Oberstrombegrenzung

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Oberstrombegrenzung ist eine Limitierung des maximalen Stroms, den elektrische Lokomotiven (E-Loks) im Speisebereich eines Unterwerkes aufnehmen dürfen. Da die Oberleitungsspannung (bei der DB AG 15 kV) innerhalb zulässiger Toleranzen als konstant angesehen werden darf, wird mit der Oberstrombegrenzung auch die maximale Leistung limitiert, die die E-Loks in Traktionsenergie umsetzen können.

Als Oberstrom wird dabei der von einem elektrischen Zug insgesamt aus der Oberleitung über den Stromabnehmer aufgenommene Strom bezeichnet, der der Primärseite des Haupttransformators zugeführt wird.[1]

Realisierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In E-Loks älterer Bauart musste die maximale Stromaufnahme vom Triebfahrzeugführer am Amperemeter überwacht werden. Näherte sich die Stromaufnahme der Oberstromgrenze, hatte er den Regler herunterzufahren. Bei einigen Fahrzeugen kann der Triebfahrzeugführer heute die Oberstromgrenze in den Bordcomputer eingeben. In Deutschland gibt die Linienzugbeeinflussung auf Neu- und Ausbaustrecken größere Geschwindigkeiten frei. In beiden Fällen überwacht die Fahrzeugtechnik selbsttätig die Einhaltung der Oberstromgrenze.

Auswirkungen des Oberstromes[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Betriebliche Auswirkungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Begrenzung der maximalen Energieumsetzung beeinflusst das Beschleunigungs- oder Anfahrverhalten der Züge, da dafür die meiste Energie verbraucht wird. Die Oberstrombegrenzung limitiert auch die maximale Geschwindigkeit des Zuges. Diese Höchstgeschwindigkeit hängt von der absoluten Stromobergrenze sowie der Zuglast, den Neigungsverhältnissen, dem Gleisbogenradius oder dem Wind ab. D. h. dass die Züge langsamer anfahren und ggf. langsamer weiterfahren und damit die Gleis- und Streckenabschnitte länger belegen.

Andererseits helfen Oberstrombegrenzungen, dass bei Fahrten zu vieler E-Loks nicht der gesamte Speisebereich wegen Überlastung abgeschaltet werden muss. Eine Abschaltung hätte zur Folge, dass im Speisebezirk kurzzeitig gar keine Züge mehr verkehren könnten, egal welche E-Lok letztendlich zur Überschreitung des maximalen Speisestroms des Unterwerkes beigetragen hat.

Induktive und kapazitive Beeinflussung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Stromstärke, die durch Speise- und Oberleitung sowie Schienen und Erdreich (als Rückstrom) fließt, beeinflusst kapazitiv und induktiv in der Nähe verlaufende Freileitungen und Kabel. Dies kann z. B. bei Fernmeldeleitungen und -kabeln zur Störung der energieschwachen Fernmeldeströme führen, also zur Störung deren Übertragung. Das betrifft Telefon-, TV-, Funk-, Mobiltelefon-, Daten- u. a. Verbindungen.

Regelbegrenzung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zweck[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der Maximalstrom wird für die einzelnen Bahnstrecken konkret definiert. Ausgangspunkt ist dabei die maximal gewünschte Leistung für die Züge auf dieser Strecke, die sich aus der Höchstgeschwindigkeit, der Maximallast, den Neigungs- und Kurvenverhältnissen u. a. ergibt. Grundsätzlich gilt, je höher der maximale Traktionsstrom ist, desto höher ist auch der Kurzschlussstrom des Systems. Sind der maximale Traktions- und Kurzschlussstrom damit bestimmt, sind die Anlagen und Bauteile der Bahnenergieversorgung, der Oberleitung, der Erdung und Rückstromführung entsprechend zu dimensionieren.

Parallel muss man die Beeinflussung von in der Nähe verlaufenden Fernmelde- und Steuerungsanlagen ableiten und deren Abschirmungswiderstände gegen induktive und kapazitive Beeinflussung durch den maximalen Traktions- und Kurzschlussstrom dimensionieren.

Oberstromklassen pro Zug bei der DB AG[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Oberstrombegrenzung im Netz der Deutschen Bahn (ohne S-Bahn-Strecken) liegt (Stand: 2000) bei 600 A. Auf den Neubaustrecken sind 1000 bis 1500 A zugelassen, auf Ausbaustrecken in der Regel 900 A.[2]

1 – bis 600 A für alle Züge (i. d. R. Personenzüge mit max. 160-200 km/h)

2 – bis 900 A für schnellfahrende Reisezüge (i. d. R. max. 160-230 km/h) und 600 A für alle übrigen

3 – bis 1200 A für schnellfahrende Reisezüge und 600 A für alle übrigen (Klasse 3 wird bei der DB AG z. Z. nicht genutzt - Stand 2007)

4 – bis 1500 A für schnellfahrende Reisezüge (i. d. R. max. 230-300 km/h) und 600 A für alle übrigen

5 – Oberstrombegrenzung in konkreten Sonderfällen

  • Dauernde Beschränkung des Oberstroms auf 400 A/Zug besteht auf den Strecken Ingolstadt–Donauwörth bei Umleitungsverkehr (Stand 2007)
  • In den S-Bahnnetzen der Regionen Rhein-Main, Stuttgart und München wurden für die Baureihe 420 1050 A/Zug freigegeben (Stand 2007).
  • auf den Bahnsteiggleisen des Bahnhofs Birkenwerder (b Berlin), die sowohl mit Fahrleitung als auch Stromschiene für die Berliner S-Bahn ausgerüstet sind, aufgrund der Einspeisung über einen Trenntrafo, dauerhaft auf 250 A.
  • in zeitlich begrenzten Ausnahmefällen (s. u.)

Art und Weise der Oberstrombegrenzung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Oberstrombegrenzung in zeitlich begrenzten Ausnahmefällen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Eine Oberstrombegrenzung wird außerdem notwendig, wenn

  • Arbeiten oder Störungen im Speisebezirk die volle Speisung nicht gewährleisten,
  • Unterwerke zu schwache Energieleistungswerte aufweisen oder
  • zu viele Abnehmer (E-Loks, elektrische Weichenheizungen, Zugvorheizungen u. a.) im Speisebezirk betrieben werden.

In solchen Fällen wird der Triebfahrzeugführer gesondert durch La-Einträge oder Befehle unterrichtet.

Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die im Rahmen der Elektrifizierung entstandenen Fahrleitungsanlagen des deutschen Bestandsnetzes waren für Oberströme von rund 400 A je Zug und Höchstgeschwindigkeiten von 140 bis 160 km/h ausgelegt. In der zweiten Hälfte der 1960er Jahre stieg für in Doppeltraktion verkehrende Güterzüge und die neuen Lokomotiven der Baureihe 103 der Leistungsbedarf deutlich an. Aus speisungstechnischen Gründen, zur Vermeidung der Beeinflussung signaltechnischer Anlagen sowie zur Schonung der neuen Hochleistungslokomotiven wurde der zulässige Oberstrom auf 600 A je Zug begrenzt.[2]

Zu den Olympischen Sommerspielen 1972 erstmals eingesetzte Triebzüge der Baureihe 420 benötigten als Langzug (drei gekuppelte Einheiten) 1050 A Oberstrom und erforderten umfangreiche Anpassungsmaßnahmen an den Fahrleitungsanlagen und Unterwerken.[2]

Die Neubaustrecke Wolfsburg–Berlin wurde für einen Oberstrom von 1500 A je Zug ausgelegt.[1] Nach einer im Jahr 2001 erfolgten Prüfung sollte die Oberstrombegrenzung auf den Neubaustrecken Mannheim–Stuttgart und Hannover–Würzburg auf 1500 A angehoben werden. Die Neubaustrecke Köln–Rhein/Main erlaubt ebenfalls 1500 A. Damit kann die volle Leistung der ICE-3-Triebzüge ausgeschöpft werden.[1]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c Elektrischer Betrieb bei der Deutschen Bahn im Jahr 2001. In: Elektrische Bahnen, Heft 1-2/2002, S. 17.
  2. a b c Elektrischer Betrieb bei der Deutschen Bahn im Jahr 2000. In: Elektrische Bahnen, Heft 1-2/2001, S. 12.