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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 />

softcover with interactive e-book (read-online access)<br />

ISBN: 978-3-8356-7257-4<br />

Price: € 64,–<br />

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

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Date, signature<br />

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 />

Be<br />

DIV Deutscher Industrieverlag GmbH<br />

Arnulfstraße 124<br />

80636 München<br />

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Kirstin Sommer<br />

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

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

Elektrotechnik<br />

im Verkehrswesen<br />

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Telefax: +49 89 203 53 66-99<br />

E-Mail: sommer@di-verlag.de<br />

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


<strong>eb</strong> – Das Fachmagazin<br />

für den Bahnprofi<br />

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Tri<strong>eb</strong>fahrzeuge, Fahrzeug<strong>aus</strong>rüstung, Infrastruktur und<br />

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Vorteilsanforderung per Fax: +49 Deutscher 931 Industrieverlag / 4170-494 GmbH | Arnulfstr. oder 124 abtrennen | 80636 München und im Fensterumschlag einsenden<br />

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Alle Preise sind Jahrespreise und verstehen sich inklusive Mehrwertsteuer. Nur wenn ich nicht bis 8 Wochen<br />

vor Bezugsjahresende kündige, verlängert sich der Bezug zu regulären Konditionen um ein Jahr.<br />

Firma/Institution<br />

Vorname, Name des Empfängers<br />

Straße / Postfach, Nr.<br />

Land, PLZ, Ort<br />

Antwort<br />

Leserservice <strong>eb</strong><br />

Postfach 91 61<br />

97091 Würzburg<br />

Telefon<br />

E-Mail<br />

Branche / Wirtschaftszweig<br />

Telefax<br />

Widerrufsrecht: Sie können Ihre Vertragserklärung innerhalb von zwei Wochen ohne Angabe von Gründen in Textform (z.B.<br />

Brief, Fax, E-Mail) oder durch Rücksendung der Sache widerrufen. Die Frist beginnt nach Erhalt dieser Belehrung in Textform. Zur<br />

Wahrung der Widerrufsfrist genügt die rechtzeitige Absendung des Widerrufs oder der Sache an den Leserservice <strong>eb</strong>, Postfach<br />

9161, 97091 Würzburg.<br />

✘<br />

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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