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Bahnstrom - wie funktioniert eine Oberleitung

22 Jun
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Ende des 19. Jahrhunderts erzeugte der Unternehmer Werner Siemens mit Generatoren erstmals Strom. Damit wurde die Idee elektromotorischer Antriebe mehr als nur eine Spielerei. Die Geschwindigkeit der Fahrmotoren konnte zudem geregelt werden.
Bei der Anfahrt sowie auf Steigungen hatten die Motoren die höchste Zugkraft und zeigten sich günstig im Betrieb. Anfangs wurde eine Bodenschiene benutzt, dann kam die Oberleitung, die weniger gefährlich war. Ein Stangenabnehmer nahm den Strom oben ab. Siemens entwickelte Bügelstromabnehmer, die vom Fahrdraht nicht absprangen. 1903 fuhr in San Francisco der erste Stadtbahnzug mit vier Eisenbahntriebwagen und je zwei Scherenbügelstromabnehmern an der Oberleitung.

Das 20. Jahrhundert brachte die Drehstromaschinen und die Wechselstrom-Antriebe. Die heutigen Hochgeschwindigkeitszüge nutzen seit Mitte des 20. Jahrhunderts den Halbscherenstromabnehmer. Heute fahren die Züge in Deutschland mit Einphasenwechselstrom, 15 kV Spannung und 16,7 Hz aus einem eigenen Netz.

Andere Spannungen eher selten
Ein paar Betriebe gibt es heute noch mit anderen Spannungen bei den Oberleitungen. Die Parkeisenbahn Plauen besitzt eine 220 V Oberleitung. Die Trossinger Eisenbahn und die Flachstrecke der Oberweißbacher Bergbahn haben 600 V. Stadtbahnen in einigen Städten sowie die Albtalbahn, Oberrheinische Eisenbahn, Rhein-Haardtbahn nutzen die 750 V Oberleitung. Die Buckower Kleinbahn fährt mit 800 V und die Extertalbahn mit 1.500 V, Aachen - Lüttich hat 3.000 V.
Die Ammergaubahn hat 5.000 V und 15 und 16 Hz. Alles andere in Deutschland hat 15.000 Volt und ist seit 1995 von 16 ⅔ Hz auf, 16,6 Hz angehoben. Eine Ausnahme ist die Rübelandbahn mit 25.000 V und 50 Hz in Deutschland.

Aufbau und Funktion der Oberleitung


 Die Fahrleitung ist an einem Tragseil mit Hängern befestigt. Die Ausleger der Fahrleitungsmasten tragen das Tragseil, das mit einem Durchhang von Mast zu Mast führt. Der Fahrdraht soll möglichst wenig Durchhang haben und parallel der Schienenoberkante verlaufen. Die zulässige Höchstgeschwindigkeit auf der Strecke ist wichtig bei der Konstruktion der Fahrleitung. Der Fahrdraht liegt in der Regel in 5,50 m Höhe über der Schienenoberkante (SO). An Bahnübergängen muss er mindestens 5,70 m über SO geführt werden. Die geringste zulässige Höhe ist 4,95 m.

Das Stromabnehmerschleifstück soll gleichmäßig verschlissen werden, so wird der Fahrdraht +/- 40 cm im Zickzack geführt. Das erreicht man durch abwechselnd lange und kurze Mastausleger auf einer geraden Strecke. Die Funktionsfähigkeit wird gewährleistet im Bereich von -30 bis +40 Celsius. Der Fahrdrahtverlauf darf bei Seitenwind auch nicht über den Stromabnehmerbereich abgetrieben werden und er muss Belastungen durch Eis, Schnee oder Vögel standhalten.

Der Fahrdraht hat seitlich zwei Rillen zur besseren Befestigung (Rillenfahrdraht). Er besteht normalerweise aus reinem Kupfer oder mit geringem Cadmium- oder Silber- oder auch Magnesiumanteil, damit er zugfester ist. Er kann zur Verstärkung der Zugfestigkeit eine Seele aus Stahldraht neben dem Kupfermantel enthalten. Man hat bei gestiegenen Kupferpreisen Experimente mit Aluminium- und Stahldrähten durchgeführt, die aber nicht befriedigend verliefen. In Tunneln werden neuerdings Rillenfahrdrähte in Aluminiumprofilen fixiert (Stromschienenoberleitung). Damit wird die Bauhöhe verringert und höhere Steifigkeit erreicht. Das nutzt man derzeit in Tunneln oder Baustellen.

Die Deutschen Bahn verwendet meist Stahlmaste als Oberleitungsmaste. Stahlbetonmasten aus Schleuderbeton verwendet man mehr für die Neubaustrecken. Der Fahrdraht hängt heute an einem Ausleger, der N-förmig ausgebildet ist. Er muss stets straff gespannt sein, deshalb erfolgt die Abspannung über eine Rolle und ein Seil mit einem Gewicht. Neben der Oberleitung können noch weiter Leitungen befestigt sein.

Wie gefährlich ist die Oberleitung?


  Unfälle mit Elektrizität sind gefährlich und mit Hochspannung meist tödlich. So sind besondere Vorsichtsmaßnahmen angebracht. Bei elektrischen Anlagen sind immer auch Erdungsleitungen vorgeschrieben, die zu hohe Spannungen verhindern sollen. Die Pankower Zeitung hat sich dazu mit interessanten Informationen und Skizzen geäußert: Vorsicht Bahnstrom, Lebensgefahr! Dazu gibt es eine informative Aufklärung der Lokalzeit aus Köln. Die Deutsche Bahn klärt in ihrem oben gezeigten Video  im Rahmen der Sicherheitskampagne "Wir wollen, dass du sicher ankommst" ebenfalls auf

Personen, die an den Anlagen mit Oberleitung arbeiten, müssen besonders geschützt sein. Solange nicht abgeschaltet wurde, muss man annehmen, dass die aktiven Teile Spannung führen, es sei denn, sie sind sichtbar bahngeerdet und mit einem Rückleiter kurzgeschlossen, sodass die Arbeiten freigegeben werden können.
Aktive Teile sind bei den Oberleitungsanlagen neben dem Fahrdraht und den Oberleitungsstromschienen, die Tragseile sowie die Quertragwerke und die Abspannungen, Rohrausleger, weitere Teile der Oberleitungsstützpunkte, dazu Speiseleitungen und Isolatoren. Die Anlagen sind gegen Wiedereinschalten zu sichern. Vor allem bei herunterhängenden Drähten ist äußerste Vorsicht geboten. Die Maßnahmen und vor allem die entsprechenden Sicherheitsabstände bei Fahrleitungsanlagen sind hier beschrieben und unbedingt einzuhalten. Der Abstand zu Spannung führenden Teilen von 3 Metern ist einzuhalten, bei Rettungsmaßnahmen 1,50 Meter.

In der Elektrotechnik gibt es fünf Sicherheitsregeln:
  • Abschalten
  • Sichern gegen Wiedereinschalten
  • Prüfen der Spannungsfreiheit
  • Bahnerden: die abgeschaltete Oberleitung kann eine Restspannung bis zu 7.000 Volt führen
  • Sicherheitsabstand zu benachbarten Spannung führenden Teilen einhalten

Wer sich noch intensiver mit der Geschichte, der Elektrizität und der Oberleitung beschäftigen möchte, dem sei ein sehr lebendiger, langer Artikel aus der Schweiz empfohlen: Das Dach der Eisenbahn.

Ein schönes Video ist das Geheimnis der Oberleitung auf YouToube.

Sponsored Post der Deutschen Bahn AG im Rahmen der Sicherheitskampagne "Wir wollen, dass du sicher ankommst."
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