</strong>aut werden.<br />
Der Hauptnachteil eines aufgetrennten Oberleitungsnetzes<br />
ist, dass die Züge zum Durchfahren jeder Trennstelle<br />
die Leistung abschalten müssen. Das bedeutet Fahrzeitverlust<br />
und erfordert für das Wiederbeschleunigen<br />
stets die einseitig gespeiste Maximalleistung. Es begrenzt<br />
auch die Fähigkeit des Oberleitungsnetzes, rückgewonnene<br />
Bremsleistung der Züge aufzunehmen, was zusätzliche<br />
Widerstandsbrems<strong>aus</strong>rüstung auf den Fahrzeugen<br />
erfordert. Auch muss jedes UW immer die gesamte Leistung<br />
eines Zuges liefern, die dann beim Durchfahren der<br />
Trennstelle plötzlich auf das Nachbar-UW kommutiert.<br />
Durchgeschaltete Oberleitungsnetze haben dagegen<br />
eine Reihe von Vorteilen: Die Züge werden<br />
dabei immer von zwei benachbarten UW versorgt,<br />
die sich die Leistung aufteilen, Das bedeutet weniger<br />
Spannungsfall und somit stabilere Spannung als<br />
bei einseitiger Speisung. Wenn ein Zug die Strecke<br />
durchfährt, wird seine Leistung nach und nach in einem<br />
sanften Vorgang verlagert und die UW-Leistungen<br />
sind dadurch <strong>aus</strong>geglichener.<br />
Eine reine Wirkleistung P kann mit der Steinmetz-Schaltung<br />
ideal symmetriert werden (Bild 1 oben), sodass<br />
weder Spannungsunsymmetrie noch Leistungsschwingung<br />
in das speisende 3AC-Netz übertragen werden.<br />
Wenn die 1AC-Last auch Blindleistung aufnimmt,<br />
sei es indukive oder kapazitive, ihr Leistungsfaktor<br />
also
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
Traditionell werden 50-Hz-oder 60-Hz-<strong>Bahnen</strong> über<br />
1AC-Umspanner <strong>aus</strong> dem 3AC-Netz versorgt, an das<br />
Symmetrierkompensatoren mit eigenen 3AC-Umspannern<br />
angeschlossen werden (Bild 4 links). Dieses<br />
Schema bot sich an, wenn ein schon bestehendes<br />
UW nachträglich einen Symmetrierkompensator bekommen<br />
sollte, es wird aber auch bei Neuelektrifizierungen<br />
benutzt. Dabei entnimmt jedes UW symmetrische<br />
3AC-Last <strong>aus</strong> dem Landesnetz.<br />
Ein anderer und vorteilhafterer Weg für das Anschließen<br />
des Symmetrierkompensators ist, die<br />
Bahnlast auf der Mittelspannungsseite des SVC-Umspanners<br />
zu entnehmen (Bild 4 rechts). Simulationen<br />
zeigten, dass dies möglich sein würde. Dies wird<br />
hier Verbessertes Konzept genannt.<br />
Bild 2:<br />
Einpoliges Schema klassischer Blindleistungskompensatoren<br />
(Static Var Compensator, SVC) <strong>aus</strong> thyristorgesteuerter<br />
Reaktanzspule (Thyristor Controlled Reactor, TCR) und festen<br />
Kondensatoren (FC).<br />
wurden zunächst thyristorgesteuerte Spulen (Thyristor<br />
Controlled Reactors, TCR) mit festen Kondensatorbänken<br />
kombiniert (Fixed Capacitor banks, FC) (Bild 2).<br />
Heutige SVC arbeiten mit konstanter DC-Spannung<br />
und steuerbaren Halbleitern in Pulsweitenmodulation<br />
(PWM) bei hoher Schaltfrequenz (Bild 3 links). Sie können<br />
als modulare Multilevel-Umrichter (Modular Multilevel<br />
Direct Converter, MMDC) <strong>aus</strong>geführt sein, bei<br />
denen jeder Phasenzweig <strong>aus</strong> einer großen Zahl gleicher<br />
in Reihe geschalteter Module mit eigener DC-Kapazität<br />
besteht (Bild 3 rechts), jedes Modul also selbst<br />
einen kleinen 1AC/DC-Umrichter bildet [2].<br />
3.3 Anschluss symmetrierender Kompensatoren<br />
4 Merkmale des Verbesserten<br />
Konzeptes<br />
4.1 Umspanner<br />
Eines der sehr attraktiven Merkmale des Verbesserten<br />
Konzeptes ist, dass nur ein Umspanner benötigt wird.<br />
Dessen Belastung wird geringer als die des früheren<br />
1AC-Umspanners, weil der Symmetrierkompensator<br />
den Leistungsfaktor der Bahnlast schon auf seiner Sekundärseite<br />
kompensiert und er dadurch nur mit der<br />
Bahn-Wirkleistung beaufschlagt wird. Bild 5 zeigt die<br />
Scheinleistung der drei betrachteten Umspanner über<br />
dem Leistungsfaktor, unabhängig ob dieser induktiv<br />
oder kapazitiv ist. Man sieht, dass das Verbesserte Konzept<br />
nicht nur einen Umspanner weniger bedeutet,<br />
sondern auch eine beträchtlich niedrigere Leistung<br />
auf dem verbleibenden. Dies bringt entweder weniger<br />
Verluste oder erlaubt geringere Bemessungsleistung.<br />
4.2 Ausgangsspannung Unterwerk und<br />
Fehlerstrom<br />
Die Reaktanz von Bahnumspannern wird hauptsächlich<br />
dadurch bestimmt, dass der Fehlerstrom bei einem UWnahen<br />
Kurzschluss im Fahrleitungsnetz begrenzt bleiben<br />
muss. Typische Werte der Kurzschlussspannung sind<br />
12 bis 20 %, wodurch die Bahn-Scheinleistung große<br />
Schwankungen der UW-Ausgangsspannung verursacht.<br />
Beim Verbesserten Konzept bewirkt also die sekundär-<br />
+U c<br />
/2<br />
~<br />
~<br />
~<br />
~<br />
+<br />
–<br />
U c<br />
+<br />
–<br />
~<br />
–U c<br />
/2<br />
Bild 3:<br />
Symmetrierkompensator mit Konstantspannungskreis (Voltage source type, links) und Multilevel-Umrichtermodul (rechts).<br />
592 112 (2014) Heft 10
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
seitige Leistungsfaktorkorrektur auf reine Wirkleistung<br />
geringeren Spannungsfall und somit stabilere Ausgangsspannung,<br />
ohne dass der Fehlerstrom dabei ansteigt.<br />
4.3 Aufteilung des Fahrleitungsnetzes<br />
Dank der Symmetrierkompensatoren wird unter<br />
gewissen Vor<strong>aus</strong>setzungen ein durchverbundenes<br />
Oberleitungsnetz möglich.<br />
5 Grenzen des Verbesserten<br />
Konzeptes<br />
5.1 Regelung der Ausgangsspannung am<br />
Unterwerk<br />
Wenn die Höhe der UW-Ausgangsspannung mittels Symmetrierkompensator<br />
geregelt werden soll, geht das nur<br />
durch Aust<strong>aus</strong>ch von Blindleistung mit dem 3AC-Netz.<br />
Viele Netzbetreiber setzen aber strenge Grenzen für solchen<br />
Aust<strong>aus</strong>ch zwischen Ihrem und dem Bahnnetz,<br />
was bei fester Umspannerübersetzung den Bereich für<br />
Spannungsregelung durch Symmetrierkompensatoren<br />
begrenzt. Dieser Bereich ließe sich zwar mit Laststufenschaltern<br />
in den Umspannern <strong>aus</strong>weiten, was aber diese<br />
verteuern und die Zuverlässigkeit verringern würde.<br />
Weiter begrenzt werden kann eine Regelung der<br />
UW-Ausgangsspannung mittels Symmetrierkompensator<br />
dadurch, dass der Netzbetreiber Entgelte für<br />
Blindleistungs<strong>aus</strong>t<strong>aus</strong>ch verlangt.<br />
5.2 Besondere Einwirkungen vom Bahnsystem<br />
auf das Landesnetz<br />
Charakteristisch sowohl für das traditionelle wie für das<br />
Verbesserte Konzept ist, dass Frequenz und Phasenwinkel<br />
der UW-Spannung an das 3AC-Netz gekettet sind.<br />
Das hat wenig Folgen, wenn das Oberleitungsnetz zwischen<br />
den UW aufgetrennt ist. Für ein durchverbundenes<br />
Oberleitungsnetz hat es jedoch wichtige Folgen. Ein<br />
Aspekt ist, dass dabei eine Parallelleitung zum 3AC-Netz<br />
entsteht, durch die bahnfremde Leistung fließen kann.<br />
Es kann aber sein, dass Netzbetreiber das nicht erlauben,<br />
unter anderem weil der parallele 1AC-Pfad die Impedanzsymmetrie<br />
ihres 3AC-Netzes stören würde. Für 1AC-<br />
Umspanner stimmt das, aber beim Verbesserten Konzept<br />
ist das Oberleitungsnetz dank der Symmetrierung vom<br />
3AC-Netz her gesehen eine 3AC-Parallelleitung.<br />
In jedem Falle verursacht die Übertragung von Landesnetzleistung<br />
über das Oberleitungsnetz dort Verluste.<br />
Auch kann der Tarif nachteilig für den Bahnbetreiber<br />
sein, wenn er für die an einem UW eingespeiste<br />
Energie voll bezahlen muss, aber für die rückgespeiste<br />
nur weniger oder gar nichts vergütet bekommt.<br />
112 (2014) Heft 10<br />
Schließlich setzen viele Netzbetreiber Restriktionen<br />
für die zulässigen Leistungswerte, die vom<br />
Oberleitungsnetz in ihr 3AC-Netz gespeist werden.<br />
Das kann ein Hindernis für die Durchschaltung sein,<br />
besonders für <strong>Bahnen</strong> mit Rückspeis<strong>eb</strong>remsung.<br />
5.3 Einwirkungen vom Landesnetz auf<br />
das Bahnsystem<br />
Der Lastfluss im 3AC-Netz beeinflusst Höhe und<br />
Phasenwinkel der 3AC-Spannung am UW und folglich<br />
auch Amplitude und Phasenwinkel der 1AC-<br />
Ausgangsspannung am UW. Bei durchverbundenem<br />
Oberleitungsnetz wird der Wirkleistungsfluss in der<br />
Oberleitung meist vom Unterschied der Phasenwinkel<br />
bestimmt, der Blindleistungsfluss dagegen vom<br />
Unterschied der Amplituden.<br />
2 4 6<br />
5 5<br />
Bild 4:<br />
Traditioneller Anschluss für Symmetrierkompensator (links) und Anschluss beim<br />
Verbesserten Konzept (rechts).<br />
1 3AC-Hochspannungsnetz<br />
2 1AC-Bahnumspanner<br />
3 1AC-Oberleitungsnetz<br />
4 eigener Umspanner für 5<br />
5 Symmetrierumrichter, bei Bedarf mit Blindleistungskompensator<br />
6 gemeinsamer 3AC-Umspanner anstatt 2 und 4<br />
bezogener<br />
Wert<br />
S<br />
1,6<br />
1,4<br />
1,3<br />
1,2<br />
1,1<br />
1,0<br />
0,9<br />
0,8<br />
eigener Umspanner (4)<br />
Einphasenumspanner (2)<br />
Bild 5:<br />
Bezogene Scheinleistung der verschiedenen Umspanner abhängig vom Leistungsfaktor<br />
cos φ; Kennziffern wie Bild 4.<br />
1<br />
3<br />
0,7<br />
gemeinsamer Umspanner (6)<br />
0,6<br />
0,7 0,8 0,9<br />
1,0<br />
cos φ<br />
593
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
HINTERGRUND 2<br />
Eine dem Verbesserten Konzept ähnliche Lösung wurde in [1] präsentiert.<br />
Der Hauptunterschied ist ein Dreiwicklungs-Abspanntransformator<br />
mit separaten Wicklungen für die Bahnlast und für<br />
den Kompensator (Bild 4 in [1]), wogegen der Verbesserte Konzept<br />
einen Zweiwicklungs-Transformator benutzt. Nachteil des Dreiwicklungstransformators<br />
ist, dass die Bahnlastwicklung mit der vollen<br />
unsymmetrierten und unkompensierten Bahn-Scheinleistung<br />
belastet wird. Ferner ist die Kompensationswicklung einer unsymmetrischen<br />
Last <strong>aus</strong>gesetzt, die sogar höher ist als die Bahnlast, das<br />
heißt gleich der Last auf dem besonderen Umspanner des Symmetrierkompensators<br />
(siehe Bild 5 dieses Beitrags). Dagegen ist beim<br />
Verbesserten Konzept die Last auf den Zweiwicklungsumspanner<br />
schon symmstriert und entspricht nur noch der Bahn-Wirkleistung.<br />
[1] Xie, J.: Symmetrierumrichter für 50-Hz-<strong>Bahnen</strong>. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 97 (1999), H. 1-2, S. 49–55.<br />
5.4 Schutz der symmetrierenden SVC<br />
In Oberleitungsnetzen gibt es häufiger Kurzschlüsse als<br />
in den Landesnetzen. Die UW-Ausrüstung muss dafür<br />
<strong>aus</strong>gelegt sein, dass die Komponenten solche Ereignisse<br />
<strong>aus</strong>halten. Die zu installierenden Schutzarten hängen in<br />
hohem Grade vom Typ des einesetzten SVC ab.<br />
6 Andere Lösungen<br />
3 AC<br />
Hochspannung<br />
50 or 60 Hz<br />
N<strong>eb</strong>en einer früheren, dem Verbesserten Konzept<br />
ähnlichen Idee und einer ziemlich komplizierten in<br />
China angewendeten Lösung (siehe Hintergrund 2<br />
und Hintergrund 3) ist der Vollumrichter zu betrachten,<br />
wobei die MMDC-Technik eine der verschiedenen<br />
Ausführungen am Markt ist. Die Prinzipschaltung<br />
ist im Bild 6 rechts zu sehen. Der Hauptunterschied<br />
zum Verbesserten Konzept (links im Bild) ist bei den<br />
Komponenten der DC/1AC-Umrichter.<br />
In den Funktionen sind die Unterschiede aber größer.<br />
Mit Vollumrichtern werden UW-Ausgangsspannung<br />
und sogar deren Frequenz unabhängig von<br />
den Werten im speisenden 3AC-Netz. Somit kann<br />
ein autonomes Oberleitungsnetz realisiert werden,<br />
das durchgeschaltet und ohne alle die Einschränkungen<br />
betri<strong>eb</strong>en werden kann, die für das traditionelle<br />
Konzept gelten und teilweise auch beim Verbesserten<br />
Konzept g<strong>eb</strong>li<strong>eb</strong>en sind [3; 4]. Ausgefeilte Regelungsstrategien<br />
stellen sicher, dass<br />
• Phasenwinkel und Amplitude der Spannung zum<br />
3AC-Umspanner so geregelt werden, dass jede<br />
beli<strong>eb</strong>ige Wirkleistung und Blindleistung mit dem<br />
3AC-Netz <strong>aus</strong>get<strong>aus</strong>cht werden kann, seien die<br />
Werte vorgeschri<strong>eb</strong>en, notwendig, angefordert<br />
oder erwünscht,<br />
• Phasenwinkel und Amplitude der 1AC-Ausgangsspannung<br />
so geregelt werden, dass sich eine<br />
günstige Lastaufteilung zwischen den zusammengeschalteten<br />
UW einstellt und dass vorrangig<br />
rückgespeiste Bremsenergie genutzt wird,<br />
bevor <strong>aus</strong> dem Landesnetz bezogen wird.<br />
Umrichter in MMDC-Technik kommen dank<br />
der Reihenschaltung der Module bei den üblichen<br />
Nennspannungen 25 kV oder 15 kV ohne bahnseitigen<br />
Umspanner <strong>aus</strong>; sie benötigen nur eine große<br />
Ausgangdrosselspule.<br />
3 AC<br />
3 AC DC<br />
7 Vom Verbesserten Konzept<br />
zum Vollumrichter<br />
DC<br />
1 AC<br />
Mittelspannung<br />
50, 25 or 16 2 / 3 Hz<br />
Bild 6:<br />
Ergänzung des Verbesserten Konzeptes (links) zum Vollumrichter (rechts).<br />
Kennziffern wie Bild 4<br />
DC<br />
1 AC<br />
Weil die Phasenmodule für Symmetrierkompensatoren<br />
und für Vollumrichter grundsätzlich die gleichen<br />
sind und beim Verbesserten Konzept ein gemeinsamer<br />
3AC-Umspanner benutzt wird, besitzt ein UW<br />
mit Symmetrierkompensator schon einige der Komponenten<br />
eines Vollumrichters. Das bedeutet:<br />
• Für das Verbesserte Konzept <strong>aus</strong>gelegte UW lassen<br />
sich durch Nutzung derselben Standardkom-<br />
594 112 (2014) Heft 10
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
HINTERGRUND 3<br />
Das Meishan 10-MVA-UW Meishan nahe Chengdu in China ist ein Beispiel<br />
für eine Zwei-Phasen-Lösung. Mittels YNvd-Schaltung des Umspanners<br />
lassen sich zwei vollsymmetrische um 90 º gegeneinander versetzte Spannungen<br />
U A and U B gleicher Amplitude erzeugen.<br />
Eine der beiden Umspannersekundärspannungen, im Bild die linke,<br />
führt die gesamte Traktionsleistung des UW. Der linke Umrichter besorgt<br />
U A , I A<br />
das Korrigieren des Leistungsfaktors. Dann wird die Hälfte der Wirkleistung<br />
von den beiden Umrichtern von Phase A auf Phase B übertragen.<br />
Die Phasenstrome I A und I B haben gleiche Amplituden und jede ist in Phase<br />
mit ihrer zugehörigen Spannung U A oder U B . Weil diese um 90 º gegen-<br />
1 AC<br />
DC<br />
einander versetzt sind, werden die mit doppelter Frequenz schwingenden<br />
Leistungskomponenten von Phase q und Phase B um 180 º versetzt sein<br />
und sich deshalb gegenseitig aufh<strong>eb</strong>en. Auf diese Weise wird dem 3AC-<br />
Netz nur konstante Wirkleistung entnommen.<br />
Diese Lösung krankt an ähnlichen Beschränkungen wie das Verbesserte<br />
Konzept, denn Frequenz, Phasenwinkel und Amplizude der 1AC-<br />
Ausgangsspannungen sind an die am Anschlusspunkt anstehende 3AC-Netzspannung gekettet.<br />
[1] Schu, Z.; Xie, S.; Lu, K.; Zhao, Y.; Nan, X.; Qui, D.; Zhou, F.; Gao, S.; Li, Q.: Digital Detection, Control, and Distribution System for Co-phase Traction<br />
Power Supply Application. In: IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 60, Iss. 5, May 2013.<br />
Ynvd<br />
DC<br />
U B , I B<br />
1 AC<br />
ponenten und Anpassen der Steuerungstechnik<br />
zu Vollumrichtern aufrüsten,<br />
• bei einem größeren Bahnnetz können je nach<br />
Bedarf verschiedene Typen installiert werden,<br />
also Vollumrichter in Verdichtungsräumen mit<br />
vielen Strecken oder wo das Landesnetz sehr<br />
schwach ist, und Symmetrierkompensatoren an<br />
mehr marginalen Standorten.<br />
Deshalb sollten Symmetrierkompensator und Vollumrichter<br />
auch nicht als Konkurrenten angesehen<br />
werden, sondern als Komplementäre! Das Verbesserte<br />
Konzept bedeutet zwar einen Fortschritt, aber es<br />
hat <strong>eb</strong>en seine betri<strong>eb</strong>lichen Einschränkungen; diese<br />
können umso ernster werden je mehr der Verkehr<br />
wächst. Dann ist die Ergänzung zum Vollumrichter<br />
Literatur<br />
[1] Standard IEC/TR 61000-3-13. Edition 1.0 2008-02.<br />
TECHNICAL REPORT. Electromagnetic compatibility<br />
(EMC) – Part 3-13: Limits – Assessment of emission<br />
limits for the connection of unbalanced installations to<br />
MV, HV and EHV power systems.<br />
[2] 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 />
[3] Behmann, U.; Rieckhoff, K.: Umrichterwerke bei 50-Hz-<br />
<strong>Bahnen</strong> – Vorteile am Beispiel der Chinesischen Eisenbahn.<br />
In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 109 (2011), H. 1-2,<br />
S. 63–74.<br />
[4] Behmann, U.; Schütte, T.: Normfrequenz 16 2 /3 Hz – die<br />
Zukunft elektrischer <strong>Bahnen</strong> mit Umrichtern In: <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong> 111 (2013), H. 3, S. 151–156.<br />
eine attraktive Option für den Schritt zur Universallösung<br />
mit all ihrer betri<strong>eb</strong>lichen Flexibiltät.<br />
Anmerkungen: Eine <strong>aus</strong>führlichere englische Fassung<br />
dieses Beitrags steht unter: https://www.kth.se/<br />
search/search?l=sv&q=Bertil+Klerfors&cas=true, die<br />
englische Kurzfassung ist erschienen in <strong>eb</strong> International<br />
2014, S. 66–71.<br />
AUTORENDATEN<br />
Civil Engineer Bertil Klerfors (75), Studium Elektrotechnik<br />
Technische Hochschule Chalmers, Göt<strong>eb</strong>org (SE); ab 1965 bei<br />
ASEA und ABB, Västerås (SE), Entwicklung von Thyristorstellern für<br />
DC-Antri<strong>eb</strong>e, Cyclo-Umrichtern 50/16 2 /3 Hz für SJ, Blindleistungskompensatoren<br />
und PWM-Traktionsumrichtern; später Senior Spezialist<br />
für Kompensatoren; Simulationen und Analysen elektrischer<br />
Systeme für Übertragung, Traktion und Industrie; von 2006 bis<br />
2011 Consultant bei STRI AB, Ludvika (SE) für Studien <strong>Elektrische</strong>r<br />
Leistungssysteme.<br />
Adresse: Hockeygatan 5,<br />
72240 Västerås, Schweden;<br />
Fon: +46 21 33 24 38;<br />
E-Mail: Klerfors.b@telia.com<br />
Dr. rer. nat Thorsten Schütte (57), Studium Meteorologie und<br />
Physik Universitäten Kiel und Uppsala; seit 1987 bei schwedischen<br />
Unternehmen; Entwicklung elektrischer Isolierungen, Patentfragen;<br />
Experte für Bahnstromversorgung, Sternpunktbehandlung,<br />
dann wieder <strong>Bahnen</strong>ergieversorgungssysteme und Hochspannungstechnik,<br />
besonders Rückstromführung, Blitzschutz und elektrische<br />
Isolation; ab 1990 Lehrbeauftragter Universität Uppsala.<br />
Adresse: Atkins Sverige AB,<br />
Kopparbergsvägen 8,<br />
72213 Västerås, Schweden;<br />
Fon: +46 21 44014-30, Fax: -39;<br />
E-Mail: thorsten.schutte@atkinsglobal.com<br />
112 (2014) Heft 10<br />
595
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
Pünktlichkeit spart Energie –<br />
Modellierung von Einflussfaktoren auf<br />
den <strong>Bahnen</strong>ergi<strong>eb</strong>edarf<br />
Julius Bosch, Zollikofen (CH)<br />
In einer Fallstudie wird anhand des Bahnnetzes der SBB nachgewiesen, dass bei zunehmender Pünktlichkeit<br />
der <strong>Bahnen</strong>ergi<strong>eb</strong>edarf sinkt. Hauptursachen dafür sind der Rückgang der Trassenkonflikte<br />
und die energiesparendere Fahrweise bei einer pünktlicheren Betri<strong>eb</strong>slage. Angesichts dieser Erkenntnis<br />
stellt sich die Frage, ob Energiezähler auf den Fahrzeugen einen Zielkonflikt verursachen.<br />
Die Methode wird durch eine mathematische Beschreibung des Näherungsverfahrens verallgemeinert<br />
und kann dann auch zur Prognose der Bahnstromlast eingesetzt werden.<br />
PUNCTUALITY SAVES ENERGY – MODELLING OF FACTORS INFLUENCING RAILWAY POWER DEMANDS<br />
In a case study, it has been verified by means of the railway network of SBB (Swiss Federal Railways)<br />
that the railway power demand decreases in line with an increasing punctuality. The main reasons for<br />
this are the reduction of train path conflicts and a more energy-saving manner of driving with a more<br />
punctual operational situation. In view of this finding, the question arises whether energy counters on<br />
the vehicles c<strong>aus</strong>e a conflict of objectives. The method is generalised by a mathematical description of<br />
the approximation method and can then also be used to give a forecast for the railway power load.<br />
DES ÉCONOMIES D’ÉNERGIE GRACE A LA PONCTUALITÉ – LA MODÉLISATION DES FACTEURS IN-<br />
FLUENÇANT LES BESOINS EN ÉNERGIE DES CHEMINS DE FER<br />
Une étude de cas a démontré à l’exemple du réseau ferré CFF que lorsque la ponctualité des trains<br />
augmente, les besoins en énergie diminuent. Les principales raisons en sont la diminution des<br />
conflits de sillon et une conduite économisant l’énergie avec une ponctualité accrue. Au vu de ce<br />
constat, la question se pose de savoir si les compteurs d’énergie installés sur les véhicules c<strong>aus</strong>ent<br />
un conflit d’objectifs. La méthode est généralisée par une description mathématique de l’approche<br />
et peut être utilisée <strong>aus</strong>si pour la prévision des charges de courant.<br />
Anzahl der Züge<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
1 Einführung<br />
Dass der Zugfahrplan und bestimmte Witterungseinflüsse<br />
den Energi<strong>eb</strong>edarf eines Bahnsystems beeinflussen,<br />
ist offensichtlich. Der Zusammenhang mit<br />
CH NL J A D I F<br />
Land<br />
Bild 1:<br />
Nutzungseffizienz der Bahninfrastruktur nach Ländern; Anzahl Züge pro Hauptgleis und<br />
Tag (Grafik nach Werten <strong>aus</strong> [3]).<br />
der Temperatur wurde bereits in [1] behandelt, er<br />
kommt vornehmlich über die Heizung und Kühlung<br />
der Fahrzeuginnenräume und die Heizung der Weichen<br />
zum Tragen.<br />
Es wird vermutet, dass sich auch die Betri<strong>eb</strong>slage,<br />
im Sinne der Zugpünktlichkeit, auf den Energi<strong>eb</strong>edarf<br />
des Bahnsystems <strong>aus</strong>wirkt. Da der Einfluss der Pünktlichkeit<br />
aber von den wesentlich stärkeren Faktoren<br />
Fahrplan und Temperatur überlagert wird, bedarf es<br />
einer Methode, um den Einfluss der Pünktlichkeit extrahieren<br />
zu können. Im Folgenden werden anhand<br />
einer Fallstudie die Zusammenhänge und Ursachen<br />
verdeutlicht, anschließend wird eine allgemeine mathematische<br />
Beschreibung der Aufgabe formuliert.<br />
2 Begriffsdefinitionen<br />
2.1 Zugpünktlichkeit<br />
Bei den einzelnen <strong>Bahnen</strong> in Europa existieren verschiedene<br />
Definitionen der Zugpünktlichkeit. Teilwei-<br />
596 112 (2014) Heft 10
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
se werden Züge noch mit einer Verspätung von 5 min<br />
und 59 s als pünktlich bezeichnet [2]. Im Folgenden<br />
wird die relative Zugpünktlichkeit
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
Anschließend werden die Einflüsse der Temperatur<br />
und der Pünktlichkeit mit dem in Abschnitt 5<br />
beschri<strong>eb</strong>en Verfahren ermittelt. Die Näherung des<br />
Tagesenergi<strong>eb</strong>edarfs in Abhängigkeit von Temperatur<br />
und Pünktlichkeit zeigt in einer dreidimensionalen<br />
Funktion in perspektivischer Ansicht Bild 2.<br />
Besonders deutlich sticht zwar naturgemäß der mit<br />
sinkender Temperatur wegen Kühlung und Heizung<br />
zunächst fallende und dann stark steigende Energi<strong>eb</strong>edarf<br />
ins Auge, aber klar zu erkennen ist auch<br />
der Trend zu mehr Energie bei zunehmender Zahl<br />
unpünktlicher Züge.<br />
Des Weiteren können die einzelnen Einflussfaktoren<br />
jeweils getrennt voneinander unter Normierung<br />
des jeweils anderen, nicht aufgeführten<br />
Einflussfaktors dargestellt werden (Bilder 3 und<br />
4). In einem Fehlerhistogramm wird die Abweichung<br />
der Näherungsfunktion zu den einzelnen<br />
gemessenen Werten aufgetragen (Bild 5); dar<strong>aus</strong><br />
lässt sich die Standardabweichung mit 221 MWh<br />
berechnen.<br />
Die durchschnittliche Pünktlichkeit betrug bei<br />
den <strong>aus</strong>gewerteten Werktagen 91,3 %. Würde<br />
diese durchschnittliche Pünktlichkeit um fünf Prozentpunkte<br />
steigen, könnten pro Tag 147 MWh<br />
Energie gespart werden; das sind 2,0 % des durchschnittlichen<br />
<strong>Bahnen</strong>ergi<strong>eb</strong>edarfs. Mit der gesparten<br />
Energie könnten rund 9 500 H<strong>aus</strong>halte versorgt<br />
werden, bei einem jährlichen Energi<strong>eb</strong>edarf von<br />
18 333 GWh für alle 3,25 Mio. schweizer H<strong>aus</strong>halte<br />
[4; 5]. Bei einem Bahn-Energiepreis von 0,11 CHF<br />
pro kWh würde die eingesparte Energie einem monetären<br />
Gegenwert von 16 000 CHF an einem solchen<br />
Tag entsprechen.<br />
4 Ursachen für die Minderung<br />
des Energi<strong>eb</strong>edarfs<br />
Die Ursachen für den aufgrund einer pünktlichen<br />
Betri<strong>eb</strong>slage geringeren Energi<strong>eb</strong>edarf des Bahnsystems<br />
sind mehrschichtig, so insbesondere<br />
• vermiedene Trassenkonflikte und<br />
• energieeffizientere Fahrweise.<br />
Dominierend ist, dass sich pünktliche Züge gegenseitig<br />
weniger beeinflussen. Durch eine pünktliche-<br />
9000<br />
MWh<br />
Tagesenergi<strong>eb</strong>edarf<br />
8000<br />
7000<br />
6000<br />
–5 0 5 10 15 20 °C 25<br />
mittlere Tagestemperatur<br />
Bild 3:<br />
<strong>Bahnen</strong>ergi<strong>eb</strong>edarf E p des Tages in Abhängigkeit von der mittleren Temperatur unter Normierung des Pünktlichkeitseinflusses.<br />
8000<br />
MWh<br />
7500<br />
Tagesenergi<strong>eb</strong>edarf<br />
7000<br />
6500<br />
6000<br />
82 84 86 88 90 92 94 % 96<br />
Anteil pünktlicher Züge des Tages<br />
Bild 4:<br />
<strong>Bahnen</strong>ergi<strong>eb</strong>edarf E p aller Züge des Tages in Abhängigkeit von dem Anteil der pünktlichen Züge unter Normierung des<br />
Temperatureinflusses.<br />
598 112 (2014) Heft 10
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
re Betri<strong>eb</strong>slage verursachen die Züge weniger Trassenkonflikte<br />
mit anderen Zügen, der Bahnverkehr<br />
wird flüssiger. Trassenkonflikte entstehen, wenn ein<br />
verspäteter Zug Blockabschnitte nicht rechtzeitig<br />
für folgende Züge freigibt, sodass für diese zusätzliche,<br />
nicht im ursprünglichen Fahrplan vorgesehene<br />
Verzögerungsvorgänge oder Signalhalte mit sodann<br />
anschließenden Beschleunigungsvorgängen<br />
anfallen. Wird der durch einen verspäteten Zug<br />
beeinträchtigte Zug über seine Fahrplanreserve<br />
hin<strong>aus</strong> verspätet, entsteht eine sogenannte Sekundärverspätung.<br />
Bei Pünktlichkeit können die Lokomotivführer-<br />
(innen) sanfter und somit energieeffizienter fahren.<br />
Bei Verspätungen hingegen müssen die zulässigen<br />
Streckengeschwindigkeiten voll <strong>aus</strong>genutzt werden,<br />
um so bald wie möglich wieder pünktlich zu<br />
werden; dazu muss stark beschleuniget und g<strong>eb</strong>remst<br />
werden. Bei der stärkeren Bremsung kann<br />
aufgrund der kürzeren Dauer des Bremsvorgangs<br />
nur entsprechend weniger Energie durch die Rekuperationsbremse<br />
rückgespeist werden; dafür wird<br />
durch die mechanische Bremse mehr kinetische<br />
Energie in Abwärme verwandelt. Dies hat auch<br />
die Folge, dass der mechanische Verschleiß an den<br />
Bremsen zunimmt. Untergeordnet ist der Effekt,<br />
dass eine forciertere Beschleunigung höhere Fahrleitungs-,<br />
Transformator-, Fahrmotor- und Luftreibungsverluste<br />
verursacht.<br />
Da davon <strong>aus</strong>gegangen wird, dass die gegenseitige<br />
Beeinflussung der Züge ab 3 min Verspätung<br />
deutlich zunimmt, wird die Zugpünktlichkeit mit einem<br />
Grenzwert von 3 min als geeignetes Maß angenommen.<br />
Aufgrund der hohen Nutzungsdichte des<br />
schweizerischen Bahnnetzes ist die gegenseitige Beeinflussung<br />
der Fahrzeuge im Verspätungsfall hoch;<br />
folglich ergibt sich auch ein signifikanter Zusammenhang<br />
zwischen Pünktlichkeit und Energi<strong>eb</strong>edarf.<br />
Im folgenden Abschnitt wird die verallgemeinernde<br />
Methode mathematisch beschri<strong>eb</strong>en, die Schlussfolgerungen<br />
werden dann in Abschnitt 7 behandelt.<br />
5 Näherungsverfahren<br />
zur Modellierung von<br />
Einflussfaktoren auf den<br />
<strong>Bahnen</strong>ergi<strong>eb</strong>edarf<br />
Die Einflussfaktoren auf den Energieverbrauch werden<br />
iterativ, <strong>aus</strong>gehend vom größten hin zum kleinsten<br />
Einflussfaktor, durch eine Funktion, in diesem Fall<br />
ein Polynom, genähert und normiert. Als Grundlage<br />
dient eine Anzahl s an Stützstellen, an denen jeweils<br />
der messtechnisch ermittelte Energi<strong>eb</strong>edarf E f und<br />
die jeweils zugehörigen Werte der Einflussfaktoren<br />
(x 1,f ; x 2,f ; ... ; x m,f ) vorliegen. Zur Initialisierung wird<br />
E Z,1 gleich E f gesetzt.<br />
112 (2014) Heft 10<br />
Anzahl Messpunkte<br />
16<br />
14<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
–600 –400 –200 0 200 400 MWh 600<br />
Abweichung<br />
Bild 5:<br />
Fehlerhistogramm der Näherung des Energi<strong>eb</strong>edarfs mit der dreidimensionalen Funktion:<br />
Anzahl der Messpunkte je Abweichungsklasse.<br />
In der ersten Iterationsstufe (k=1) wird der Energieverbrauch<br />
durch ein Polynom den s Stützstellen<br />
des größten Einflussfaktors angenähert entsprechend<br />
der Gleichung (1) in der Tabelle.<br />
Zunächst muss der Grad des Polynoms n k gewählt<br />
werden; dieser sollte jedoch nicht zu hoch bestimmt<br />
werden, da sonst ein so genanntes Over Fitting entstehen<br />
kann. Das bedeutet, dass die Generalisierungsfähigkeit<br />
verloren geht und sich das Polynom<br />
den Ausreißern und dem R<strong>aus</strong>chen anpasst. In einer<br />
grafischen Darstellung kann dies aber gut erkannt<br />
werden. Anschließend werden die Koeffizienten<br />
des Polynoms mit der Fehlerquadratmethode [6]<br />
<strong>aus</strong> den messtechnisch ermittelten Stützstellen bestimmt.<br />
Die weiteren, kleineren Einflussfaktoren auf<br />
den Energi<strong>eb</strong>edarf werden in diesem Moment nicht<br />
berücksichtigt und treten als R<strong>aus</strong>cheinfluss beim<br />
Energi<strong>eb</strong>edarf in Erscheinung.<br />
Anschließend kann der erste Einflussfaktor normiert<br />
werden, indem alle Stützstellen auf den<br />
Normwert x k bezogen werden; damit wird der<br />
erste Einflussfaktor <strong>aus</strong> den Stützstellen her<strong>aus</strong>gerechnet.<br />
Als Normwert x k , wird der Mittelwert <strong>aus</strong><br />
den zugehörigen Stützstellen verwendet (Gleichung<br />
(2)), beziehungsweise der Mittelwert über<br />
die Stützstellen der Energi<strong>eb</strong>edarfe E (Gleichung<br />
(3)), wor<strong>aus</strong> sich Gleichung (4) und vereinfacht<br />
Gleichung (5) erg<strong>eb</strong>en.<br />
Danach folgt mit dem nächstkleineren Einflussfaktor,<br />
wie oben beschri<strong>eb</strong>en, der nächste Iterationslauf,<br />
wobei k inkrementiert wird.<br />
Das Verfahren wird mit allen Einflussfaktoren<br />
durchgeführt und man kommt zu der allgemeinen<br />
599
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
TABELLE<br />
Zusammenstellung der Gleichungen des Näherungsverfahrens.<br />
E f (x ) = c<br />
cxc<br />
(x ) 2<br />
Z,<br />
=<br />
,0 ,1<br />
K c ×++×+×+<br />
(x )<br />
(1)<br />
k<br />
nk<br />
kkkkk<br />
,2<br />
k ,nk<br />
k<br />
1<br />
x =<br />
∑<br />
k<br />
x k , f<br />
s f = 1<br />
s<br />
s<br />
1<br />
(2) E = ∑<br />
s<br />
E f<br />
f = 1<br />
(3)<br />
Z,(k+1)<br />
Z,<br />
(<br />
,0<br />
,1<br />
2<br />
n<br />
cxccEE<br />
(x ) K ×++×+×+−=<br />
(x ) k )<br />
(4)<br />
kkkkk<br />
,2<br />
k ,nk<br />
k<br />
(<br />
,0<br />
,1<br />
2<br />
n<br />
cxcc<br />
(x ) K c ×++×+×++<br />
(x ) k )<br />
kkkk<br />
,2<br />
k ,nk<br />
k<br />
vereinfacht folgt dar<strong>aus</strong>:<br />
Z,(k+1)<br />
2 2<br />
nk<br />
nk<br />
Z,k k,1<br />
,2<br />
)()(<br />
K k ,n −×++−×+−×<br />
xxcxx<br />
(5)<br />
kkk<br />
kk<br />
k k<br />
k<br />
m nk<br />
⎛<br />
l ⎞<br />
EP = f (x , x<br />
21<br />
, K xm<br />
) = ∑ ⎜∑ c<br />
k 1,<br />
× (x<br />
k)<br />
⎟ − (<br />
k = 1 ⎝ l=<br />
0 ⎠<br />
−1) × Em<br />
(6)<br />
mit:<br />
⎛ 1,0 1,1<br />
L ccc<br />
1, n ⎞<br />
⎛ x<br />
k<br />
1 ⎞<br />
⎜<br />
⎟<br />
⎜ ⎟<br />
⎜ 2,0 2,1 L ccc<br />
2, n ⎟<br />
k<br />
C = ⎜<br />
⎟ (7)<br />
→ ⎜ x2<br />
⎟<br />
x =<br />
MMM<br />
⎜ M ⎟<br />
⎜<br />
⎟<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ ,0 kk<br />
,1<br />
L ccc<br />
k ,nk<br />
⎠<br />
⎝ x m ⎠<br />
(8)<br />
auch in Matrixschreibweise darstellbar:<br />
P<br />
⎛<br />
0 1<br />
⎛<br />
n<br />
xxx<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎛<br />
⎞⎞<br />
⎛1<br />
⎜ 1 1<br />
L<br />
1<br />
⎞<br />
⎜<br />
⎟⎟<br />
⎜ ⎟ ⎟<br />
⎜<br />
0 1<br />
n2<br />
xxx<br />
⎟ ⎟<br />
→<br />
⎜ ⎜<br />
⎟⎟<br />
⎜1<br />
2 2 L 1<br />
= f ( xE<br />
) = (1 1 L 1) × ⎜⎜<br />
⎜<br />
⎟⎟<br />
× ⎜ ⎟ ⎟ − ( −1) ×<br />
(1,m)<br />
C o<br />
Em<br />
(9)<br />
⎜⎜<br />
⎜<br />
MMM<br />
⎟⎟<br />
M<br />
⎜ ⎟ ⎟<br />
⎜⎜<br />
0 0<br />
nm<br />
mm<br />
xxx<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎝⎝<br />
⎝ L ⎠⎠<br />
⎝1⎠<br />
((n+1),1) ⎠<br />
Erläuterungen:<br />
E f Stützstellen der messtechnisch ermittelten Energi<strong>eb</strong>edarfe<br />
E Mittelwert des Energi<strong>eb</strong>edarfs über alle Stützstellen<br />
x k,f Stützstellen der messtechnisch ermittelten Einflussfaktoren<br />
x k Mittelwert von allen Stützstellen des Einflussfaktors k<br />
E Z,k Energi<strong>eb</strong>edarf unter Normierung der ersten (k-1) Einflussfaktoren<br />
E P Näherung/Prognose des Energi<strong>eb</strong>edarfs<br />
x Einflussfaktorenvektor (wie Bruttotonnenkilometer, Temperatur, Zugpünktlichkeit)<br />
C Koeffizienten-Matrix<br />
c Matrix-Element<br />
m Anzahl der Einflussfaktoren<br />
n k Grad des Polynoms des Einflussfaktors k<br />
s Anzahl der Stützstellen<br />
k Laufvariable: Einflussfaktor<br />
l Laufvariable: Potenz<br />
f Laufvariable: Stützstellen<br />
mathematischen Beschreibung des Energi<strong>eb</strong>edarfs<br />
mit einer m-dimensionalen Funktion im Hyperraum,<br />
die jeden Einflussfaktor auf die Bahnstromlast mit<br />
einem Polynom n k -ten Grades annähert: Gleichung<br />
(6) und in Matrixschreibweise Gleichung (9). Die<br />
Matrizendarstellung eignet sich für die Implementation<br />
in Matrizen verarbeitender Software. Die Koeffizientenmatrix<br />
C wird dabei elementeweise mit den<br />
elementeweise potenzierten Einflussfaktorenvektoren<br />
multipliziert. Die elementeweise Multiplikation<br />
wird durch das Symbol ○ in Gleichung (9) dargestellt.<br />
Die beiden Multiplikationen mit den Vektoren,<br />
die mit Einsen gefüllt sind, dienen der Summierung<br />
der Elemente der Matrix zum Skalar E. Bei manchen<br />
Einflussfaktoren besteht die Möglichkeit, diese als<br />
Größe direkt in das Verfahren einfließen zu lassen<br />
oder als Gradient, das bedeutet als Ableitung nach<br />
der Zeit, dies wird in nächsten Abschnitt behandelt.<br />
6 Pünktlichkeit versus<br />
Pünktlichkeitsgradient<br />
Unabhängig von der mathematischen Abbildung<br />
der Einflussfaktoren auf den Energi<strong>eb</strong>edarf stellt sich<br />
600 112 (2014) Heft 10
die Frage, ob als Maß für den Einfluss der Zugpünktlichkeit<br />
auf den Energi<strong>eb</strong>edarf besser die Pünktlichkeit<br />
als Zustand verwendet wird oder der Gradient<br />
der Pünktlichkeit, sprich die Ableitung der Pünktlichkeit<br />
nach der Zeit.<br />
Für die Verwendung des Pünktlichkeitsgradienten<br />
spricht, dass zum Einholen einer Verspätung<br />
der Zug mehr Energie benötigt. Das bedeutet, dass<br />
der Übergang von einem unpünktlichen zu einem<br />
pünktlichen Zustand mehr Energie als der Normalbetri<strong>eb</strong><br />
benötigt, da stärker beschleunigt und g<strong>eb</strong>remst<br />
wird. Es ist allerdings auch zu betrachten,<br />
wodurch es zu einer Verspätung kommt. Diese entsteht<br />
nicht durch eine energiesparende oder langsame<br />
Fahrweise. Das Aufbauen von Verspätungen hat<br />
auch keinen geringeren Energi<strong>eb</strong>edarf zur Folge.<br />
Vielmehr entsteht die Verspätung allgemein durch<br />
eine Beschränkung der betri<strong>eb</strong>lichen Bewegungsfreiheit<br />
der Fahrzeuge. Beispiele sind Langsamfahrstellen<br />
oder spätere Abfahrten, verursacht durch<br />
starken Passagierwechsel oder eine Türblockierung.<br />
Es ist davon <strong>aus</strong>zugehen, dass bei einer unpünktlichen<br />
Betri<strong>eb</strong>slage auch äußere Einflüsse vorliegen.<br />
Daher ist als Einflussfaktor auf den Energi<strong>eb</strong>edarf<br />
die Pünktlichkeit als Zustand besser geeignet als der<br />
Pünktlichkeitsgradient.<br />
7 Schlussfolgerungen<br />
Die Tatsache, dass eine pünktlichere Betri<strong>eb</strong>slage zu<br />
einem reduzierten Energi<strong>eb</strong>edarf führt, zeigt: Maßnahmen,<br />
welche die Pünktlichkeit steigern, reduzieren<br />
indirekt auch den Energi<strong>eb</strong>edarf, es sei denn, sie<br />
verursachen selbst einen Energiemehrbedarf, der<br />
den Energiespareffekt aufzehrt. Dies wird aber nur<br />
bei wenigen Pünktlichkeitsmaßnahmen der Fall sein.<br />
Die Mehrzahl der Pünktlichkeitsmaßnahmen<br />
wird das Energiesparen in mehrfacher Hinsicht<br />
unterstützen. Ein Beispiel ist das Erhöhen der<br />
Fahrzeitreserve im Fahrplan dort, wo es möglich<br />
ist: Im Regelbetri<strong>eb</strong> ermöglicht die größere Fahrzeitreserve<br />
dann ein sanfteres und somit energiesparendes<br />
Fahren. Im Verspätungsfall verhilft die<br />
Fahrzeitreserve dazu, die Verspätung abzubauen<br />
und somit auch zum Energiesparen beizutragen.<br />
Dieses Beispiel zeigt aber auch, dass die K<strong>aus</strong>alität<br />
beachtet werden muss. Die Folgerung „Pünktlichkeit<br />
spart Energie“ ist zulässig, während der Umkehrschluss<br />
„Energiesparen schafft Pünktlichkeit“<br />
nicht generell zulässig ist.<br />
N<strong>eb</strong>en dem Energiespareffekt und den damit verbundenen<br />
ökologischen und finanziellen Vorteilen<br />
für die Eisenbahnverkehrsunternehmen sollte auch<br />
der volkswirtschaftliche Nutzen einer pünktlichen<br />
Bahn bewertet werden. Ist die Bahn pünktlicher,<br />
können die Reisenden knapper terminieren und<br />
112 (2014) Heft 10<br />
IZBE-/VDE-Symposium<br />
<strong>Elektrische</strong> Fahrzeugantri<strong>eb</strong>e<br />
und -<strong>aus</strong>rüstungen<br />
4. und 5. Dezember 2014<br />
Dresden, Deutschland<br />
Internationales Kongresszentrum<br />
Eine Gemeinschaftsveranstaltung des<br />
Innovationszentrums Bahntechnik Europa e.V.<br />
und des<br />
Fachbereichs „<strong>Bahnen</strong> und Fahrzeuge mit<br />
elektrischen Antri<strong>eb</strong>en” der ETG im VDE.<br />
Information, Programm und Anmeldung unter:<br />
www.izbe.eu<br />
Medienpartner:<br />
Foto: Alstom - Fahrdrahtlose Straßenbahn „Citadis“ in Reims.<br />
© Mars/Rêve de Ville - Alain et Feng HATAT
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
brauchen tendenziell weniger Reservezeit vor einem<br />
Termin einzuplanen. Insofern ist eine bessere Pünktlichkeit<br />
möglicherweise höher zu gewichten als einige<br />
Minuten kürzere Fahrzeiten, vor allem mit Blick<br />
auf Umsteigeverbindungen. Dadurch lassen sich<br />
eventuell Fahrzeitreserven rechtfertigen.<br />
Der positive Effekt der Fahrzeitreserven bestätigt,<br />
dass die im schweizerischen integrierten Taktfahrplan<br />
teilweise umgesetzte Philosophie richtig ist: „so<br />
schnell wie nötig, um den nächsten Taktknoten zu<br />
erreichen“ und nicht „so schnell wie möglich“.<br />
Des Weiteren zeigt sich, dass die Bahn als Gesamtsystem<br />
betrachtet werden muss. Es ist zum Beispiel<br />
anzunehmen, dass eine Fahrweise zum raschen Aufholen<br />
einer Verspätung, ein <strong>aus</strong> Sicht des einzelnen<br />
Zuges verschwenderisches Verhalten, sich für den<br />
Energi<strong>eb</strong>edarf des Bahnsystems um ein Vielfaches<br />
positiver <strong>aus</strong>wirkt. Den Energi<strong>eb</strong>edarf auf Fahrzeug<strong>eb</strong>ene<br />
mittels des Fahrverhaltens lokal zu optimieren,<br />
führt nämlich nicht zwangsläufig auch zu einer<br />
gesteigerten Energieeffizienz des gesamten Bahnsystems,<br />
sondern kann, gesamthaft betrachtet, sogar<br />
eine Energieverschwendung bewirken.<br />
Hier stellt sich die Frage, ob es für das Bahnsystem<br />
überhaupt sinnvoll ist, jedes Tri<strong>eb</strong>fahrzeug<br />
mit einem Energiezähler <strong>aus</strong>zurüsten, um den<br />
Energi<strong>eb</strong>edarf der einzelnen Züge zu optimieren.<br />
Werden nämlich durch den Einsatz von Energiezählern<br />
Lokomotivführer(innen) und Eisenbahnverkehrsunternehmen<br />
zum strikten Energiesparen<br />
angehalten, besteht die Gefahr, dass dadurch ein<br />
Fehlanreiz geschaffen wird. Dieser bestünde darin,<br />
dass Verspätungen nicht mehr so schnell wie<br />
technisch möglich aufgeholt würden oder, schlimmer<br />
noch, <strong>aus</strong> vermeintlichen Energiespargründen<br />
neu entstünden. Verspätungen, die auf diese Weise<br />
bestehen bleiben oder neu entstehen, führen folglich<br />
zu einem erhöhten Energi<strong>eb</strong>edarf der anderen<br />
Züge. Das ursprüngliche Ziel, mit Energiezählern<br />
den Energi<strong>eb</strong>edarf des Bahnsystems zu reduzieren,<br />
würde in diesem Fall verfehlt werden, da die Optimierung<br />
auf der falschen Ebene angesetzt wird. Da<br />
schaffen auch Fahrempfehlungssysteme keine Abhilfe,<br />
wenn nicht ein aufwendiges Bonussystem realisiert<br />
wird, das den erhöhten Energi<strong>eb</strong>edarf zum<br />
Aufholen von Verspätungen kompensiert.<br />
Das Bahnsystem unterscheidet sich hier von<br />
Landesnetzen, da die Lasten im Bahnsystem, sprich<br />
die Schienenfahrzeuge, sich gegenseitig beeinflussen<br />
und voneinander abhängig sind, da sie dieselbe<br />
Bahninfrastruktur verwenden. Beschleunigt<br />
zum Beispiel ein Fahrzeug langsamer, benötigt es<br />
dadurch zwar selbst weniger Energie, gibt aber für<br />
das nachfolgende Fahrzeug den Blockabschnitt<br />
nicht rechtzeitig frei, wodurch es bei diesem zu<br />
einem erhöhten Energi<strong>eb</strong>edarf kommt. Die Schienenfahrzeuge<br />
dürfen folglich nicht als isolierte, eigenständige<br />
Verbraucher betrachtet werden.<br />
Die vorgestellte Methode zur Näherung der Einflussfaktoren<br />
auf den <strong>Bahnen</strong>ergi<strong>eb</strong>edarf lässt sich<br />
auch für die Prognose des künftigen <strong>Bahnen</strong>ergi<strong>eb</strong>edarfs<br />
verwenden. Dazu werden historische<br />
Lastdaten nach der in Abschnitt 5 vorgestellten<br />
Methode analysiert. Dadurch „lernt“ die Funktion<br />
die Zusammenhänge im System und kann damit<br />
bei Eingabe der Einflussfaktoren wieder den Energi<strong>eb</strong>edarf<br />
schätzen. Für eine Vorhersage des <strong>Bahnen</strong>ergi<strong>eb</strong>edarfs<br />
werden nun Prognosen für die<br />
einzelnen Einflussfaktoren, wie zum Beispiel Wettervorhersagen<br />
für die Temperatur, verwendet und<br />
mit Hilfe der genäherten Funktion kann der erwartete<br />
Energi<strong>eb</strong>edarf berechnet werden.<br />
Dasselbe lässt sich auch mit der Leistung des<br />
Bahnnetzes realisieren; zusätzlich kann die Zeitbasis<br />
variiert werden, zum Beispiel auf Viertelstundenraster.<br />
Literatur<br />
[1] Bosch, J.; Aniceto, J.: Potenziale für das Lastmanagement<br />
im <strong>Bahnen</strong>ergiesystem. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 111<br />
(2013), H. 2, S. 98–103.<br />
[2] Deutsche Bahn – Externe Kommunikation: Fragen und<br />
Antworten zur DB-Pünktlichkeitsstatistik, abgerufen am<br />
19.04.2014 unter: http://www.bahn.de/p/view/mdb/<br />
bahnintern/fahrplan_und_buchung/reise<strong>aus</strong>kunft/<br />
puenktlichkeitskommunikation/MDB101020-FAQ_<br />
Puenktlichkeit_2012.pdf<br />
[3] Le<strong>eb</strong>, R.: SBB-Netz: Mehr Züge – mehr Schienen<br />
– mehr Unterhalt. In: Strasse und Verkehr (2014),<br />
H. 1-2, S. 23–25.<br />
[4] Bundesamt für Energie BFE: Überblick über den Energieverbrauch<br />
der Schweiz im Jahr 2012, Ittigen 2013.<br />
[5] Bundesamt für Statistik BFS: H<strong>aus</strong>haltsszenarien Entwicklung<br />
der Privath<strong>aus</strong>halte zwischen 2005 und 2030,<br />
Neuchâtel 2008.<br />
[6] Bronstein, I. N., et al.: Taschenbuch der Mathematik.<br />
Wissenschaftlicher Verlag Harri Deutsch GmbH, Frankfurt<br />
am Main, 2008.<br />
AUTORENDATEN<br />
Julius Bosch M.Sc. B.Eng. (29),<br />
Berufs<strong>aus</strong>bildung zum Elektroniker;<br />
Bachelorstudium Elektrotechnik HTWG<br />
Konstanz und Università degli Studi di<br />
Padova (Italien); Masterstudium Elektrotechnik<br />
TU München; aktuell bei der<br />
SBB Energie beschäftigt und Doktorand<br />
an der TU München am Lehrstuhl<br />
für Erneuerbare und Nachhaltige<br />
Energiesysteme.<br />
Adresse: SBB AG Infrastruktur Energie,<br />
Industriestr. 1, 3052 Zollikofen,<br />
Schweiz;<br />
Fon: +41 51 220 46 82;<br />
E-Mail: julius.bosch@sbb.ch<br />
602 112 (2014) Heft 10
Historie<br />
<strong>eb</strong> – <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> im<br />
Jahre 1939 – Teil 3<br />
Schluss zu <strong>eb</strong> Heft 7/2014 Seiten<br />
434–439<br />
Der Beginn des Krieges am 1. September<br />
1939 bekam auch die<br />
Zeitschrift sofort daran zu spüren,<br />
dass die Hefte wegen Papierkontingentierung<br />
im Umfang gekürzt<br />
waren. Vorher hatten sie im mehrjährigen<br />
Mittel bis zum August-<br />
Heft 26 Seiten. Nun wurden es<br />
schlagartig noch 16 bis 20 Seiten,<br />
was allerdings bis zum Jahr 1942<br />
gehalten werden konnte.<br />
Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge<br />
Bei der Ausgangslage mutet es<br />
seltsam an, dass im Oktoberheft<br />
der fünf Seiten lange Beitrag<br />
[37] zu einer Steuerung stand,<br />
die schon zu diesem Zeitpunkt<br />
nicht mehr neu war. Die Localbahn<br />
AG (LAG) hatte in unterschiedlichem<br />
Umfang ihre fünf<br />
Bo-Lokomotiven der Strecke<br />
Murnau – Oberammergau modernisiert<br />
(Bild 21), die 1905 als<br />
erste in Deutschland mit 1 AC<br />
5 kV 16 Hz elektrifiziert worden<br />
war – also nicht 16 2 /3 Hz wie der<br />
Autor durchgehend schri<strong>eb</strong>. BBC<br />
hatte für zwei der älteren Lokomotiven<br />
komplett neue elektrische<br />
Ausrüstungen und für<br />
die jüngste, erst wenige Jahre<br />
alte die gleiche neue Steuerung<br />
mit zwölfstufigem mechanisch<br />
bewegtem Niederspannungs-<br />
Nockenschaltwerk geliefert<br />
(Bild 22). An einigen Lokomotiven<br />
waren die in der bahneigenen<br />
Werkstatt Murnau <strong>aus</strong>geführten<br />
Arbeiten schon fertig, als<br />
die LAG zum 1. August 1938 bei<br />
der allgemeinen Verstaatlichung<br />
von Privatbahnen zur Deutschen<br />
Reichsbahn (DRB) überging [1]<br />
und die Lokomotiven als Baureihe<br />
E 69 eingenummert wurden.<br />
Alle fünf sind heute als Museums-<br />
oder Denkmalexponate an<br />
unterschiedlichen Standorten<br />
erhalten, und zwei davon sind<br />
betri<strong>eb</strong>sfähig und führen Sonderfahrten<br />
durch.<br />
Von ganz anderem Kaliber waren<br />
die in [42] vorgestellten dreiteiligen<br />
Abraumlokomotiven für<br />
Braunkohle-Tag<strong>eb</strong>aue (Bild 23,<br />
Tabelle 1). Im Laufe der Entwicklung<br />
bis 1939 hatte die Braunkohle<br />
nicht nur für Kraftwerke,<br />
sondern vor allem für die chemische<br />
Industrie unter anderem zur<br />
Gummi- und Benzinproduktion<br />
höchste Priorität gewonnen, und<br />
das abzubauende Deckg<strong>eb</strong>irge<br />
war bis zu fünf Mal so stark wie<br />
die gewinnbaren Kohleflöze. Es<br />
waren also gewaltige Transportleistungen<br />
allein für den Abraum<br />
zu erbringen. Hierzu diente damals<br />
einzig der Schienentransport<br />
mit entsprechend schweren<br />
elektrischen Lokomotiven, meist<br />
für DC 1,2 kV. Diese Tatzelwürmer,<br />
mit Radsatzlasten bis 25 t,<br />
von einem späteren DB-Obermaschineningenieur<br />
in seiner<br />
aktiven Honorarprofessorzeit den<br />
Studenten als die „Fronknechte<br />
der elektrischen Zugförderung“<br />
vorgestellt, mussten auf so genannten<br />
Strossengleisen fahren,<br />
die dem Abbaufortschritt folgend<br />
leicht verrückbar ohne Bettung<br />
auf dem Grubengrund (Sohle)<br />
verlegt waren. Da sie keine festen<br />
Weichenverbindungen erlaubten,<br />
waren lange Züge und<br />
Bild 21:<br />
Umg<strong>eb</strong>aute Lokomotive LAG Nr. 2 (Bild 1 <strong>aus</strong> [37]).<br />
Baujahr 1909, Umbau 1936, neu Dienstmasse 25,5 t, Stundenleistung<br />
2 x 176 kW (nach REB mit verminderter Erwärmung),<br />
Höchstgeschwindigkeit 50 km/h<br />
Bild 22:<br />
Nockenschaltwerk, einige Lichtbogenlöschkammern abgenommen<br />
(Bild 5 <strong>aus</strong> [37]).<br />
112 (2014) Heft 10<br />
603
Historie<br />
TABELLE 1<br />
Abraumlokomotive Otto-Scharf-Grube.<br />
Hersteller Siemens-Schuckertwerke und Henschel & Sohn<br />
Tatzlagermotoren, Antri<strong>eb</strong> einseitig ungefedert schrägverzahnt<br />
Fahrleitungsspannung DC<br />
Spurweite<br />
Radsatzfolge<br />
Dienstmasse<br />
davon Ballast<br />
elektrischer Teil<br />
Länge über Puffer<br />
größte Breite 1<br />
größte Höhe 2<br />
Drehgestellradstand 3<br />
Treibraddurchmesser 4<br />
Zahl Fahrmotoren<br />
Getri<strong>eb</strong>eübersetzung<br />
Anfahrzugkraft<br />
Stundenleistung 5<br />
Stundenzugkraft<br />
zulässige Geschwindigkeit<br />
größte elektrische Bremskraft<br />
1<br />
über Handstangen<br />
2<br />
über Schienenoberkante<br />
3<br />
äußere Drehgestelle, inneres<br />
2 700 mm<br />
V<br />
mm<br />
t<br />
t<br />
t<br />
t<br />
mm<br />
mm<br />
mm<br />
mm<br />
mm<br />
kN<br />
kW<br />
kN<br />
km/h<br />
kN<br />
1 200<br />
1 435<br />
Bo+Bo+Bo<br />
150<br />
36<br />
32<br />
18 880<br />
2 950<br />
3 700<br />
3 000<br />
1 050<br />
6<br />
4,92<br />
440<br />
1 560<br />
240<br />
60<br />
490<br />
4<br />
undefiniert<br />
5<br />
nach REB 1930<br />
bei Steigungen bis 13 ‰ und<br />
Krümmungsradien bis 100 m<br />
– was dreiachsige Drehgestelle<br />
<strong>aus</strong>schloss – entsprechend hohe<br />
Zugkräfte erforderlich. Heute<br />
überwiegt in den noch verbli<strong>eb</strong>enen<br />
deutschen Braunkohle-<br />
Tag<strong>eb</strong>auen die zweckmäßigere<br />
Bandförderung. Dennoch ist der<br />
Beitrag lesenswert, der im ersten<br />
Teil die allgemeinen Einsatzverhältnisse<br />
auch mit 900 mm<br />
Spurweite und dann den neuen<br />
mechanischen Teil beschri<strong>eb</strong> und<br />
im zweiten Teil die E-Ausrüstung<br />
mit ihren Neuerungen. Dazu gehörten<br />
ein elektrischer Ausgleich<br />
Bild 24:<br />
Einbau Diesel-Generator-Maschinensatz (Bild 5 <strong>aus</strong> [45]).<br />
Bild 23:<br />
Dreiteilige Abraumlokomotive, Hauptdaten Tabelle 1 (Bild 5 <strong>aus</strong> [42]).<br />
der Radsatzentlastungen mittels<br />
DC-Fahrmotoren in Verbund-<br />
(Compound-)Schaltung, elektrische<br />
Widerstands-Kurzschlussbremse<br />
für Gefällefahrten und<br />
Fernsteuerung durch die Baggerführer.<br />
Hierbei wurde die Lokomotive<br />
durch Leonhard-DC-DC-<br />
Umformer über Seitenfahrleitung<br />
und -Stromabnehmer gespeist<br />
und die DC-Fahrmotoren auf reine<br />
N<strong>eb</strong>enschluss-Charakteristik<br />
umgeschaltet, womit die Kriechgeschwindigkeit<br />
dem Beladevorgang<br />
folgend von 1 bis 26 m/min<br />
einstellbar war.<br />
Mit Sektionsschef Ivan Öfverholm<br />
hatte ein überzeugter<br />
Vertreter von Kuppelstangen-<br />
Antri<strong>eb</strong>en die Schwedischen<br />
Staatsbahnen (SJ) verlassen [27].<br />
Er hatte sich mit konsequenter<br />
Beschaffung großer Serien einheitlicher,<br />
universell einsetzbarer<br />
1‘C1‘-Lokomotiven Reihe D,<br />
Varianten Da bis Dk, für nur 17 t<br />
Radsatzlast verdient gemacht.<br />
Dennoch setzten die SJ eine<br />
hochrangige Kommission zur<br />
Ermittlung der zweckmäßigsten<br />
Antri<strong>eb</strong>sart für neu zu beschaffende<br />
leistungsfähige Schnellzuglokomotiven<br />
ein. Mit Blick<br />
auf die hohen Anhängelasten<br />
der 1‘C+C1‘-Erzbahn-Lokomotiven<br />
Reihe Oef , die in 10 ‰<br />
Steigung rund 2 000 t Anhängelast<br />
zogen, fanden Anfahrversuche<br />
auf 10 ‰ mit Lokomotiven<br />
Reihe D und mit Bo’Bo‘-Lokomotiven<br />
einer Privatbahn statt.<br />
Für die Kommissionsmitglieder<br />
offenbar überraschend erbrachte<br />
letztere dabei hohe Adhäsionskoeffizienten.<br />
Jedoch streuten die<br />
in Diagramme eingetragenen<br />
Punktescharen stark und ließen<br />
keine eindeutige Tendenz<br />
erkennen. Darauf fanden auch<br />
Besuche in Deutschland mit<br />
Vorführungen von Lokomotiven<br />
E 93 (Radsatzfolge Co’Co‘), E 18<br />
(1‘Do1‘) und E 244 (Bo’Bo‘) sowie<br />
in der Schweiz bei der BLS<br />
mit deren 1‘CoCo1‘-Lokomotive<br />
statt, deren Erg<strong>eb</strong>nisse <strong>eb</strong>enfalls<br />
in Vergleichsdiagrammen<br />
gezeigt wurden. Es zeigte sich,<br />
dass die Adhäsionskoeffizienten<br />
für Einzelachsantri<strong>eb</strong>e „unter<br />
gleichwertigen Verhältnissen nur<br />
unbedeutend tiefer als für die<br />
Kuppelstangenlokomotive“ sind.<br />
Die SJ bestellten daraufhin bei<br />
ASEA ihre neue Reihe F in Radsatzfolge<br />
1‘Do1‘ mit der deutschen<br />
E 18 ähnlichem Aufbau.<br />
604 112 (2014) Heft 10
Historie<br />
Dieselelektrische Lokomotiven<br />
waren damals noch etwas<br />
Besonderes, weshalb [45] sehr<br />
<strong>aus</strong>führlich berichtete. Die AEG<br />
lieferte eine dreiachsige und<br />
eine vierachsige Bauart an die<br />
South African Railways (SAR).<br />
Laut Kundenvorgaben sollten<br />
beide Bauarten ein Höchstmaß<br />
an gleichen Bauteilen haben.<br />
Wie heute spielten Redundanzfragen<br />
eine Rolle, sodass die<br />
Co-Variante eine und die Bo’Bo‘-<br />
Variante zwei Achtzylinder-Viertakt-Dieselmaschinen<br />
von MAN<br />
mit 265 PS bei 1 000 min –1 bekamen<br />
(Bild 24). Im Rangierdienst<br />
oder im Störungsfall sollte auch<br />
mit einer Anlage die volle Anfahrzugkraft<br />
erbracht werden.<br />
Wegen des Einsatzes in Höhen<br />
bis 1 830 m ü. NN waren die<br />
Dieselmaschinen um etwa 25 %<br />
überdimensioniert. Nach damaligem<br />
technischen Stand kam<br />
nur DC-Leistungsübertragung<br />
in Betracht. Durch besondere<br />
Auslegung des fremderregten<br />
Generators mit Spaltpol-Erregermaschine<br />
und Verbund-/<br />
Gegenverbundschaltung wurde<br />
ohne weitere Regelkreise eine<br />
robuste drehzahlproportionale<br />
Leistungs-Konstantregelung mit<br />
hyperbelförmiger Zugkraftkurve<br />
erreicht. Um bei der vierachsigen<br />
Variante die sehr niedrigen<br />
13 t Radsatzlast einzuhalten,<br />
wurde konsequent Schweißtechnik<br />
angewendet. Über die Betri<strong>eb</strong>sbewährung<br />
dieser bemerkenswerten<br />
Konstruktion wurde<br />
nichts bekannt, weil der Krieg<br />
die Kommunikation unterbrach.<br />
Ein anspruchsvoller theoretischer<br />
Beitrag zeigte, wie mit<br />
den Tri<strong>eb</strong>fahrzeugparametern<br />
der Fahrzeit- und Zugkostenrechnung<br />
(Zuko) durch graphische<br />
Verfahren mit klein unterteilter<br />
schrittweiser Integration auch die<br />
wichtigsten Bauteile elektrischer<br />
Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge dimensioniert<br />
werden konnten [44].<br />
Schnellbahnen<br />
In [36] berichtete der später als<br />
Professor bekannt gewordene<br />
Bild 25:<br />
Bedeutende Schnellfahrten von Schienenfahrzeugen seit 1890 (Bild 1 <strong>aus</strong> [36]).<br />
Bild 26:<br />
Hauptdaten zwei Dampflokomotiven Reihe 05 bezogen auf Daten Elektro lokomotive<br />
Reihe E 19 (Bild 2 <strong>aus</strong> [36]).<br />
Q Dienstmassen<br />
L Längen über Puffer<br />
d Dampfkesselbelastung<br />
Autor über die VDE-Fachtagung<br />
Anfang Juni 1939 in Wien, die<br />
beispielhaft die euphorische,<br />
wenig später in sich zusammenfallende<br />
Aufbruchstimmung dieses<br />
Jahres widerspiegelte, und<br />
über die vier präsentierten Fachberichte.<br />
Seinen Einführungsbericht<br />
leitete er mit dem interessanten<br />
Bild 25 ein. Das Beispiel<br />
der neuen Reichs autobahnen mit<br />
„volkswirtschaftlich günstigen<br />
Erg<strong>eb</strong>nissen“ hatte Pläne reifen<br />
lassen, für 240 km/h Höchstgeschwindigkeit<br />
trassierte Eisenbahn-Fernverkehrsstrecken<br />
mit<br />
2 000 m Vorsignalabstand zu<br />
bauen.<br />
Als Basis diente natürlich<br />
die Reichsbahn-Lokomotive<br />
E 19 [13], die konstruktiv für<br />
225 km/h <strong>aus</strong>gelegt war. Ihre<br />
Hauptdaten wurden mit diejenigen<br />
zweier Dampflokomotiven<br />
der damals leistungsstärksten<br />
Baureihe 05 verglichen (Bild 26),<br />
und als Grenzwert von Lokomotivfahrmotoren<br />
für 1 AC 16 2 /3 Hz<br />
112 (2014) Heft 10<br />
605
Historie<br />
Bild 27:<br />
Fahrzeitvergleich D-Züge Strecke München – Berlin 675 km<br />
(Ausschnitt Bild 4 <strong>aus</strong> [36]).<br />
D 516 min mit Dampftraktion (unspezifiziert) auf<br />
bestehender Strecke<br />
E 18a/E 19a 382 min/348 min mit Lokomotive E 18/E 19 auf<br />
verbesserter bestehender Strecke<br />
E 18n/E 19n 328 min/281 min mit Lokomotive E 18/E 19 auf<br />
fiktiver neuer Strecke<br />
K 18/K 19 kürzeste Fahrzeit 285 min/220 min mit E 18/E 19<br />
bei konstant 180 km/h<br />
Bild 28:<br />
Hauptstrom-Prinzipschaltbild Stromrichterunterwerk Santa Viola (Bologna)<br />
(Bild 6 <strong>aus</strong> [35]).<br />
a nur Gleichrichterbetri<strong>eb</strong><br />
b, c Gleichrichter- oder Wechselrichterbetri<strong>eb</strong><br />
1, 2 3AC-Netze 42 Hz und 50 Hz<br />
4, 5 Trennschalter, Ölkesselleistungsschalter<br />
3, 6 Transformator, Stromrichter<br />
7 DC-Schnellschalter<br />
8 Polaritätumschalter für Betri<strong>eb</strong>sweise<br />
9 Drosselspule<br />
10 DC-Sammelschienen<br />
11 Speiseleitung<br />
wurden beim bevorzugten Raddurchmesser<br />
1 600 mm erstaunliche<br />
1 600 kW Stundenleistung<br />
vorgerechnet. Ein Fahrtvergleich<br />
für die Strecke München – Berlin<br />
ergab mit Lokomotive E 19 auf<br />
gedachter neuer Strecke fast die<br />
halbe Zeit gegenüber Dampftraktion<br />
auf der bestehenden<br />
Strecke und mit etwa 4 3 /4 h einen<br />
Wert, der bis heute auch mit ICE<br />
nicht erreicht wird (Bild 27).<br />
Richtig erkannt war auch,<br />
dass über 200 km/h nur Tri<strong>eb</strong>züge<br />
mit hohem „Reibwertanteil“<br />
erfolgreich einzusetzen<br />
wären. Die dafür mögliche Motorleistung<br />
wurde mit 400 kW<br />
bei Höchstdrehzahl beziffert,<br />
was jedoch bei Allachsantri<strong>eb</strong><br />
gar nicht <strong>aus</strong>genutzt werden<br />
müsste. Für kleine Motoren wurde<br />
Tatzlagerantri<strong>eb</strong> bis 200 km/h<br />
für verwendbar gehalten. Eine<br />
Tabelle stellte mögliche Zugund<br />
Personenzahlen pro Stunde<br />
und Richtung dar für lange<br />
D-Züge mit Lokomotiven E 18,<br />
E 19 und mit hypothetischen<br />
zwei- und dreiteiligen, <strong>aus</strong> ET 11<br />
(<strong>eb</strong> 11/2013, S. 688) weiterentwickelten<br />
Schnelltri<strong>eb</strong>zügen<br />
elT 240 in Doppel- und Dreifachtraktion<br />
für 2 bis 5 min Zugfolge.<br />
<strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
Derselbe Autor wie zu [36] berichtete<br />
in [35] bis in alle Einzelheiten<br />
über die <strong>Bahnen</strong>ergieversorgung<br />
der Italienischen<br />
Staatsbahnen (FS). Dort hatte<br />
sich seit 1902 besonders im Norden<br />
des Landes das System <strong>aus</strong><br />
zweipoliger Fahrleitung mit der<br />
Spannung 3 AC 3 700 V 16 2 /3 Hz<br />
weit verbreitet, bis man 1932<br />
nach einem Prob<strong>eb</strong>etri<strong>eb</strong> auf der<br />
Strecke Benvento – Foggia entschied,<br />
nur noch mit DC 3 000 V<br />
weiter zu elektrifizieren. Bei dem<br />
alten System dienten zur Versorgung<br />
entweder direkterzeugende<br />
Wasserkraftwerke oder<br />
Umformerwerke am Landesnetz,<br />
in dem es damals die Frequenzen<br />
42, 45 und 50 Hz gab. Die<br />
frequenzelastischen Asynchron-<br />
Synchron-Maschinensätze hatten<br />
die üblichen Hintermaschinen<br />
und waren rückspeisefähig,<br />
um die auf Gefällestrecken anfallende<br />
Bremsenergie zu nutzen.<br />
Die DC-Strecken wurden<br />
durchweg schon über Hg-<br />
Dampfgleichrichter versorgt,<br />
die zunächst nicht bidirektional<br />
arbeiten konnten. Nutzbremsung<br />
bei DC-Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen<br />
wurde nur hinhaltend verfolgt.<br />
Grund war die Sorge vor der<br />
Überschlagsgefahr an den Fahrmotorkommutatoren,<br />
hervorgerufen<br />
durch die höheren Spannungen,<br />
die beim Rückspeisen<br />
zum Kompensieren des Spannungsfalls<br />
auf der Fahrleitung<br />
notwendig sind. Deshalb gab es<br />
nur Einzelfälle, teils mit Versuchscharakter.<br />
Ein Beispiel hierfür<br />
zeigt Bild 28 mit drei 2 000-kW-<br />
Stromrichtern mit Gittersteuerung.<br />
Zwei davon sollten nicht<br />
nur <strong>Bahnen</strong>ergie in die 3AC-<br />
Netze zurückspeisen, sondern<br />
606 112 (2014) Heft 10
Historie<br />
Bild 29:<br />
Fahrbares Gleichrichterunterwerk, Fahrzeugdienstmasse 74 t (Bild 7 <strong>aus</strong> [35]).<br />
von links: Trennschalter – Ölkesselleistungsschalter – Umspanner – Lüfter – Hg-Stromrichter – DC-Schnellschalter<br />
auch Netzkupplung zwischen<br />
50 und 42 Hz übernehmen können,<br />
wobei die 3 000-V-Sammelschienen<br />
als DC-Zwischenkreis<br />
fungierten.<br />
Es gab auch eine große Zahl<br />
fahrbarer, vollautomatisch arbeitender<br />
Gleichrichterunterwerke<br />
(Bild 29). Die Komponenten<br />
waren weitgehend die<br />
gleichen wie in den ortsfesten<br />
Anlagen, die Nennleistung war<br />
2 000 kW und die Transformatorwicklungen<br />
ließen sich für<br />
64 kV im Stern oder für 110 kV<br />
im Dreieck gruppieren.<br />
Versuchswesen<br />
Der Rundfunk sendete in den<br />
1930er Jahren auf Mittelwelle 500<br />
bis 1 500 kHz und Langwelle 100<br />
bis 200 kHz, wobei der Empfang<br />
sehr störempfindlich war. Speziell<br />
die Isolatoren der Fahrleitungsanlagen<br />
und der Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge<br />
konnten durch Glimmentladungen<br />
beträchtliche 33 1 /3-Hz-Geräusche<br />
hervorrufen [39]. Maßg<strong>eb</strong>end<br />
hierfür war die elektrische<br />
Feldstärke an Kanten, die sich<br />
durch zweckmäßiger gerundete<br />
Formg<strong>eb</strong>ung verringern ließ<br />
(Bild 30). Da auch Verschmutzung<br />
durch Dampflokomotiven<br />
ursächlich war, sollten bei neuen<br />
Auslegerbauarten die Isolatoren<br />
seitlicher sitzen. Heute nicht mehr<br />
relevante Messwerte ergänzten<br />
diesen Versuchsbericht.<br />
Der Autor von [41] war später<br />
als Fachmann bei der DB<br />
Bild 30:<br />
Fahrleitungsisolatoren: ältere funkempfangsstörende (links), neuere nicht störende<br />
(rechts) (Bilder 1 und 2 <strong>aus</strong> [39]).<br />
hoch geschätzt. Sein Thema<br />
war, die parallel zu 1AC-Bahnstrecken<br />
in die Erde verlegten<br />
Fernmeldekabel besser gegen<br />
induktive oder kapazitive Beeinflussung<br />
zu schützen. Dies<br />
geschah durch sorgfältig berechnete<br />
Eisenbewehrung mit<br />
definierten Schutzfaktoren, die<br />
mit besonderen Messverfahren<br />
überprüft wurden. Vom selben<br />
Autor stammte die Voruntersuchung<br />
[40] zur geplanten, mit<br />
1 AC zu betreibenden S-Bahn<br />
in München. Im Gegensatz zu<br />
DC-U-Bahnstrecken mit gegen<br />
Erde isolierten Schienen fließt<br />
dabei Rückstrom über Erde, und<br />
zu untersuchen war, ob und wie<br />
dieser Signalsysteme stören und<br />
Tunnelbewehrungen von Tunnelwänden<br />
gefährden könnte.<br />
Als zweckmäßige Lösung ergab<br />
sich durch Messreihen in einem<br />
Berliner U-Bahn-Tunnel, dass bei<br />
angemessen dimensionierten Al-<br />
Rückleiterkabeln die für DC übliche<br />
Isolation des Schotterbettgleiskörpers<br />
<strong>aus</strong>reichte.<br />
Bei [38] ging es um Versuche<br />
mit Verfahren, bei denen mit<br />
elektrischen Messwertg<strong>eb</strong>ern<br />
und Schleifenoszillographen<br />
ein kontinuierliches Abbild der<br />
realen Schienenverformung<br />
durch Thermospannungen gewonnen<br />
werden konnte; schon<br />
damals war der Einbau überlanger<br />
geschweißter Schienen geplant,<br />
was später zum Standard<br />
wurde.<br />
Christian Tietze<br />
112 (2014) Heft 10<br />
607
Historie<br />
Hauptbeiträge Jahrgang 15 (1939) Hefte 9 bis 12<br />
[35] Kother, Hans: Die Stromversorgung<br />
der Italienischen Staatsbahnen.<br />
In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 15<br />
(1939), H. 9, S. 215–223.<br />
[36] Kother, H.: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />
für Fernschnellverkehr (<strong>aus</strong> VDE-<br />
Fachtagung Wien). In: <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong> 15 (1939), H. 9, S. 223–<br />
228.<br />
[37] Mahr, Kurt-Joachim: <strong>Elektrische</strong><br />
Lokomotiven mit handbetätigter<br />
Nockenschaltwerksteuerung für<br />
die Strecke Murnau – Oberammergau.<br />
In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />
15 (1939), H. 10, S. 229–233.<br />
[38] Kammerer, Albert: Klärung des<br />
Knickvorganges bei der Bestimmung<br />
der Gleisverwerfung auf<br />
elektrischem Wege. In: <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong> 15 (1939), H. 10,<br />
S. 234–236.<br />
[39] Knörschild, M.: Funkempfangsstörungen<br />
durch Isolatoren des elektrischen<br />
Zugbetri<strong>eb</strong>es der Reichsbahn.<br />
In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 15<br />
(1939), H. 10, S. 237–238.<br />
[40] Buckel, Rolf: Über den Verlauf<br />
des Schienenstromes in einem<br />
Untergrund-Tunnel. In: <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong> 15 (1939), H. 10,<br />
S. 239–240.<br />
[41] Buckel, R.: Die Schutzfaktoren<br />
neuerer Fernmeldekabel an elektrisierten<br />
Strecken der Reichsbahn.<br />
In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 15<br />
(1939), H. 10, S. 240–241.<br />
[42] Petersen, W.; Ullmann, E.: Die<br />
Bo+Bo+Bo-Abraumlokomotive<br />
der Otto-Scharf-Grube. In: <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong> 15 (1939), H. 11,<br />
S. 243–247; H. 12, S. 263–272.<br />
[43] Bager, H.; Ottoson, J.: Beitrag zur<br />
Frage des Adhäsionsverhältnisses<br />
bei elektrischen Lokomotiven. In:<br />
<strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 15 (1939),<br />
H. 11, S. 248–250.<br />
[44] Müller, Wilhelm: Fahrzeitermittlung<br />
und Bestimmung der Beanspruchung<br />
der Fahrmotoren<br />
und des Transformators elektrischer<br />
Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge. In: <strong>Elektrische</strong><br />
<strong>Bahnen</strong> 15 (1939), H. 11,<br />
S. 251–258. Berichtigungen<br />
H. 12, S. 277.<br />
[45] Kreuter, E.; Heuer, E.: Dieselelektrische<br />
Verschi<strong>eb</strong>elokomotive für<br />
<strong>Südafrika</strong>. In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />
15 (1939), H. 11, S. 258–261;<br />
H. 12, S. 272–277.<br />
Fundsache und Suchmeldung<br />
Schon mehrmals und zuletzt<br />
im Heft 4/2014 (Seite 227) war<br />
nach Aussagen und Dokumenten<br />
oder auch nur Hinweisen dazu<br />
gefragt worden, ob der 1925 im<br />
Unterwerk Murnau aufgestellte<br />
Kuppelumspanner zwischen<br />
dem 15-kV-Netz der Reichsbahn<br />
und dem 5-kV-Netz der Localbahn<br />
(LAG) ständig oder nur bei<br />
Bedarf in Betri<strong>eb</strong> war.<br />
Hierzu ist jetzt beim Bearbeiten<br />
der Historie 1939 Teil 3 folgender<br />
Text aufgetaucht [1]:<br />
„An Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen sind fünf<br />
elektrische Lokomotiven vorhanden.<br />
Für Verkehrsspitzen, wie<br />
sie beispielsweise während der<br />
Oberammergauer Passionsspiele<br />
auftreten, werden Dampflokomotiven<br />
hinzugezogen, da die<br />
Leistungsfähigkeit des bahneigenen<br />
Wasserkraftwerkes im „Kammerl“<br />
... begrenzt ist und von<br />
der Kupplungsmöglichkeit mit<br />
dem Reichsbahnnetz in Murnau<br />
nur in Notfällen G<strong>eb</strong>rauch gemacht<br />
werden sollte.“<br />
Das klingt interessant, kann<br />
aber im Moment auch nur als<br />
ein Mosaiksteinchen gespeichert<br />
werden, und zwar <strong>aus</strong> mehreren<br />
Gründen.<br />
Passionsspiele hatten 1930 und<br />
1934 stattgefunden, und <strong>aus</strong>gerechnet<br />
zu diesem Stichwort ist<br />
eine mündliche Überlieferung notiert,<br />
dass gerade dafür die Netzkupplung<br />
benutzt worden wäre.<br />
Das hätte allerdings bedeutet,<br />
elektrische Lokomotiven anderer<br />
Baureihen von der Reichsbahn<br />
mit einzusetzen. Ob hierzu Fotos<br />
dieser Anlässe zu finden sind, die<br />
das eine oder das andere belegen?<br />
Der Autor des Beitrags [1] ist<br />
mit dem Wohn- oder Dienstort<br />
Mannheim genannt. Sehr wahrscheinlich<br />
war er also der Fachmann,<br />
der bei Brown Boveri & Cie<br />
(BBC) den Umbau des elektrischen<br />
Teils der fünf LAG-Lokomotiven<br />
projektiert hatte. Bei allem<br />
Respekt – das Zitat ist somit nur<br />
eine Sekundär<strong>aus</strong>sage.<br />
Schließlich ist zu bedenken,<br />
dass Anlagen, Fahrzeuge und Betri<strong>eb</strong><br />
der LAG ab August 1938 der<br />
Reichsbahn gehörten und oblagen.<br />
Denkbar ist somit, dass ein<br />
eventueller dauernder Verbundbetri<strong>eb</strong><br />
erst ab oder nach diesem<br />
Zeitpunkt eingerichtet wurde.<br />
Weiterhin bleiben also Fragen<br />
offen, und der Bearbeiter gibt die<br />
Hoffnung nicht auf, dass irgend<br />
ein historisch Interessierter das<br />
missing link findet.<br />
Uwe Behmann<br />
[1] Mahr, Kurt-Joachim: <strong>Elektrische</strong> Lokomotiven<br />
mit handbetätigter Nockenschaltwerksteuerung<br />
für die<br />
Strecke Murnau – Oberammergau.<br />
In: <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong> 15 (1939),<br />
H. 10, S. 229–233.<br />
608 112 (2014) Heft 10
<strong>Bahnen</strong> Nachrichten<br />
Maßnahmen gegen Buntmetalldi<strong>eb</strong>stahl<br />
Deutsche Bahn, Telekom und<br />
RWE sowie der Verband Deutscher<br />
Metallhändler (VDM)<br />
hatten sich im Sommer 2012<br />
gegen die Buntmetallkriminalität<br />
verbündet; inzwischen besteht<br />
die Sicherheitspartnerschaft <strong>aus</strong><br />
TABELLE<br />
13 Mitgliedsunternehmen und<br />
Verbänden (Tabelle). Kernstück<br />
der Zusammenarbeit ist der<br />
Informations<strong>aus</strong>t<strong>aus</strong>ch über<br />
Metalldi<strong>eb</strong>stähle, wobei Verbände<br />
ihre Mitgliedsunternehmen<br />
informieren und so der Absatz<br />
Mitglieder Sicherheitsbündnis Metalldi<strong>eb</strong>stahl, Stand August 2014.<br />
Amprion GmbH<br />
Bundesverband Deutscher Stahlrecycling- und Entsorgungsunternehmen (BDSV) e.V.<br />
Bundesverband Deutscher Metallhändler (VDM) e.V.<br />
Bundesverband Sekundärrohstoffe und Versorgung (BVSE) e.V.<br />
Deutsche Bahn AG<br />
Deutsche Telekom AG<br />
Mitteldeutsche Braunkohlengesellschaft GmbH<br />
RWE AG<br />
TenneT TSO GmbH<br />
TransnetBW GmbH<br />
ThyssenKrupp Steel Europe AG<br />
Vattenfall Europe Mining AG<br />
50Hertz Transmission GmbH<br />
des Di<strong>eb</strong>esgutes erschwert ist.<br />
Auch werden Schwerpunkte<br />
schneller erkannt, was rechtzeitige<br />
Gegenmaßnahmen ermöglicht.<br />
Auf diese Weise ist bei DB,<br />
Telekom und RWE die Zahl der<br />
Fälle in 2013 auf rund 2 400<br />
gegenüber 3 800 zurückgegangen,<br />
und 2013 wurden 1 500<br />
Täter gefasst. Im nächsten Schritt<br />
sollen die Meldewege international<br />
erweitert werden, wofür es<br />
erste Absprachen mit Polen und<br />
mit Österreich gab. Angestr<strong>eb</strong>t<br />
werden eine Zertifizierung der<br />
Metallhändler und einheitliche<br />
Standards bei der Kennzeichnung<br />
mit künstlicher DNA.<br />
National und international sollen<br />
die Sicherheitsbehörden noch<br />
stärker eing<strong>eb</strong>unden werden.<br />
Neue Strecken<strong>aus</strong>rüstung zwischen Stockholm<br />
und Göt<strong>eb</strong>org<br />
Wie schon für einen 70 km und<br />
einen 80 km langen Abschnitt<br />
der schwedischen Hauptstrecke<br />
hat Trafikverket wiederum SPL<br />
Powerlines Sverige damit beauftragt,<br />
auf dem 26 km langen<br />
zweigleisigen Abschnitt Älgaras<br />
– Moholm für umgerechnet<br />
11 Mio. EUR komplett neue<br />
Oberleitungen und ein Autotransformatorsystem<br />
zu bauen.<br />
Eine Besonderheit ist die Querung<br />
des Göta-Kanals, wo die<br />
Hubbrücke eine neu entwickelte<br />
schwenkbare Stromschiene<br />
bekommt. Die Arbeiten haben<br />
im August 2014 begonnen und<br />
sollen im Juni 2015 geplant.<br />
Streckenelektrifizierung in Dänemark<br />
Banedanmark betreibt die Ausdehnung<br />
des elektrischen Zugbetri<strong>eb</strong>s.<br />
Die Pläne sehen konkret<br />
die Elektrifizierung von rund<br />
550 km Strecke vor, und zwar Kopenhagen<br />
– Ringsted, Ringsted<br />
– Hol<strong>eb</strong>y, Lunderskov – Esbjerg<br />
und Køge Nord – Næstved, und<br />
dazu als Option noch Roskilde –<br />
Holbæk – Kalundborg, Fredericia<br />
– Aarhus und Aarhus – Aalborg<br />
mit zusammen rund 600 km.<br />
Ein Jahr Zulassungsreform für Bahntechnik<br />
Das Bundesministerium für<br />
Verkehr und digitale Infrastruktur<br />
(BMVI) hatte Ende Juni 2013<br />
gemeinsam mit dem Verband<br />
der Bahnindustrie in Deutschland<br />
(VDB), der Deutschen<br />
Bahn (DB), dem Verband Deutscher<br />
Verkehrsunternehmen<br />
(VDV) und dem Eisenbahn-Bundesamt<br />
(EBA) eine Übergangsregelung<br />
zur Zulassung von<br />
Bahntechnik in Deutschland<br />
erarbeitet und in Kraft gesetzt.<br />
Nach einem Jahr haben die<br />
Bahntechnikhersteller eine vorsichtig<br />
optimistische Bilanz der<br />
Neuregelung gezogen. Nach<br />
Einschätzung des VDB werden<br />
danach neue Fahrzeuge tatsächlich<br />
schneller und kostengünstiger<br />
zugelassen. Kritisch<br />
sieht die Branche aber die nach<br />
wie vor unklaren Regularien für<br />
die Zulassung modernisierter<br />
Bestandsfahrzeuge. Hier herrsche<br />
<strong>eb</strong>enso dringender politischer<br />
Handlungsbedarf wie bei<br />
der notwendigen Umsetzung<br />
der neuen Zulassungsverfahren<br />
in gesetzliche Regelungen.<br />
112 (2014) Heft 10<br />
609
Nachrichten <strong>Bahnen</strong><br />
Neigetechnikzüge Stuttgart – Zürich<br />
Die DB hat den Einsatz von<br />
Neigezügen auf der Strecke<br />
Stuttgart – Zürich endgültig<br />
aufgeg<strong>eb</strong>en, weil die zunächst<br />
beabsichtigte Neukonstruktion<br />
dafür geeigneter Radsätze<br />
für ihre ICE-T-Neigezüge nicht<br />
zustande kommt. Deshalb bleibt<br />
die Reisezeit mit lokomotivbespannten<br />
IC zwischen den<br />
beiden Hauptstädten bei etwa<br />
3 h. Mit der Neigetechnik waren<br />
es 2 h 45 min gewesen, was optimale<br />
Anschlüsse in die beiderseitigen<br />
Fernverkehrstakte bot. Theoretisch<br />
wäre die Rückkehr von<br />
Neigezügen auf diese Strecke ab<br />
Ende 2016 möglich, wenn die<br />
heute am Gotthard eingesetzten<br />
SBB-Neigezüge ETR 610 für<br />
andere Dienste frei werden.<br />
Fortschritt bei Tri<strong>eb</strong>zügen ICx<br />
Grafik: DB/Pablo Castagnola, Juli 2014.<br />
Im Mai 2011 hatten DB und<br />
Siemens die Lieferung von maximal<br />
300 Fernverkehrstri<strong>eb</strong>zügen<br />
vereinbart, wovon 85 zwölfteilige<br />
und 45 si<strong>eb</strong>enteilige für<br />
5 Mrd. EUR sofort bestellt wurden.<br />
Ende März 2014 wurde die Entwicklungs-<br />
und Konstruktionsphase<br />
mit der hierfür vorgesehenen<br />
Prüfung Quality Gate D abgeschlossen,<br />
und im April 2014 hat<br />
die Montage des ersten Vorserienzuges<br />
in Krefeld begonnen. Die<br />
Stahlkästen stellt Bombardier in<br />
Görlitz her, und auch in Hennigsdorf<br />
werden Züge montiert werden.<br />
Die insgesamt 140 Typ- und<br />
440 Erstmusterprüfungen haben<br />
begonnen; letztere sollen zeigen,<br />
ob die jeweils <strong>aus</strong>gewählten<br />
Fertigungsstätten die Serienqualität<br />
sicherstellen können. Nach<br />
den ungünstigen Erfahrungen<br />
mit den ICE-Zügen Baureihe 407<br />
läuft die Zusammenarbeit zwischen<br />
Besteller und Hersteller in<br />
neuem Rahmen, unter anderem<br />
mit regelmäßigen Arbeitstreffen<br />
großer Mitarbeitergruppen und<br />
gemeinsamer Datenbank, in der<br />
geschätzt 50 000 Dokumente <strong>aus</strong>get<strong>aus</strong>cht<br />
und archiviert werden<br />
sollen. Der erste Vorserienzug soll<br />
ab Anfang 2015 in Betri<strong>eb</strong> gesetzt<br />
werden, die Zulassungsfahrten<br />
sollen im Herbst stattfinden, im<br />
Sommer 2016 soll der 14-monatige<br />
Prob<strong>eb</strong>etri<strong>eb</strong> beginnen und ab<br />
Fahrplanwechsel Dezember 2017<br />
sollen die ersten ICx im Regelbetri<strong>eb</strong><br />
fahren.<br />
Notfallkräne für DB Netz<br />
Der erste von fünf bestellten<br />
Notfallkränen Multi Tasker<br />
1200 wurde im Mai 2014 vom<br />
Hersteller Kirow (Kranunion) in<br />
Leipzig an DB Netz überg<strong>eb</strong>en.<br />
Er wird in Fulda stationiert.<br />
Dank separat schwenkbarem<br />
Ausleger und teleskopierbaren<br />
Gegengewichtsstücken<br />
kann er unter Fahrleitung und<br />
bei befahrenem Gegengeleis<br />
arbeiten. Der Gesamtauftrag<br />
über 35 Mio. EUR umfasst zwei<br />
weitere für 160 t und zwei für<br />
100 t Last, die auf die Standorte<br />
Wanne-Eickel, Fulda und<br />
Leipzig verteilt werden. Zu<br />
jedem Einsatzzug gehören<br />
n<strong>eb</strong>en dem Kran selbst, seinem<br />
Auslegerschutzwagen und dem<br />
Transportwagen für die Gegengewichtsstücke<br />
noch ein Wagen<br />
mit Energieversorgungsanlage,<br />
Werkstatt und Aufenthaltsraum<br />
und einer mit Schlafräumen<br />
und Sanitäranlagen.<br />
TABELLE<br />
Kranwagen Multi Tasker 1200 für DB Netz.<br />
Foto: DB/Frank Barteld, 2014.<br />
Länge über Puffer<br />
Radsatzfolge<br />
Dienstmasse<br />
Arbeitsbereich<br />
zulässige Geschwindigkeit<br />
m<br />
t<br />
m<br />
km/h<br />
15<br />
C’C‘<br />
109<br />
7,5 ... 24,5<br />
100<br />
610 112 (2014) Heft 10
<strong>Bahnen</strong> Nachrichten<br />
Weitere Railjet-Züge für ÖBB<br />
Die Österreichischen Bundesbahnen<br />
(ÖBB) bestellen für<br />
145 Mio. EUR bei Siemens weitere<br />
neun Railjet, <strong>aus</strong>zuliefern bis<br />
Dezember 2016. Die Züge bestehen<br />
<strong>aus</strong> einem Steuerwagen mit<br />
Business- und First-Klasse, einem<br />
Bistrowagen mit Hubvorrichtung<br />
und Rollstuhlfahrerplätzen sowie<br />
fünf Großraumwagen der Economy-Klasse,<br />
davon einer mit einem<br />
Familien- und einem Mehrzweckbereich.<br />
Mit einer Lokomotive<br />
TAURUS ist der Zug 205 m lang.<br />
Die neuen Züge bekommen ein<br />
Ecojet-Paket. Zu diesem gehören<br />
LED-Beleuchtung und Klimaanlagen,<br />
die mit CO 2 -Sensoren die<br />
Wagenbesetzung erfassen und<br />
die Leistung danach anpassen. In<br />
einem Forschungsprojekt wurde<br />
ermittelt, dass damit beim Betri<strong>eb</strong><br />
der jetzigen Railjet-Flotte rund<br />
5 Mio. EUR/a an Energiekosten<br />
zu sparen sind. – Die ÖBB habe<br />
schon 51 dieser Züge, die nach<br />
Deutschland, der Schweiz und<br />
Ungarn verkehren. Die neuen<br />
sollen mit Geschwindigkeiten bis<br />
230 km/h auf der Weststrecke<br />
Wien – Salzburg verkehren; sie<br />
sind auch für den Verkehr nach<br />
Italien <strong>aus</strong>gerüstet und sollen unter<br />
anderem bis Venedig fahren.<br />
Foto: Siemens<br />
Fernverkehrstri<strong>eb</strong>züge für Tschechische <strong>Bahnen</strong><br />
Die Tschechischen <strong>Bahnen</strong> (ČD)<br />
haben bei Škoda Vagonka, Pilsen,<br />
für umgerechnet 94 Mio. EUR<br />
zehn fünfteilige und vier dreiteilige<br />
einstöckige elektrischen<br />
Tri<strong>eb</strong>zügen des Modells Regio<br />
Panter bestellt, von dem ab<br />
Herbst 2012 schon 21 Züge im<br />
Vorstadt- und Regionalverkehr in<br />
Tschechien in Betri<strong>eb</strong> genommen<br />
wurden (Bild ) und weitere fünf<br />
für die Südmährische Region<br />
noch 2014 folgen werden. Die<br />
neuen Züge kommen <strong>eb</strong>enfalls<br />
als Niederflurfahrzeuge, jedoch<br />
in Interregional- und Fernverkehr<strong>aus</strong>führung<br />
mit 350 oder<br />
200 Sitzplätzen. Sie werden 2015<br />
und 2016 produziert und auf inländischen<br />
Schnellzuglinien unter<br />
DC 3 kV und 1 AC 25 kV 50 Hz<br />
mit 160 km/h Höchstgeschwindigkeit<br />
eingesetzt. Anders als bei<br />
den bisherigen RegioPanter wird<br />
jeder Wagen nur eine Außentür<br />
haben, und der Einstiegsbereich<br />
wird mit elektrisch betätigten<br />
Türen vom Fahrgastbereich<br />
getrennt. Die Innen<strong>aus</strong>stattung<br />
wird Fernverkehrsstandard haben<br />
mit komfortableren Sitzen, Ablagen<br />
für Großgepäck, Abteile für<br />
Reisende mit Kleinkindern und<br />
Fahrradstellplätze; letztere sind<br />
auch in das Platzreservierungssystem<br />
einbezogen.<br />
Foto: Škoda<br />
Weitere Vectron für Leasing-Lokomotivpark<br />
Das Lokomotiv-Leasingunternehmen<br />
Mitsui Rail Capital Europe<br />
(MRCE) hat bei Siemens weitere<br />
20 AC-Lokomotiven Vectron<br />
bestellt, womit sein Bestand auf<br />
35 Stück anwächst. Die Zweifrequenzlokomotiven<br />
sind für<br />
den Verkehr von Deutschland<br />
nach Österreich und Ungarn<br />
vorgesehen. Sie sind mit ETCS<br />
<strong>aus</strong>gerüstet, haben 6,4 MW<br />
Leistung und sind für 200 km/h<br />
Höchstgeschwindigkeit zugelassen.<br />
Die europäische Tochtergesellschaft<br />
des japanischen<br />
Konzerns Mitsui & Co. bietet mit<br />
300 Lokomotiven europaweit<br />
ein Full-Service-Leasing an.<br />
Foto: Siemens<br />
112 (2014) Heft 10<br />
611
Nachrichten <strong>Bahnen</strong><br />
TramLink-Stadtbahntri<strong>eb</strong>wagen<br />
in Rostock<br />
Foto: Vossloh Kiepe<br />
Seit Ende Juli 2014 sind in Rostock<br />
die ersten von 13 bestellten<br />
Niederflur-Multigelenktri<strong>eb</strong>wagen<br />
TramLink 6N2 in Rostock in Betri<strong>eb</strong>.<br />
Bis Mitte Dezember sollen alle<br />
neuen Fahrzeuge im Einsatz sein.<br />
Sie ersetzen die Tatra-Tri<strong>eb</strong>wagen.<br />
Der Auftragswert für die Schwestergesellschaften<br />
Vossloh Kiepe<br />
und Vossloh Rail Vehicles beträgt<br />
38 Mio. EUR, davon die Hälfte<br />
Fördermittel des Landes Mecklenburg-Vorpommern.<br />
Die neuen<br />
Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge sind fünfteilig und<br />
32 m lang. Bis zur Einstieghöhe<br />
sind sie nur 2,30 m breit, sodass die<br />
vorhandenen Bahnsteige unverändert<br />
weiter genutzt werden.<br />
Darüber sind sie 2,65 m breit. Die<br />
Bremsenergie wird in SuperCaps<br />
gespeichert und zum Beschleunigen<br />
wieder genutzt, was die Leistungsspitzen<br />
beim Anfahren und<br />
den Gesamtenergi<strong>eb</strong>edarf senkt.<br />
Forschungsprojekt Eco-Tram beendet<br />
Foto: Siemens<br />
Seit 2009 hatten die Wiener<br />
Linien mit Rail Tec Arsenal (RTA),<br />
Schieneninfrastruktur-Dienstleistungsgesellschaft<br />
(SCHIG), Siemens,<br />
Technische Universität Wien und<br />
Vossloh Kiepe an dem vom österreichischen<br />
Klima- und Energiefonds<br />
geförderten Forschungsprojekt<br />
Eco-Tram gearbeitet (<strong>eb</strong> 10/2013,<br />
S. 609). In der ersten Phase wurden<br />
Daten einer serienmäßigen ULF-<br />
Straßenbahn im Klima-Windkanal<br />
und im Linienbetri<strong>eb</strong> gesammelt.<br />
Anschließend wurden Maßnahmen<br />
zur Effizienzsteigerung entwickelt<br />
und in einem Prototyp eing<strong>eb</strong>aut.<br />
Dazu gehörten unter anderem ein<br />
vor<strong>aus</strong>schauend handelndes Kühlund<br />
Heizsystem, CO 2 -Sensoren<br />
zur Bestimmung der optimalen<br />
Frischluftzufuhr, ein mehrstufiges<br />
Kühlsystem und spezielle Bekl<strong>eb</strong>ungen<br />
der Seitenscheiben. Erstmals<br />
wurde auch eine Wärmepumpe<br />
in einer Straßenbahn eing<strong>eb</strong>aut,<br />
die durch Nutzung der Umg<strong>eb</strong>ungswärme<br />
und -kälte energiesparendes<br />
Heizen und Kühlen<br />
ermöglichte. Nach erneuten Tests<br />
im Klima-Wind-Kanal wurde die<br />
Eco-Tram von Sommer 2013 bis<br />
Anfang Mai 2014 im Fahrgastbetri<strong>eb</strong><br />
auf der Linie 62 eingesetzt.<br />
Zu den in diesen zehn Monaten<br />
gesammelten Daten gehörte, dass<br />
beim Lüften, Heizen und Kühlen<br />
13 % Energie gespart wurde.<br />
Künftiger Betri<strong>eb</strong> der Gotthard-Bergstrecke<br />
Die Eröffnung des Gotthard-<br />
Basistunnels (GBT) Ende 2016<br />
wird die Verkehrsströme naschhaltig<br />
verändern, weil die meisten<br />
Reisenden die schnellen GBT-Züge<br />
nutzen werden. Das Bundesamt für<br />
Verkehr (BAV) hat Anfang Juli 2014<br />
entschieden, dass die SBB auch<br />
weiterhin die Gotthard-Bergstrecke<br />
betreibt. Das Unternehmen<br />
muss dabei die betri<strong>eb</strong>swirtschaftlichen<br />
Rahmenbedingungen<br />
berücksichtigen. Die jetzige Fernverkehrskonzession<br />
enthält eine<br />
stündliche Verbindung über den<br />
Berg; bei ihrer Erneuerung Ende<br />
2017 wird das BAV festlegen, ob<br />
der Betri<strong>eb</strong> auf der Bergstrecke als<br />
Regionalverkehr mit Abgeltungsanspruch<br />
an Bund und Kantonen<br />
gilt. Auch SBB Historic, die Stiftung<br />
für das historische Erbe der SBB,<br />
engagiert sich in der Vermarktung<br />
der Gotthard-Bergstrecke. Sie<br />
wird Ende 2016 mit historischen<br />
Fahrten die Eröffnung des GBT<br />
begleiten und will ab Ostern 2017<br />
als Bahnerl<strong>eb</strong>niswelt Gotthard den<br />
Betri<strong>eb</strong> auf der Bergstrecke mit<br />
historischen Fahrten, wechselnden<br />
Ausstellungen in ihrem Depot<br />
Erstfeld und speziellen Führungen<br />
weiterl<strong>eb</strong>en lassen.<br />
Kraftstoffein sparung bei Rangierlokomotiven<br />
Mit einer Start-Stopp-Automatik will<br />
DB Schenker Rail den Kraftstoffverbrauch<br />
seiner rund 300 Rangierlokomotiven<br />
Baureihe 294 um rund<br />
10 % senken. Mitte 2014 Jahres<br />
wurde ein Prototyp eing<strong>eb</strong>aut.<br />
612 112 (2014) Heft 10
<strong>Bahnen</strong> Nachrichten<br />
Schienenverschleiß bei SBB<br />
Die SBB-Division Infrastruktur muss<br />
in den nächsten Jahren erh<strong>eb</strong>lich<br />
in die Erneuerung von Gleisen und<br />
Weichen investieren. Der Nachholbedarf<br />
Stand 2013 hat sich gegenüber<br />
dem Vorjahr weiter erhöht und<br />
beträgt jetzt 900 Gleiskilometer, das<br />
sind 12 % des Bestandes. Während<br />
bisher die Güterzüge mit ihren hohen<br />
Radsatzlasten als maßg<strong>eb</strong>liche<br />
Verschleißursache galten, hat man<br />
jetzt auch die Geschwindigkeiten<br />
sowie die Beschleunigungs- und<br />
Bremskräfte im Visier. Deshalb sollen<br />
die Trassennutzungsentgelte umgestaltet<br />
werden, indem als Parameter<br />
nicht mehr nur Zugmasse und<br />
Fahrstrecke gelten, sondern auch<br />
die Zuggattung und dabei ein Verschleißfaktor.<br />
Erste Hochrechnungen<br />
ergaben Entlastung für Güter- und<br />
Mehrbelastung für Personenzüge<br />
und bei diesem wiederum für Regional-<br />
und besonders S-<strong>Bahnen</strong>.<br />
Fahrleitungsfahrzeuge für SBB<br />
SBB Infrastruktur beschafft für<br />
rund 100 Mio. CHF bei Harsco<br />
Rail, Eastwood (UK), 59 neue<br />
schnellfahrende Fahrzeuge für<br />
Fahrleitungsbau und -instandhaltung.<br />
Sie sollen von März 2016 bis<br />
September 2017 <strong>aus</strong>geliefert und<br />
in der ganzen Schweiz für Neubau<br />
Brücken bei der DB<br />
Der DB gehören in ihrem Netz rund<br />
25 000 Brücken. Davon sind 9 200<br />
älter als 100 Jahre und knapp drei<br />
Viertel haben größere Schäden,<br />
die aber die Standsicherheit nicht<br />
und Instandhaltung von Fahrleitungsanlagen<br />
eingesetzt werden.<br />
Sie ersetzen ältere Fahrzeuge der<br />
Fahrleitungsdienste und schaffen<br />
Zusatzkapazitäten, die durch<br />
stetig zunehmende Bau- und<br />
Instandhaltungsarbeiten auf dem<br />
Netz entstehen. Auch können sie<br />
gefährden. Ein Teil der Gewölb<strong>eb</strong>rücken<br />
<strong>aus</strong> Granit ist älter als 130 Jahre,<br />
was aber dank Ausbesserungen<br />
keine Probleme macht. Stahlträgerbrücken<br />
sind jedoch heikler, weil der<br />
bei Störungen schneller intervenieren.<br />
Die Bestellung folgt<br />
einer Option <strong>aus</strong> der Vergabe der<br />
Erhaltungsfahrzeuge für Gotthardund<br />
Ceneri-Basistunnel, was bei<br />
Technik, Projektmanagement,<br />
Schulung, Ersatzteilbevorratung<br />
und Instandhaltung vorteilhaft ist.<br />
Werkstoff nach 100 Jahren ermüdet.<br />
2013 hat die DB 41 Mio. EUR in die<br />
Instandhaltung und 359 Mio. EUR in<br />
Neubau, Erneuerung oder wesentliche<br />
Verbesserungen investiert.<br />
Ausrüstung für Logistikzentrum in der Türkei<br />
Die Türkische Staatsbahn-Gesellschaft<br />
TCDD im Nordwesten der<br />
Türkei das Logostikzentrum Hasanbey<br />
in Betri<strong>eb</strong> genommen, das<br />
auf 540 000 m 2 Fläche mit 6,5 km<br />
langen Lade- und Entladezonen<br />
auf 20 km Gleis 1,4 Mio. t/a<br />
Güter umschlagen. Dazu hatte<br />
Siemens 2012 den Auftrag<br />
für Lieferung, Installation und<br />
Inbetri<strong>eb</strong>nahme von Signalsystem,<br />
elektronischen Stellwerken,<br />
Zugortungssystem, LED-Signalen<br />
und Weichenantri<strong>eb</strong>en bekommen<br />
sowie für die Lieferung der<br />
Energieverteilungsanlagen einschließlich<br />
unterbrechungsfreier<br />
Versorgungs<strong>aus</strong>rüstung.<br />
Elektroflugzeug<br />
Airbus hat ein Zweisitzer-Sportflugzeug<br />
E-Fan vorgestellt, das nur<br />
mit Energie <strong>aus</strong> Batterien fliegt.<br />
Die beiden Mantelpropeller-Tri<strong>eb</strong>werke<br />
sitzen seitlich am Rumpf.<br />
Elektromotoren im Fahrwerk besorgen<br />
die Bewegungen auf dem<br />
Vorfeld und das Beschleunigen bis<br />
etwa 60 km/h, was die Startgeräusche<br />
mindert. Die Serienproduktion<br />
soll 2017 beginnen. Bis 2030<br />
will Airbus elektrisch betri<strong>eb</strong>ene<br />
112 (2014) Heft 10<br />
Regionalflugzeuge mit 60 bis 90<br />
Sitzplätzen bauen.<br />
TABELLE<br />
Kenndaten Airbus E-Fan.<br />
Länge<br />
Masse<br />
Leistung<br />
Schub<br />
Abh<strong>eb</strong>egeschwindigkeit<br />
Reisegeschwindigkeit<br />
Höchstgeschwindigkeit<br />
Flugdauer<br />
m<br />
kg<br />
kW<br />
kN<br />
km/h<br />
km/h<br />
km/h<br />
h<br />
≈7<br />
500<br />
60<br />
1,5<br />
110<br />
160<br />
220<br />
≤1<br />
Elektroflugzeug E-Fan (Foto: Airbus).<br />
Elektromobilität Nachrichten<br />
613
Nachrichten Energie und Umwelt<br />
Energiezähler auf<br />
Tri<strong>eb</strong>fahrzeugen<br />
in der Schweiz<br />
SBB Infrastruktur will beim<br />
<strong>Bahnen</strong>ergi<strong>eb</strong>edarf von P<strong>aus</strong>chalpreisen<br />
auf Abrechnung<br />
nach tatsächlich entnommenen<br />
Energiemengen übergehen.<br />
Dazu sollen die elektrischen<br />
Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge mit Zählern <strong>aus</strong>gerüstet<br />
werden.<br />
DC- statt AC-H<strong>aus</strong>haltsnetz<br />
Eine Modelluntersuchung am<br />
Beispiel eines Einfamilienh<strong>aus</strong>es<br />
mit einem Zweipersonenh<strong>aus</strong>halt<br />
mit 2 600 kWh/a elektrischem<br />
Energi<strong>eb</strong>edarf hat erg<strong>eb</strong>en, dass<br />
ein DC-Niederspannungsnetz<br />
Vorteile gegenüber konventionellem<br />
AC-Netz hätte. Hauptursache<br />
ist, dass die meisten Gerätekomponenten<br />
heute mit DC arbeiten<br />
und somit viele AC/DC-Umwandlungen<br />
vermieden würden. Der<br />
Ersatz der vielen Kleintransformatoren<br />
durch DC-Steller würde<br />
beträchtliche Kupfermengen<br />
sparen. Bei DC-Nennspannung<br />
400 oder sogar 600 V ließen sich<br />
Fotovoltaikanlagen und Speicher<br />
für deren Energieüberschuss<br />
wirtschaftlicher anbinden.<br />
Quelle: Bulletin SEV/VSE 105 (2014),<br />
Nr. 8, S. 36–39.<br />
Nachrichten Personen<br />
Horst Stuchly gestorben<br />
Am 11. August 2014 verstarb<br />
im Alter von 73 Jahren Dipl.-Ing.<br />
Horst Stuchly, zuletzt Präsident<br />
des Eisenbahn-Bundesamtes.<br />
Horst Stuchly wurde 1940 in<br />
Radibor g<strong>eb</strong>oren, machte sein<br />
Abitur in Königstein/Taunus und<br />
studierte anschließend an der TU<br />
Darmstadt Bauingenieurwesen.<br />
1967 wurde er Bundesbahn-<br />
Baureferendar, legte 1969 die<br />
Große Staatsprüfung ab und trat<br />
anschließend als Bundesbahn-<br />
Bauassessor in den Dienst der<br />
Deutschen Bundesbahn (DB).<br />
Nach Tätigkeiten im Bundesbahn-<br />
Betri<strong>eb</strong>samt Darmstadt und bei<br />
der Bundesbahndirektion Frankfurt<br />
(Main) wurde er Leiter des<br />
Bundesbahn-Betri<strong>eb</strong>samtes Siegen<br />
und kam danach als Dezernent<br />
zur Zentralstelle für Betri<strong>eb</strong>swirtschaft<br />
und Datenverarbeitung<br />
der DB (ZfB) in Frankfurt (Main).<br />
Darauf folgte eine Tätigkeit als<br />
wissenschaftlicher Mitarbeiter in<br />
der Bauabteilung der Zentrale<br />
Hauptverwaltung der DB (Z HVB)<br />
Frankfurt(Main) und Mitglied im<br />
Projekt Unternehmensplanung.<br />
Anschließend war er in der Neubauabteilung<br />
der Bundesbahndirektion<br />
Köln als Dezernent für<br />
Planung und Bau der S-Bahn Köln<br />
verantwortlich. 1982 kam er wieder<br />
zur ZfB in Frankfurt(Main), in<br />
der er zunächst im Projekt Integriertes<br />
Transportsteuersystem (ITS)<br />
mitarbeitete, danach Leiter der<br />
Projektabteilung IST und ab 1984<br />
Leiter der Abteilung Planung und<br />
Steuerung der Rechenzentren der<br />
DB wurde.<br />
Im Jahre 1985 wechselte Horst<br />
Stuchly als Hauptabteilungsleiter<br />
„Übergreifende Bauwirtschaft<br />
und -technik, Vermessungswesen<br />
und bautechnische EDV-Angelegenheiten“<br />
in die Z HVB Frankfurt<br />
(Main), in der er 1990 zum Leiter<br />
des Bereichs Fahrwegtechnik<br />
der DB ernannt und nach einer<br />
im Jahre 1992 als Vorstufe zur<br />
Bahnreform erfolgten Neuorganisation<br />
der DB und Deutschen<br />
Reichsbahn (DR) Leiter des Bereichs<br />
Fahrwegtechnik bei beiden<br />
<strong>Bahnen</strong> wurde. Im Zuge der<br />
Bahnreform wurde Horst Stuchly<br />
am 1. Januar 1994 zum Präsidenten<br />
des zu diesem Zeitpunkt neu<br />
geschaffenen Eisenbahn-Bundesamtes<br />
(EBA) in Bonn ernannt und<br />
nach fast zehnjähriger Tätigkeit in<br />
dieser Funktion im Jahre 2003 in<br />
den Ruhestand verabschiedet.<br />
In einer ganzen Reihe wichtiger<br />
Projekte sowie in hohen<br />
bautechnischen Führungspositionen<br />
hat sich Horst Stuchly bei der<br />
DB große Verdienste erworben,<br />
die Zusammenführung der beiden<br />
deutschen <strong>Bahnen</strong> tatkräftig<br />
mitgestaltet und schließlich<br />
entscheidend dazu beigetragen,<br />
dass die hoheitlichen Aufgaben<br />
der DB und DR in kurzer Zeit und<br />
ohne große Probleme auf das<br />
EBA übergehen konnten.<br />
Als Bereichsleiter Fahrwegtechnik<br />
war Horst Stuchly auch<br />
einige Jahre für die technische<br />
Zusammenarbeit der europäischen<br />
<strong>Bahnen</strong> im Internationalen<br />
Eisenbahnverband (UIC)<br />
sowie im Direktionskomitee des<br />
Forschungs- und Versuchsamtes<br />
(ORE) der UIC erfolgreich tätig<br />
und mit seinen <strong>aus</strong>gezeichneten<br />
eisenbahntechnischen Kenntnissen<br />
und Erfahrungen als Kooperationspartner<br />
hoch geschätzt.<br />
Peter Molle<br />
614 112 (2014) Heft 10
Medien Nachrichten<br />
Handbücher<br />
GVE (Hrsg.): European Rail<br />
Timetable<br />
(Eisenbahnkursbuch Europa)<br />
Ausgabe Sommer 2014.<br />
Englische Sprache. Berlin: GVE,<br />
2014; ca. 700 S.; 16 cm x 24 cm,<br />
ca. 440 g, Softcover; 25,80 EUR;<br />
ISSN 1748 0817-06.<br />
Unter neuem Her<strong>aus</strong>g<strong>eb</strong>er<br />
und von den erfahrenen<br />
Redakteuren des ehemaligen<br />
Her<strong>aus</strong>g<strong>eb</strong>ers Thomas Cook jetzt<br />
als Selbständige bearbeitet gibt<br />
es wieder einen European Rail<br />
Timetable, das Kursbuch Europa,<br />
und zwar als einziges Kompaktkursbuch.<br />
Es enthält für alle wichtigen<br />
Strecken in Deutschland<br />
und ganz Europa die Zug- und<br />
Fähr-Fahrpläne; der deutsche<br />
Teil umfasst rund 80 Seiten in<br />
platzsparender Darstellung für<br />
alle Fernverkehrsstrecken und<br />
wichtige Regionallinien.<br />
Im allgemeinen Teil gibt es<br />
wie früher Informationen über<br />
internationale Fahr<strong>aus</strong>weise sowie<br />
eine länderspezifische Übersicht<br />
zu Bahn- und Busreisen, Währungen,<br />
Visabestimmungen, Telefonbenutzung,<br />
Tourist-Informationszentren<br />
und Botschaften. Als<br />
Zugabe sind dieses Mal auf rund<br />
60 Seiten noch weltweite Fahrpläne<br />
außerhalb Europas enthalten.<br />
Zunächst versuchsweise gibt es<br />
für je 23,80 EUR auch monatlich<br />
fortgeschri<strong>eb</strong>ene Ausgaben.<br />
Baubetri<strong>eb</strong>splanung, Betra und LA<br />
14.10.2014 Fahren und bauen im<br />
Berlin<br />
Eisenbahnverkehr<br />
Grundlagen des Eisenbahnrechts<br />
15.-16.10.2014 inklusive TEIV<br />
Berlin<br />
Einführung in ETCS<br />
16.-17.10.2014 European Train Control System –<br />
Berlin<br />
das einheitliche europäische<br />
Zugsteuerungs- und<br />
Zugsicherungssystem<br />
Innovative Fahrzeugakustik heute<br />
23.-24.10.2014<br />
Dresden<br />
Asset Life Cycle Management – ISO 55000<br />
29.-30.10.2014 Einfluss der neuen Norm ISO 55000<br />
München auf das Management Ihrer technischen<br />
und baulichen Sachanlagen<br />
Vergabe von Bauleistungen rechtssicher handhaben<br />
30.10.2014 Ein Seminar für Auftragg<strong>eb</strong>er<br />
Berlin<br />
und Auftragnehmer<br />
Ausgewählte Probleme bei Schallpegelmessungen<br />
und -beurteilungen im Umweltbereich<br />
04.11.2014<br />
Berlin<br />
Immissionsprognosen nach TA Lärm<br />
05.11.2014 Optimieren Sie Ihre<br />
Berlin<br />
Vorgehensweise!<br />
Normgerechtes Anwenden und Beurteilen von<br />
zerstörungsfreien Prüfverfahren<br />
28.-29.10.2014 in Zusammenarbeit mit der<br />
Berlin<br />
Deutschen Gesellschaft für<br />
Zerstörungsfreie Prüfung e.V.<br />
H<strong>aus</strong> der Technik am Alexanderplatz<br />
Karl-Li<strong>eb</strong>knecht-Str. 29, 10178 Berlin<br />
Fon: +49 30 3949-3411, Fax: -3437<br />
E-Mail: h.cramer-jekosch@hdt-essen.de<br />
Internet: www.hdt-eisenbahn.de<br />
Schwingungsanalyse – Interpretation der Erg<strong>eb</strong>nisse<br />
von Schwingungsberechnungen und -messungen<br />
28.-29.10.2014 Pl<strong>aus</strong>ibilität prüfen, physikalische<br />
Essen<br />
Zusammenhänge erkennen,<br />
112 (2014) Heft 10 Resultate interpretieren,<br />
Schlussfolgerungen ziehen<br />
615
Impressum<br />
5. und<br />
6. März<br />
2015<br />
7.<br />
Fachtagung<br />
Diesen Termin<br />
sollten Sie sich merken:<br />
5. und 6. März 2015<br />
Programm und Information<br />
unter www.acrps.info<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 />
Her<strong>aus</strong>g<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 in der<br />
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 />
Prof. Dr.-Ing. Peter Gratzfeld, Sprecher der Institutsleitung, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut<br />
für Fahrzeugsystemtechnik, Lehrstuhl für Bahnsystemtechnik, Karlsruhe<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 und<br />
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,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, 80636 München, Deutschland,<br />
Fon: +49 89 203 53 66-0, Fax: -99, Internet: 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, 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, E-Mail: weingarten@di-verlag.de<br />
Anzeigenverwaltung:<br />
Brigitte Krawczyk, Fon: + 49 89 203 53 66-12, Fax: -99, E-Mail: krawczyk@di-verlag.de<br />
Satz und Layout:<br />
Carolin Sehnem, DIV Deutscher Industrieverlag GmbH<br />
Herstellung:<br />
Dipl.-Ing. Annika Seiler, DIV Deutscher Industrieverlag GmbH<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, 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 />
Einzel<strong>aus</strong>gabe 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 über jede Buchhandlung oder direkt an den Verlag.<br />
Abonnements-Kündigungen 8 Wochen zum Ende des Kalenderjahres.<br />
Mikrofilm<strong>aus</strong>gaben 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 />
616
Termine<br />
Messen, Tagungen, Fach<strong>aus</strong>stellungen<br />
APTA Annual Meeting and Expo 2014<br />
12.-15.10.2014 American Public Transportation Association<br />
Houston (USA) Fon: +1 202 496-4839,<br />
E-Mail: aatkins@apta.com,<br />
Internet: www.apta.com<br />
24. International Railway Safety Council – IRSC 2014<br />
12.-17.10.2014 Deutsche Bahn AG<br />
Berlin (DE) Fon: +49 30 29764448<br />
E-Mail: info@irsc2014.org,<br />
Internet: www.irsc2014.org<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 />
Workshop Eisenbahnsicherheitsrecht<br />
04.11.2014 F/E/R – Forschungsstelle EisenbahnRecht<br />
Dortmund (DE) Fon: +49 221 3984087,<br />
Fax: +49 176 3361004909,<br />
E-Mail: info@f-e-r.org,<br />
Internet: www.f-e-r.org<br />
European Rail Summit<br />
04.-05.11.2014 Railway Gazette<br />
Brüssel (BE) Fon: +44 208 652-5200,<br />
E-Mail: info@railwaygazette.com,<br />
Internet: www.railwaygazette.com<br />
10. Eisenbahn Forum<br />
05.-06.11.2014 Balfour Beatty Rail GmbH<br />
Köln (DE) Fon: +49 89 41999-0, Fax: -270,<br />
E-Mail: info.de[at]bbrail.com,<br />
Internet: www.bbrail.de<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 />
Nicht mit dem Strom schwimmen – mit dem Strom fahren!<br />
60 Jahre Professur <strong>Elektrische</strong> <strong>Bahnen</strong><br />
07.11.2014 Technische Universität Dresden<br />
Dresden (DE) Fon: +49 351 463-36730, Fax: -36825,<br />
E-Mail: E<strong>Bahnen</strong>@mailbox.tu-dresden.de,<br />
Internet: www.e-vs.de<br />
7. Fachtagung More drive 2014 – Wie umweltschonend<br />
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 />
moredrive/Call_for_paper.pdf<br />
Security im Schienenverkehr – Sicherheitsgefühl vs. Technik<br />
17.-18.11.2014 IZBE e.V.<br />
Fon: +49 351 4-7698-57, Fax: -519675,<br />
E-Mail: meyer@izbe.eu,<br />
Internet: www.izbe.eu<br />
IZBE/VDE-Fachtagung – <strong>Elektrische</strong> Fahrzeugantri<strong>eb</strong>e<br />
und –<strong>aus</strong>rüstungen<br />
04.-05.12.2014 IZBE e.V. / VDE/ETG-Fachbereich A2<br />
Dresden (DE) Fon: +49 351 4-769857, Fax: -519675,<br />
E-Mail: info@izbe.eu,<br />
Internet: www.vde.com<br />
17. Jahrestagung Eisenbahn-Sachverständige<br />
mit Präsentations<strong>aus</strong>stellung<br />
24.-25.02.2015 DVV Media Group GmbH<br />
Fulda (DE) c/o punktgenau GmbH<br />
Fon: +49 040 23714-470, Fax: -471,<br />
E-Mail: eurailpress-events@dvv-media.com,<br />
Internet: www.eurailpress.de<br />
7. Fachtagung acrps 2015<br />
05.-06.03.2015 IZBE e.V.<br />
Leipzig (DE) Fon: +49 351 4-7698-57, Fax: -519675,<br />
E-Mail: meyer@izbe.eu,<br />
Internet: www.izbe.eu<br />
Rail-Tech 2015<br />
17.-19.03.2015 EUROPOINT<br />
Utrecht (NL) Fon: +31 30 69-81800, Fax: -17394,<br />
E-Mail: info@rail-tech.com,<br />
Internet: www.rail-tech.com
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Vorname, Name des Empfängers<br />
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Land, PLZ, Ort<br />
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97091 Würzburg<br />
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Wahrung der Widerrufsfrist genügt die rechtzeitige Absendung des Widerrufs oder der Sache an den Leserservice <strong>eb</strong>, Postfach<br />
9161, 97091 Würzburg.<br />
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Ort, Datum, Unterschrift<br />
PAEBAH2014<br />
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dass ich vom DIV Deutscher Industrieverlag oder vom Vulkan-Verlag per Post, per Telefon, per Telefax, per E-Mail, nicht über interessante, fachspezifische Medien und Informationsang<strong>eb</strong>ote informiert und beworben werde.<br />
Diese Erklärung kann ich mit Wirkung für die Zukunft jederzeit widerrufen.
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