ISSN 0013-5437 // B 2580 // Jahrgang 118 // www.eb-info.eu 9 2020 • Teil- oder Vollausbau Lötschberg-Basistunnel • Reaktivierung Eisenbahnstrecken • Einsatz batteriebetriebener Tram-Train-Fahrzeuge im Vollbahnbereich • Erprobungs- und Vergleichsfahrten des Hybridtriebzuges EcoTrain • Frequenzstützung im Inselnetz Lötschberg durch virtuelle rotierende Massen
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325 Editorial 118 (2020) Heft 9 Neustart D ie lange Durststrecke aufgrund der COVID-19-Pandemie scheint zu Ende zu gehen, auch wenn zu Ende des Sommers die Fallzahlen wieder leicht steigen: Ab Herbst wagen sich die ersten Veranstalter von Fachtagungen und Konferenzen, geplante Veranstaltungen auch wieder als Präsenzveranstaltungen zu ermöglichen. Für die Themen, über die regelmäßig in der Zeitschrift eb – Elektrische Bahnen berichtet wird, bietet der November gleich drei Möglichkeiten, sich direkt weiterzubilden und mit Experten der Fachwelt zu treffen und auszutauschen, und zwar je eine Veranstaltung in der Schweiz, in Deutschland und in Österreich. In den letzten Monaten war das zumeist nur virtuell möglich, der persönliche Kontakt mit Gedankenaustausch war hingegen unmöglich und wurde von Vielen vermisst. Unter Berücksichtigung spezieller Hygienekonzepte an den Veranstaltungsorten sind diese Veranstaltungen nun wieder möglich. Man möchte den Organisatoren danken, dass sie dies ermöglichen und das bestehende Risiko einer erneuten Verschiebung auf sich nehmen. Den Anfang macht am 4. Novemver 2020 in Luzern (CH) die Bahntagung 2020 – Energie/Traktion und Automation/Digitalisierung, organisiert von electrosuisse. Es ist bereits die vierte Veranstaltung dieser Art. Unter der Tagungsleitung von Martin Aeberhard werden Keynotes im Plenum und anschließend die zwei Hauptthemen in separaten Sessions mit insgesamt 13 Vorträgen behandelt. Darunter sind die gegenwärtig aktuellen Themen Batterietriebzüge und Umrichter bei Bahnen, die auch in dieser Ausgabe der eb behandelt werden. Das zweite Sysmposium findet zwei Wochen später am 19. und 20. November 2020 in Dresden (DE) statt, welches im Zweijahresrhythmus von Rail.S (vormals IZBE) und des VDE/ETG-Fachbereichs A2 „Bahnen mit elektrischen Antrieben“ organisiert wird. Schwerpunkte sind auch batterieelektrische Züge und ihre Energieversorgung, der Energieträger Wasserstoff sowie ausgewählte Fahrzeugkomponenten und -systeme. Das Programm mit 16 Vorträgen wird mit einer Podiumsdiskussion zum Thema „Fahren mit Batterien – woher kommt der Strom?“ abgerundet. Die dritte Veranstaltung, der Kongress Fahrstromanlagen, findet eine Woche später am 26. und 27. November 2020 in Wien (AT) unter Leitung der Österreichischen Verkehrswissenschaftlichen Gesellschaft (ÖVG) in Kooperation mit den ÖBB statt. Bei dieser Zweitagesveranstaltung werden 17 Themen präsentiert, die das ganze Spektrum der Bahnenergieversorgung abdecken. Über die Veranstaltungen selbst wird die eb ausführlich berichten. Das eine oder andere Thema ist bereits als Aufsatz erschienen. Es ist geplant, dass die Themen der Konferenzen demnächst Gegenstand einer Veröffentlichung sein werden. Dass das Interesse an derartigen Veranstaltungen groß ist, zeigt auch die Resonanz bei der dann 10. Internationalen Konferenz acrps – a.c. rail power supply, die im März 2021 in Leipzig stattfinden wird. Bereits zwei Wochen nach Registrierungsstart haben sich deutlich mehr als 350 Teilnehmer angemeldet, das wohlgemerkt rund ein halbes Jahr vor dem Konferenztermin. Es bleibt zu hoffen, dass alle Konferenzen so wie geplant stattfinden können. Dass es genug Interessenten gibt, steht nicht in Zweifel. Veranstalter und Organisatoren unternehmen sehr viel, einen sicheren Ablauf zu gewährleisten. In dieser Ausgabe mussten wir aus Platzgründen auf den Abdruck des Terminkalenders verzichten. Die Veranstaltungshinweise sind jederzeit auf www. eb-info.de einsehbar. Dr. Steffen Röhlig Chefredakteur
326 Inhalt 118 (2020) Heft 9 Editorial S. Röhlig Neustart 325 Fokus Teil- oder Vollausbau Lötschberg-Basistunnel 328 Reaktivierung Eisenbahnstrecken 330 Wissenschaft S. Reimann, T. Unterladstätter, P. Gratzfeld Einsatz batteriebetriebener Tram-Train-Fahrzeuge im Vollbahnbereich 336 Use of battery-powered tram-train vehicles on main-line railway lines Utilisation de véhicules tram-train alimentés par batterie sur le réseau ferroviaire Fachwissen F. Angermann, A. Albrecht, A. Stephan Erprobungs- und Vergleichsfahrten des Hybridtriebzuges EcoTrain 344 Test and comparison drives of the EcoTrain hybrid multiple unit Essais et comparaisons des entraînements de l’unité hybride-EcoTrain 9 / 2020
327 Inhalt 118 (2020) Heft 9 Fachwissen I. Golle, J. M. Aniceto, M.Zimmermann Frequenzstützung im Inselnetz Lötschberg durch virtuelle rotierende Massen 350 Frequency support in the Lötschberg island network through virtual rotating masses Support de fréquence dans le réseau en îlot du Lötschberg par des convertisseurs statiques avec masse rotative virtuelle Nachrichten 367 Impressum 372 Furrer Frey b a u t F a h r l e i t u n g e n ® Furrer+Frey Deutschland GmbH Gross-Berliner Damm 96-98 12487 Berlin Telefon +49 30 322 93 15 10 Telefax +49 30 322 93 15 26 www.furrerfrey.de Furrer+Frey AG Ingenieurbüro, Fahrleitungsbau Thunstrasse 35, Postfach 182 CH-3000 Bern 6 Telefon +41 31 357 61 11 Telefax +41 31 357 61 00 www.furrerfrey.ch Anzeige
328 Fokus 118 (2020) Heft 9 Teil- oder Vollausbau Lötschberg-Basistunnel Bei der Weströhre des Lötschberg-Basistunnels soll der Mittelabschnitt nachträglich seine Bahntechnik bekommen, alternativ aber auch Ausbruch und Ausrüstung des Nordabschnitts entscheidungsreif ausgearbeitet werden. Von dem 2007 eröffneten, zwischen seinen Portalen in den Gemeinden Frutigen (Kanton Bern) und Raron (Kanton Wallis) 35 km langen Lötschberg-Basistunnel (LBT) wurden aus finanzpolitischen Gründen nur die Einfahrt im Norden und 14 km im Süden doppelspurig gebaut und ausgerüstet. Auf weiteren 14 km wurde die zweite Röhre nur gebaut und die restlichen 7 km wurden ganz einspurig belassen. Beharrliche Lobby-Arbeit der Regionalpolitik führte 2019 zu einem Bundesbeschluss, den mittleren Abschnitt zwischen den Dienststationen Ferden und Mitholz mit der Bahntechnik für den Betrieb auszurüsten. Die Investitionen hierfür hatte die BLS auf 0,92Mrd. CHF veranschlagt. Allerdings zeigte die vertiefte Projektplanung, dass der LBT acht Monate lang für den fahrplanmäßigen Bahnbetrieb gesperrt werden müsste, um die neu hergerichtete Tunnelstrecke bei Mitholz an die bisher betriebene anzuschließen. So lange müssten Fernverkehrszüge über die Bergstrecke fahren, während Güterzüge ebenfalls dorthin oder über die Gotthardachse umzuleiten wären. Für die planmäßigen RegioExpress-Züge auf der Bergstrecke und für die Autotransportzüge durch den Scheiteltunnel würden die Kapazitäten gewahrt bleiben. Allerdings würde diese Sperrung erhebliche volkswirtschaftliche Kosten verursachen. Daraufhin hat, nach entsprechendem Bundesbeschluss, im Juni 2020 das Bundesamt für Verkehr (BAV) die BLS beauftragt, das Projekt für den Vollausbau des Tunnels – also zweite Röhre zwischen Mitholz und Adelrain sowie Bahntechnik durchgehend – zu detaillieren und dabei zu prüfen, ob sich die früher zu 1,34Mrd. CHF geschätzten Investitionen noch „optimieren“ lassen. Ungeachtet dessen liegen als erforderlicher Schritt in dem vom BAV geleiteten Plangenehmigungsverfahren seit Mitte August 2020 die Pläne für den Teilausbau öffentlich auf. Parallel dazu bearbeitet die BLS jedoch die Planungen für den Vollausbau so weiter, dass sie bis Ende 2022 auf einem vergleichbaren Stand vorliegen wie die des Teilausbaus. Auf dieser Grundlage soll dann das Parlament voraussichtlich Anfang 2023 entscheiden, ob es beim beschlossenen Teilausbau bleibt oder ob doch der Vollausbau kommen soll. Bis dahin wartet die BLS mit den Ausschreibungen der Hauptarbeiten für den Teilausbau. Nur gewisse in beiden Fällen nötige Vorbereitungsarbeiten will sie schon ab 2022 ausführen. Wenn der Bund für den Teilausbau entscheidet, sollen die Bauarbeiten 2025 beginnen und bis Ende 2031 dauern; die achtmonatige Sperrung ist gegen Ende dieser Bauzeit vorgesehen. Beim Vollausbau wird eine entsprechende Projektänderung voraussichtlich Mitte 2023 öffentlich aufgelegt, und die Bauarbeiten dauern dann von 2026 bis Ende 2033. Der Neubauabschnitt auf der Lötschbergachse der NEAT (Neue Eisenbahn-Alpentransversale) beginnt im Norden schon 4 km vor dem Tunnelportal an der Dienststation Wendi-Ey, wo sie von der BLSStammstrecke abzweigt – übrigens nicht mit km0, sondern wie letztere mit km10 gerechnet ab Spiez. Sie unterfährt deren Bahnhof Frutigen in dem 2,6 km langen Engstlige-Tunnel und ist an der Dienststation Frutigen Nordportal nochmals mit der Stammstrecke verknüpft. Der Tunnel wurde seinerzeit in offener Baugrube erstellt, ist für 200 km/h Ausbaugeschwindigkeit trassiert und für zwei Spuren mit Trennwand bemessen. Dieser Streckenabschnitt ist bisher gleichfalls nur einspurig ausgerüstet und würde schon beim Teilausbau des Basistunnels mit zweispurig gemacht. Im Süden sind die beiden Gleise der NEAT-Strecke 1 km östlich des Tunnelportals nach Überqueren der Rhone an der Dienststation St. German mit der SBBStrecke Lausanne – Brig verknüpft und verlaufen beiderseits dieser noch 3 km weiter bis zum Bahnhof Visp. Von dort sind es noch 9 km bis zum Bahnhof Brig. Frutigen Adelrain LBT seit 2007 Teilausbau Vollausbau 7 km 14 km 14 km Mitholz Ferden Raron Schema Lötschberg-Basistunnel (LBT) mit inneren Dienststationen (unbesetzte Betriebsstellen) und Tunnelportal-Gemeinden (Grafik: BLS/eb).
330 Fokus 118 (2020) Heft 9 Reaktivierung Eisenbahnstrecken Der Verband Deutscher Verkehrsunternehmen (VDV) und die Allianz pro Schiene schlagen 238 Eisenbahnstrecken mit 4016km Länge zur Reaktivierung vor. 291 Städte und Gemeinden mit mehr als 3Mio. Menschen könnten wieder an das deutsche Schienennetz angebunden werden. Am 9. Juli 2020 stellte der Verband Deutscher Verkehrsunternehmen e. V. (VDV) eine 40-seitige Broschüre [1] vor, in der der VDV und die Allianz pro Schiene ihre Vorschläge für die Reaktivierung von stillgelegten Eisenbahnstrecken in Deutschland aktualisierten und erweiterten. Durch die Reaktivierung der fünf Strecken zu den bevölkerungsreichsten Mittelzentren könnten über 300000 Einwohner von neuen Bahnverbindungen profitieren. Wenn die Eisenbahn das Verkehrsmittel des 21. Jahrhunderts werden soll, dann muss man das ganze Land im Blick haben und nicht nur die Großstädte und Ballungsräume und den Fernverkehr. In Deutschland leben 70% der Menschen in Mittel- und Kleinstädten sowie im ländlichen Raum. Laut der Allianz pro Schiene wurden zwischen 1994 und 2020 Verbindungen mit insgesamt 933 km Länge für den Personenverkehr und 364 km für den Güterverkehr wieder in Betrieb genommen. Bei der großen Mehrheit dieser Strecken wurden die mit der Reaktivierung beabsichtigten Verlagerungseffekte übererfüllt. Allerdings wurden in diesem Zeitraum mit 3600 km deutlich mehr Strecken im Personenverkehr abbestellt als reaktiviert. Beim Güterverkehr fällt der Saldo ebenfalls klar negativ aus. Insgesamt hat das Streckennetz derzeit eine Streckenlänge von rund 38500 km. Im Bahnreform-Jahr 1994 waren es noch 44600 km. Reaktivierung hilft dem Klima Die klimapolitischen Ziele, zu denen sich die Bundesrepublik Deutschland verpflichtet hat, sind nur zu erreichen, wenn die Messlatte bei der Verlagerung von Verkehr auf die Schiene höher angelegt wird. Ein Mittel hierzu kann die Reaktivierung stillgelegter Eisenbahnstrecken sein. Eine von der Bundesregierung beauftragte Studie zur wissenschaftlichen Begleitung ihrer Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie hat Kosten und Potenziale zur Treibhausgasminderung der Reaktivierung stillgelegter Schienenstrecken untersucht. Die Studie belegt, dass die Reaktivierung von Schienenstrecken aus Umweltsicht sinnvoll ist. Nicht nur in der öffentlichen Wahrnehmung gibt es für die Initiative von VDV und Allianz pro Schiene zur Reaktivierung von stillgelegten Eisenbahnstrecken großen Zuspruch. Auch politisch ist das Ansinnen der zwei Bahnverbände erfolgreich. Mit der Änderung des Gemeindeverkehrsfinanzierungsgesetzes (GVFG) wurden seitens des Bundes die Rahmenbedingungen für Reaktivierungsprojekte im Personenverkehr erheblich verbessert. Dies gilt nicht nur für die Höhe der bereitgestellten Mittel, sondern auch für die Förderbedingungen. Diese positive Entwicklung führt zu umfangreichen Aktivitäten auf kommunaler und Landesebene, um schneller förderfähige Reaktivierungen zu definieren. Es wird damit gerechnet, dass die Wiederbelebung stillgelegter Strecken in den kommenden Jahren erheblich an Fahrt aufnimmt. Bahnanschluss Mittelzentren In einem dicht besiedelten Land mittlerer Größe, wie der Bundesrepublik Deutschland, kann nicht jede Ortschaft an das Eisenbahnnetz angeschlossen werden. Die Eisenbahn ist ein Massenverkehrsmittel. Für Orte mit zentralen Funktionen sollten jedoch bestimmte Mindeststandards der Verkehrsanbindung gewährleistet werden, In Deutschland sind über 900 Orte als Mittelzentren eingestuft. Davon sind 123 Orte mit 1,78Mio. Einwohnern nicht an das im Personenverkehr betriebene Bahnnetz (Eisenbahn, U-Bahn, Stadtbahn, Straßenbahn) angeschlossen. Früher wurden 120 dieser Orte im Eisenbahnpersonenverkehr bedient. 45 haben auch noch einen Eisenbahnanschluss, der nicht regelmäßig im Personenverkehr bedient wird, aber jederzeit für diese Verkehrsart in Betrieb genommen werden kann. Chancen im Güterverkehr Die deutsche Wirtschaft ist mehr als andere große Volkswirtschaften durch eine mittelständische und dezentrale Struktur geprägt. Die Hidden Champions der Industrie sind vielfach nicht in den Ballungsräumen, sondern auf dem Land zu finden. Viele der Betriebe generieren ein erhebliches Güteraufkommen, das nach Struktur und Menge für die Eisenbahn geeignet ist, und wurden dennoch von der Schiene abgehängt. Bei den Erwägungen, ob eine stillgelegte Strecke reaktiviert wird, sollte der Güterverkehr nicht
336 Wissenschaft Fahrzeugtechnik 118 (2020) Heft 9 Einsatz batteriebetriebener TramTrain-Fahrzeuge imVollbahnbereich Sebastian Reimann, Thomas Unterladstätter, Peter Gratzfeld, Karlsruhe Auf 26 Vollbahnstrecken in Deutschland wird der Einsatz eines batteriebetriebenen Tram-Train-Fahrzeugs untersucht. Das Fahrzeugkonzept, die Simulation und die Ergebnisse werden vorgestellt. Das Fahrzeugkonzept ermöglicht einen sehr effizienten Betrieb mit Batterielebensdauern größer sieben Jahren. Eine regionale Untersuchung zeigt, dass sich die anspruchsvollsten Strecken im Mittelgebirgsraum befinden. Use of battery-powered tram-train vehicles on main-line railway lines The use of a battery-powered tram train vehicle is being investigated on 26 mainline lines in Germany. The vehicle concept, the simulation and the results are presented. The vehicle concept allows a very efficient operation with battery lifetimes of more than seven years. A regional study shows that the most challenging routes are to be found in the Central Uplands of Germany. Utilisation de véhicules tram-train alimentés par batterie sur le réseau ferroviaire L’utilisation d’un véhicule tram-train alimenté par une batterie sur 26 itinéraires de chemin de fer classique est étudiée. Le concept de véhicule, la simulation et les résultats sont présentés. Le concept de véhicule permet une exploitation efficace avec une durée de vie de la batterie de plus de sept ans. Selon une analyse des régions les itinéraires les plus exigeants se trouvent dans les montagnes moyennes du centre. 1 Einführung Der Einsatz alternativer Antriebe im Schienenpersonennahverkehr (SPNV) wird in den kommenden Jahren durch Batterie- und Brennstoffzellenfahrzeuge der europäischen Bahnhersteller ermöglicht. Diese Fahrzeuge sollen die CO2 -Emissionen im Transportsektor reduzieren, da dieser Bereich 28,3% der CO2 - Emissionen innerhalb der Europäischen Union ausmacht (Stand 2017) [1]. Der Eisenbahnverkehr ist für 2,9% der anfallenden CO2 -Emissionen verantwortlich [1]. Fahrzeuge mit alternativen Antrieben versprechen neben dem lokal emissionsfreien Betrieb weitere Vorteile. So ist gegenüber herkömmlichen Dieselfahrzeugen ein geräuschärmerer Betrieb möglich, was die Akzeptanz des SPNV erhöhen kann. Durch das oft bessere Anfahrvermögen von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben sind Fahrzeitreduzierungen, zusätzliche Haltepunkte oder ein stabilerer Betrieb durch größere Fahrplanreserven denkbar. Durch den Wegfall der instandhaltungsintensiven Verbrennungsmotoren kann ein weiterer Mehrwert für den Betrieb generiert werden. Am Institut für Fahrzeugsystemtechnik (FAST) des Karlsruher Instituts für Technologie wird die Verwendung von batteriebetriebenen Tram-Train-Fahrzeugen untersucht. Durch die Verknüpfung der zuvor beschriebenen Merkmale von Batteriefahrzeugen mit den ohnehin bekannten Vorteilen, die TramTrain-Fahrzeuge bieten, soll ein vielseitig einsetzbares Fahrzeugkonzept entstehen. Dieser Ansatz ermöglicht zum Beispiel die direkte Verbindung des Umlandes mit Stadtzentren, den wirtschaftlichen Betrieb von Nebenstrecken und ist eine Möglichkeit, kostengünstig derzeit stillgelegte Strecken zu reaktivieren und zu betreiben. Tram-Train-Fahrzeuge sind Fahrzeuge, die sowohl als Eisenbahn nach Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung (EBO) als auch als Straßenbahn nach Straßenbahn-Bau- und Betriebsordnung (BOStrab) verkehren. Eingesetzt werden solche Fahrzeuge unter anderem in Karlsruhe, Saarbrücken, Chemnitz und Kassel. Auch ohne die bauliche und betriebliche Verknüpfung von Eisenbahn und Straßenbahn bieten Tram-Train-Fahrzeuge Vorteile: Sie haben eine deutlich geringere Radsatzlast als herkömmliche Eisenbahnfahrzeuge, was einen Einsatz auf infrastrukturell schwach ausgebauten Nebenbahnen ermöglicht. Zusätzlich können die Kosten für die Gleisinfrastruktur durch die geringen Radsatzlasten gesenkt und zum Beispiel stillgelegte Bahnstrecken günstiger reaktiviert werden. Aufgrund der geringeren Beanspruchung des Oberbaus durch Fahrzeuge mit geringen Radsatzlasten werden zum Teil geringere Trassenentgelte für diese Fahrzeuge erhoben. Batteriebetriebene Tram-Train-Fahrzeuge haben zusätzlich den Vorteil, dass nicht nur Streckenabschnitte ohne elektrische Bahnenergieversorgung,
343 FahrzeugtechnikWissenschaft 118 (2020) Heft 9 schaftlichkeitsbetrachtungen am Praxis-Beispiel ›Netz Düren‹. VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V, Frankfurt am Main, 2020. [5] Stadler Rail Group (Hrsg.): Diesel-Gelenktriebwagen GTW: eBART, San Francisco. https://www.stadlerrail. com/media/pdf/warr0517d_print.pdf; abgerufen am 30.07.2020. [6] Stadler Rail Group (Hrsg.): WINK BMU / WINK CO2 -Frei: Arriva Niederlande, Konzession Noordelijke Lijnen – Vorläufiges Datenblatt. https://www. stadlerrail.com/media/pdf/warr0517d_print.pdf; abgerufen am 30.07.2020. [7] Klebsch, W.; Heininger, P.; Martin, J.: Alternativen zu Dieseltriebzügen im Schienenpersonennahverkehr: Einschätzung der systemischen Potenziale. VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V, Frankfurt am Main, 2019. [8] Tesar, M.; Otto, P.; Reimann, S.; Gratzfeld, P.: Karlsruher Messstraßenbahn sammelt Daten zur Optimierung von Energieeffizienz, Pünktlichkeit, Verschleiß und Komfort. In: Eisenbahntechnische Rundschau 2020, Nr. 3, S. 49– 54. [9] EN50591:2019: Bahnanwendungen – Fahrzeuge – Spezifikation und Überprüfung des Energieverbrauchs. [10] Allianz pro Schiene e. V., (Hrsg.): Beschleunigungsprogramm Elektromobilität Schiene 2025. https://www. allianz-pro-schiene.de/wp-content/uploads/2018/07/ 180221_Elektrifizierungskarte_AllianzProSchiene.pdf; abgerufen am 09.06.2020. [11] DB Netz AG (Hrsg.): Geo-Streckennetz: Geoinformationen zu Strecken des Schienenverkehrsnetzes, 2019. https://data.deutschebahn.com/dataset/geo-strecke; abgerufen am: 09.06.2020. [12] Bundesamt für Kartographie und Geodäsie, (Hrsg.): Digitales Geländemodell Gitterweite 200m (DGM200) © GeoBasis-DE/BKG (2019). https://gdz.bkg.bund.de/ index.php/default/digitale-geodaten/digitale-gelandemodelle/ digitales-gelandemodell-gitterweite-200-m-dgm200. html; abgerufen am 09.06.2020. [13] Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung, (Hrsg.): GEODATEN ONLINE. Digitales Geländemodell. https://geodatenonline.bayern.de/geodatenonline/ seiten/dgm_info; ab gerufen am 09.06.2020. [14] Landesamt für Vermessung und Geobasisinformation, (Hrsg.): Digitale Geländemodelle (DGM), ©GeoBasisDE / LVermGeoRP 2019, dl-de/by-2-0, www.lvermgeo.rlp.de. https://lvermgeo.rlp.de/de/geodaten/ opendata/; abgerufen am 09.06.2020. [15] Thüringer Landesamt für Bodenmanagement und Geoinformation ((Hrsg.)): Digitale Geländemodelle (DGM). https://www.thueringen.de/th9/tlbg/geoinformation/ 3d-informationen/dgm/index.aspx; abgerufen am 09.06.2020. [16] BAG-SPNV (Hrsg.): Auslastung der Züge im Schienenpersonennahverkehr (SPNV) in Deutschland in den Jahren 2002 bis 2018 (Anzahl der Personen je Zug), Dez. 2019. https://de.statista.com/statistik/daten/studie/ 261311/umfrage/fahrgast-auslastung-im-spnv-in-deutschland/; abgerufen am 12.06.2020. Autoren M.Sc. Sebastian Reimann (25), Studium Maschinenbau am Karlsruher Institut für Technologie (KIT); seit 2019 akademischer Mitarbeiter am Institutsteil Bahnsystemtechnik, Institut für Fahrzeugsystemtechnik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Adresse: Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Fahrzeugsystemtechnik, Institutsteil Bahnsystemtechnik, Rintheimer Querallee 2, 76131 Karlsruhe, Deutschland; Fon: +49 721 608 41826; E-Mail: sebastian.reimann@kit.edu B.Sc Thomas Unterladstätter (24), Studium Wirtschaftsingenieurwesen am Karlsruher Institut für Technologie (KIT); Bachelorarbeit am Institut für Fahrzeugsystemtechnik – Institutsteil Bahnsystemtechnik über das nicht-elektrifizierte Schienennetz in Deutschland und daraus resultierende Anforderungen an batteriebetriebene Triebfahrzeuge. Adresse: wie oben; E-Mail: thomas.unterladstaetter@ student.kit.edu Prof. Dr.-Ing. Peter Gratzfeld (65), Studium der Elektrotechnik und Promotion an der RWTH Aachen; anschließend diverse Managementfunktionen im Engineering, Projektleitung und Geschäftsleitung im Bahnbereich bei BBC, ABB, ABB Henschel, Adtranz und Bombardier Transportation; seit 2008 Professur für Bahnsystemtechnik und Institutsleiter am Institut für Fahrzeugsystemtechnik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Adresse: wie oben; Fon: +49 721 608 48610; E-Mail: peter.gratzfeld@kit.edu
344 FachwissenFahrzeugtechnik 118 (2020) Heft 9 Erprobungs- und Vergleichsfahrten des HybridtriebzugesEcoTrain Falk Angermann, Andreas Albrecht, Chemnitz; Arnd Stephan, Dresden Im Rahmen der Inbetriebsetzung des zum dieselelektrischen Hybridzug umgebauten EcoTrain fanden auf der Strecke Annaberg-Buchholz Süd – Schwarzenberg Erprobungs- und Vergleichsfahrten statt. Diese Fahrten dienten dem Funktionsnachweis der neuen Hybridantriebs- und -bremstechnik, einschließlich deren Verknüpfung zur Leittechnik des Bestandsfahrzeuges, sowie einem Vergleich des Energiebedarfs. Test and comparison drives of the EcoTrainhybrid multiple unit As part of the commissioning of the EcoTrain, which had been converted into a diesel-electric hybrid train, test and comparison drives took place on the Annaberg-Buchholz Süd - Schwarzenberg route. These trips served as proof of the functionality of the new hybrid drive and brake technology, including its connection to the control technology of the existing vehicle, as well as a comparison of the energy requirements. Essais et comparaisons des entraînements de l’unité hybride-EcoTrain Dans le cadre de la mise en service de l’EcoTrain, qui avait été converti en train hybride diesel-électrique, des essais et des comparaisons ont eu lieu sur l’itinéraire Annaberg-Buchholz Süd – Schwarzenberg. Ces déplacements ont servi de preuve de la fonctionnalité de la nouvelle technologie hybride de propulsion et de freinage, y compris sa connexion à la technologie de commande du véhicule existant, ainsi que d’une comparaison des besoins énergétiques. 1 Motivation Anfang Juli 2020 fanden im Erzgebirge auf der von der Erzgebirgsbahn betriebenen Strecke AnnabergBuchholz Süd – Schwarzenberg Testfahrten mit dem zum EcoTrain umgebauten VT642028 statt [1]. Im Vordergrund standen der Funktionsnachweis des Gesamtfahrzeugs als dieselelektrisches Hybridfahrzeug und die Ermittlung der Dieselkraftstoffeinsparung im Vergleich zu dem Serienfahrzeug VT642234 (Bild 1). Darüber hinaus wurde das rein elektrische Fahren in einem vollständigen Umlauf erprobt. Die Realisierung wurde mit der Vorgabe eines Fahrplanes ermöglicht, so dass vergleichbare Umläufe mit Abschnittsfahrzeiten und Haltezeiten über der Gesamtstreckenlänge, welche dem Betrieb als Regionalbahn entsprechen, gefahren wurden. Zur Ermittlung der Kraftstoffeinsparung verkehrte ein serienmäßiger VT642 parallel zum EcoTrain nach demselben Fahrplan. Für die Einflussermittlung etwaiger Ladeinfrastruktur wurde der Traktionsakkumulator am Endhalt in Annaberg-Buchholz Süd beziehungsweise am Wendehalt in Schwarzenberg nachgeladen. 2 Infrastruktur Die Teststrecke Annaberg-Buchholz Süd – Schwarzenberg (BSg) ist eine eingleisige Nebenbahn, die derzeit nicht für bestellten Schienen-Personennahverkehr (SPNV) genutzt, aber betrieblich vorgehalten wird. Zugkreuzungen sind in den Bahnhöfen Markersbach (Erzgebirge) und Schlettau möglich. Bild 1: EcoTrain (vorn) und Referenzfahrzeug am Bf Annaberg-Buchholz Süd (alle Bilder: Angermann).
345 FahrzeugtechnikFachwissen 118 (2020) Heft 9 Ein Umlauf enthält die Hinfahrt von AnnabergBuchholz Süd nach Schwarzenberg und die Rückfahrt nach Annaberg-Buchholz Süd mit Halten an Unterwegsstationen. Ein vollständiger Umlauf ist 48,2 km lang, der Höhenunterschied beträgt etwas mehr als 200m. Während der Fahrten wurden von beiden Fahrzeugen GPS-Daten erhoben. Aus diesen Daten ließen sich die tatsächlichen Abschnittsfahrzeiten beider Fahrzeuge genau ermitteln. 3 Fahrzeug Das Prinzipschaltbild des EcoTrain zeigt Bild 2. Im Diesel-Hybrid-Modus, dem Standard-Fahrmodus, werden die beiden elektrischen Asynchron-Fahrmotore von der Dieselmotor-Generator-Einheit und dem Energiespeicher gespeist. Im rein elektrischen Modus speist allein der Traktionsakkumulator als Energiespeicher die Fahrmotore. Die elektrisch verfügbare Bremsarbeit, die bei Verzögerungen und bei Fahrten im Gefälle auftritt, lädt den Energiespeicher. Über das neue Bediendisplay (MMI – Multi Media Interface) des Diesel-Hybrid-Controllers (DHC) lassen sich die verschiedenen Betriebsmodi des Systems während der Fahrt ansteuern. 4 Testfahrten 4.1 Rein elektrischer Betrieb Während der Testfahrten wurde ein Umlauf vollständig elektrisch gefahren. In Bild 3 sind ausgewählte fahrzeugtechnische Messgrößen über der Umlaufzeit und dem qualitativen Streckenprofil dargestellt. Am Wende- und Endhalt wurde die Ladeinfrastruktur durch den fahrzeugeigenen Dieselmotor simuliert. Auf der Hinfahrt stützte die elektrische Bremse im Gefälle den Ladezustand, so dass am Wendehalt ein State of Charge (SoC) von 76% vorhanden war. Maßgeblich waren in diesem Fall die Steigungsab- - + = = ZSG Leistungselektronik Leistungs üsse Leistungselektronik Bremswiderstand Dieselmotor DM SG ASM ASM 3AC 3AC 3AC DC DC DC DC DC 3AC DC 3AC DC DC DC DC DC Generator Fahrmotor 1 Fahrmotor 2 Bremswiderstand Hilfsbetriebe Zwischenkreis Zwischenkreis Energiespeicher Hilfsbetriebe Diesel-HybridController Antriebstechnik neu Bestandsleittechnik DDC Slave DHC Master Bild 2: Prinzipschaltbild EcoTrain (bearb. eb). Bf Annaberg-Buchholz Süd Bf Annaberg-Buchholz Süd Bf Schlettau Bf Schlettau Bf Makersbach (Erzg) Bf Makersbach (Erzg) Bf Schwarzenberg (Erzg) SOC v P el -200 0 0 40 60 80 0 50 100 % km/h kW 200 0 20 40 60 80 100 120 140 min t 1 2 3 4 Bild 3: Akkulmulatorzustand, Geschwindigkeit und Fahrmotorleistung – rein elektrischer Betrieb (bearb. eb). 1 – SoC, 2 – Höhe (qualitativ), 3 – Geschwindigkeit, 4 – elektrische Leistung Fahrmotor 2, grau hinterlegt – Nachladezeiten
346 FachwissenFahrzeugtechnik 118 (2020) Heft 9 schnitte während der Rückfahrt, dort sank der Ladezustand auf den Tiefstwert von 22%. Der gemessene Ladezustandsverlauf entsprach den Erwartungen aus Simulationsrechnungen. Die Nachladung am Endhalt erfolgte bis zu einem SoC von 50% aus energetischem Grund mit reduzierter Ladeleistung. Energiebedarf rein elektrischer Betrieb Die ohne wegseitige Ladeinfrastruktur mit dem Dieselmotor nachgeladene Energiemenge entsprach etwa 37 l Dieselkraftstoff pro Umlauf. Dieses Fahrprofil zugrunde gelegt, ergäbe sich bei einer Durchführung von vier Umläufen je Betriebstag eine zyklische Speicherlebensdauer von 2,7 Jahren, berechnet nach der Rainflowmethode [2; 3; 4; 5]. 4.2 Vergleichsfahrten EcoTrain im HybridModus mit Referenzfahrzeug Die Fahrzeuge VT642028 EcoTrain und VT642234 als Referenzfahrzeug fuhren nach Fahrplan. Die technisch unterschiedlichen Klimaanlagen waren in beiden Fahrzeugen ausgeschaltet. Beide Fahrzeuge waren zu Betriebsbeginn vollgetankt. Das verwendete Energiemanagement im EcoTrain basiert auf Simulationsergebnissen der Technischen Universität Dresden [2; 6]. Über das im Führerstand integrierte MMI kann der Triebfahrzeugführer während der Fahrt Informationen zum Antriebs- und Energiemanagement erhalten und gegebenenfalls Bedienhandlungen ausführen (Bild 4). Während der Testfahrten wurden so die betrieblichen Nachladestrategien umlaufbezogen variiert [6]. Es ergaben sich folgende Szenarien je Umlauf: • Umlauf 1: Ladung am Endhalt – Lademöglichkeit nur am Endhalt • Umlauf 2: Ladung an Wende- und Endhalt – höhere Kraftstoffeinsparung als Umlauf 1 • Umlauf 3: Ladung an Wende-, Endhalt und auf freier Strecke – mögliches Aufholen bei Verspätungen • Umlauf 4: Ladung an Wende- und Endhalt – wie Umlauf 2, jedoch höhere Kraftstoffeinsparung Bild 4: VT642028 – zustandsbasiertes Energiemanagement ist mittels MMI für den Triebfahrzeugführer möglich. t Bf Annaberg-Buchholz Süd Bf Annaberg-Buchholz Süd Bf Annaberg-Buchholz Süd Bf Annaberg-Buchholz Süd Bf Annaberg-Buchholz Süd Bf Schwarzenberg (Erzg) Bf Schwarzenberg (Erzg) Bf Schwarzenberg (Erzg) Bf Schwarzenberg (Erzg) SOC T 0 20 40 38 °C 36 34 32 30 28 26 24 40 60 80 100 % 0 2 4 6 8 10 min Umlauf 1 Umlauf 2 Umlauf 3 Umlauf 4 Bild 5: Verlauf Akkumulatorladezustand und -temperatur über dem Betriebstag – Hybridbetrieb (bearb. eb). grau hinterlegt – Nachladezeiten
118 (2020) Heft 9 Der Ladezustand des Akkumulators in Bild 5 folgt erwartungsgemäß dem Streckenprofil. Alle gewählten Betriebsstrategien zum Nachladen ermöglichen einen für die Speicherlebensdauer akzeptablen Ladezustandsverlauf. Der für eine Regionalbahn ausgelegte Fahrplan wurde ohne Einschränkungen bedient. Das Klimamodul des Energiespeichers ermöglichte jederzeit eine optimale Energiespeichertemperatur, die stets deutlich unterhalb von 40° C lag. Energiebedarf Hybridbetrieb Der Fahrplanbetrieb beider Fahrzeuge mit identischen Abschnittsfahrzeiten ermöglichte die grundsätzliche Vergleichbarkeit. Tatsächlich wurde jeder einzelne gefahrene Abschnitt zwischen zwei Halten über dem gesamten Betriebstag aus den Messdaten separat überprüft. Am Ende des Betriebstages wurden beide Fahrzeuge erneut vollgetankt. Beim EcoTrainbetrug die nachgetankte Kraftstoffmenge 148 l, beim Referenzfahrzeug 212 l. Der EcoTrain hat über den Betriebstag 64 l Dieselkraftstoff weniger benötigt. Das entspricht einer Einsparung von 30%. Die ohne wegseitige Ladeinfrastruktur mit dem Dieselmotor nachgeladene Energie entspricht einer zusätzlich möglichen Einsparmenge von 76 l Dieselkraftstoff pro Tag für ein Hybridfahrzeug bei gegebener Nutzungsmöglichkeit von Ladeinfrastruktur, wie sie in [7] als Ladeabschnitt vorgeschlagen wird. Das gewählte Hybrid-Fahrprofil mit vier Umläufen je Betriebstag ergibt mit der Berechnung eine zyklische Speicherlebensdauer von 6,15 Jahren [2; 3; 4; 5]. 5 Ausblick Mit den fahrzeug- und messtechnisch erfolgreichen Fahrten konnte die Funktionalität des EcoTrain-Konzeptes gezeigt werden. Zudem konnte der streckenbezogene Nachweis eines möglichen Fahrplanbetriebs des EcoTrain erbracht werden. Die Fahreigenschaften übertrafen die des Serien-VT642 und überzeugten darüber hinaus durch ruckfreies Anfahren, freien Auslauf und geringere Schallemissionen. Die gemessenen Kraftstoffeinsparungen im Hybridmodus sind signifikant und werden nicht durch eine erheblich reduzierte Speicherlebensdauer kompensiert. Die häufigere Nutzung des Speichers mit niedrigem Ladezustand kann den Kraftstoffbedarf weiter reduzieren. Dies reduziert jedoch auch dessen Lebensdauer. Aus diesem Grund wird ein Optimum aus Kraftstoffeinsparung und Speicherlebensdauer angestrebt. Pro Betriebstag zeigten sich folgende Ergebnisse im Energiebedarf: www.horstmanngmbh.com H I ER ! Sie überprüfen für Ihre Sicherheit Weitere Informationen > Produkte und Problemlösungen für Bahnnetze ■ Polaris: Überwachung von Rückstromleitungen ■ BO-A 2.0: Feststellen der Spannungsfreiheit an Bahnoberleitungen ■ Wega 2.2 C Rail: Integriertes Spannungsprüfsystem Lösungen made in Germany
348 FachwissenFahrzeugtechnik 118 (2020) Heft 9 Autoren Dr.-Ing. Falk Angermann (38), Studium Verkehrsingenieurwesen, Fachrichtung Elektrische Verkehrssysteme; 2013 bis 2018 Wiss. MA Professur Elektrische Bahnen an der TU Dresden; 2020 Promotion Fachgebiet Elektrische Bahnen; seit 2018 bei DB RegioNetz Verkehrs GmbH im Fahrzeug- und Technologiezentrum Chemnitz (FTC), Projektleitung Inbetriebsetzung, Versuchsleitung Vergleichsfahrten. Adresse: DB RegioNetz Verkehrs GmbH, Fahrzeug- und Technologiezentrum Chemnitz, Emilienstraße 45, 09131 Chemnitz, Deutschland; Fon: +49 371 493-3087; E-Mail: falk.angermann@deutschebahn.com Dipl.-Ing. Andreas Albrecht (39), Studium Elektrotechnik, Fachrichtung Leistungselektronik, Elektrische Antriebe und Bahnen; 2006 bis 2015 Wiss. MA Professur Elektrische Bahnen an der TU Dresden; seit 2016 bei DB RegioNetz Verkehrs GmbH im Fahrzeug- und Technologiezentrum Chemnitz (FTC), Koordinator für den Fahrzeugumbau des EcoTrain und verantwortlich für die elektrische Integration. Adresse: wie oben; Fon: +49 371 493-1212; E-Mail: andreas.ab.albrecht; @deutschebahn.com Prof. Dr.-Ing. Arnd Stephan (55), seit 2008 ordentlicher Professor und Inhaber des Lehrstuhls für Elektrische Bahnen an der TU Dresden; 1993 bis 2008 Projektleiter, Niederlassungsleiter (1995) und Prokurist (2003) im Institut für Bahntechnik (IfB), Niederlassung Dresden; seit 2012 Geschäftsführer des Instituts für Bahntechnik GmbH. Adresse: Technische Universität Dresden, Fakultät Verkehrswissenschaften „Friedrich List“, Professur für Elektrische Bahnen, Hettnerstraße 3, 01069 Dresden, Deutschland; Fon: +49 351 463-36730; E-Mail: arnd.stephan@tu-dresden.de • Referenzfahrzeug VT642234: Dieselkraftstoff 212 l • EcoTrain VT642028 Hybridmodus: Dieselkraftstoff 148 l (- 30 %) • EcoTrain: weiteres Potential bei Nutzung elektrischer Ladeinfrastruktur: -76 l (- 36%) Die berechnete Energiespeicherlebensdauer beträgt bei Nutzung dieser Kraftstoffeinsparung und dem verwendeten Energiespeicher etwas über sechs Jahre. Darüber hinaus konnte auf dieser Strecke ein vollständiger Umlauf rein elektrisch gefahren werden. Literatur [1] Albrecht, A.: EcoTrain – Umbau eines Triebzuges BR642 zum Hybridtriebzug. In: Elektrische Bahnen 115 (2017), H. 1, S. 24–29. [2] Melzer, M.: Entwicklung von Werkzeugen zur automatisierten Traktionsspeicherdimensionierung auf dieselelektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen. Dissertation, Technische Universität Dresden, 2014. [3] Schaltz, E.; Rasmussen, P. O.: Design and Comparison of Power Systems for a Fuel Cell Hybrid Electric Vehicle. Industry Applications Society Annual Meeting, 2008. IAS ’08. IEEE, 2008. [4] Manwell, J. F.; McGowan, J. G.; Abdulwahid, U.; Wu, K.: Improvements to the Hybrid2 Battery Model. American Wind Energy Association Windpower2005 Conference, 2005, pp. 122. [5] You, S.; Rasmussen, C. N.: Generic modelling framework for economic analysis of Battery Systems. IET Conference on Renewable Power Generation (RPG 2011), 2011, S. 1–6. [6] Angermann, F.: Externe Nachladung für dieselelektrische Hybrid-Schienenfahrzeuge mit Energiespeicher. Dissertation, Technische Universität Dresden, 2020. [7] Angermann, F.: Diesel-Hybrid EcoTrain mit Nachladung aus der Wechselspannungs-Oberleitung. In: Elektrische Bahnen 115 (2017), H. 1, S. 30–36.
350 FachwissenBahnenergieversorgung 118 (2020) Heft 9 Frequenzstützung im Inselnetz Lötschberg durch virtuelle rotierende Massen Ingo Golle, Josep M. Aniceto, Markus Zimmermann, Zollikofen (CH) Die Netzstabilität im Bahnstrom-Übertragungsnetz der SBB muss auch dann gewährleistet sein, wenn es nicht mehr durch rotierende Umformer, sondern nur durch statische Frequenzumrichter mit Energie versorgt wird. Deshalb wird das Grundprinzip der Frequenzstützung von Synchronmaschinen (SM) in das Regelungskonzept statischer Umrichter integriert. Der Funktionsnachweis statischer Umrichter mit virtuellen rotierenden Massen (VRM) erfolgt durch Netzsimulationen. Frequency support in the Lötschberg island network through virtual rotating masses Network stability in the traction power grid of the SBB must also be guaranteed even if it is no longer supplied by rotating converters but only by static frequency converters. For this reason, the basic principle of frequency support of synchronous machines is integrated into the control concept of static converters. The functional verification of such static frequency converters with virtual rotating masses is carried out by network simulations. Support de fréquence dans le réseau en îlot du Lötschberg par des convertisseurs statiques avec masse rotative virtuelle La stabilité du réseau de transport de courant de traction des CFF doit également être garantie, même s’il n’est plus alimenté par des convertisseurs rotatifs mais uniquement par des convertisseurs de fréquence statiques. Pour cette raison, le principe de base du support de fréquence par les machines synchrones est intégré dans le contrôle des convertisseurs statiques. La vérification fonctionnelle de tels convertisseurs statiques avec masses rotatives virtuelles est effectuée par des simulations de réseau. 1 Bahnenergieversorgung im SBB-Übertragungsnetz 1.1 Aktueller Stand Die erforderliche Energie im 16,7-Hz-Bahnenergieversorgungsnetz der SBB wird sowohl durch eigene Wasserkraftwerke mit 16,7-Hz-Synchrongeneratoren als auch über Netzkupplungen mit dem 50-Hz- Übertragungsnetz bereitgestellt. Als Netzkupplungen werden sowohl rotierende Umformer als auch statische Frequenzumrichter eingesetzt. Das Bild 1 zeigt die Verteilung der einzelnen Typen von Energieversorgungseinrichtungen im Bahnstrom-Übertragungsnetz. Im Netz der SBB werden aktuell vier Werke mit statischen Umrichtern betrieben: Giubiasco (2 x 20MW), Wimmis (4 x 20MW), Winkeln (2 x 60MW) und Foretaille (2 x 40MW). Die gesamte installierte Leistung der Energieversorgungseinrichtungen im Netz der SBB beträgt aktuell 1246MW. Die aktuelle prozentuale Aufteilung auf die einzelnen Typen der Energieversorgungseinrichtungen ist wie folgt: 54% Wasserkraftwerke, 23% rotierende Umformer und 23% statische Umrichter. Darüber hinaus ist das Netz der SBB an zwei Knoten mit dem Netz der DB und an einem Knoten mit dem Netz der ÖBB verbunden [1]. Das gesamte Bahnstrom-Übertragungsnetz mit den Kraftwerken, rotierenden Umformern und statischen Umrichtern wird im Normalbetrieb von der Betriebsleitzentrale in Zollikofen bei Bern ferngesteuert. 1.2 Geplante Änderungen Die rotierenden Umformer sollen nach Ablauf ihrer wirtschaftlichen Lebensdauer durch statische Frequenzumrichter ersetzt werden. Neue Netzkupplungen zwischen dem 50-Hz-Netz und dem BahnstromÜbertragungsnetz werden aus wirtschaftlichen Gründen als statische Frequenzumrichter erstellt. Dadurch wird das Bahnstrom-Übertragungsnetz der SBB zukünftig fast ausschließlich durch Wasserkraftwerke und statische Umrichter betrieben. Der Anteil statischer Umrichter an der installierten Leistung wird bis 2032 auf rund 46% erhöht, der Anteil der Wasserkraftwerke bleibt mit etwa 54% konstant.
366 FachwissenBahnenergieversorgung 118 (2020) Heft 9 Autoren Dipl.-Ing. Ingo Golle, Studium der Automatisierungstechnik an der TU Chemnitz; seit 2011 bei SBB Energie als Fachspezialist Systemdesign. Adresse: SBB Energie, Industriestraße 1, 3052 Zollikofen (Schweiz); Fon: +41 79 6212386; E-Mail: ingo.golle@sbb.ch Dr. sc. ETH Josep M. Aniceto, Studium Ingeniero Industrial an der Universität Girona (Spanien) und wissenschaftlicher Assistent an der Professur für Hochspannungstechnik der ETH Zürich; seit 2011 bei der SBB Energie als Fachspezialist Systemdesign. Adresse: wie oben; E-Mail: josep.aniceto@sbb.ch Dipl. El.-Ing. ETH Markus Zimmermann, Studium Elektrotechnik ETH Lausanne (EPFL); seit 2006 an verschiedenen Positionen in der Energieversorgung und in der angewandten Forschung und Entwicklung tätig; seit 2016 bei SBB Energie als Fachspezialist Systemdesign. Adresse: wie oben; Fon: +41 79 7526657; E-Mail: markus.zimmermann2@sbb.ch
367 Nachrichten 118 (2020) Heft 9 Bahnen Metro Sofia startet mit Inspiro-Zügen In Sofia, der Hauptstadt Bulgariens und dem wirtschaftlichen Zentrum des Landes, lebt mit 1,25Mio. Einwohnern ein Sechstel der Bevölkerung. Zur Entlastung des oberirdischen Nahverkehrs und der Straßen wurde in mehreren Abschnitten seit 1998 ein U-Bahn-Netz in Betrieb genommen. Auf den ersten zwei Linien verkehren Triebzüge, die im bei Moskau gelegenen Werk Метровагонмаш hergestellt wurden. Die Energieversorgung erfolgt mit DC 750V über eine seitliche Stromschiene. Die dritte 18 km lange Linie wird als Ost-West-Verbindung 18 Stationen bedienen und bodennah sowie unterirdisch verlaufen. Das Nachrichtenportal der eb – Elektrische Bahnen. Wie kaum eine andere Branche bietet die Elektrotechnik im Verkehrswesen eine Vielzahl an hochinteressanten, zukunftsträchtigen Themen und Nachrichten. Aktuelle Nachrichten finden Sie auf www.eb-info.eu und in eb – Elektrische Bahnen. Tabelle Kenndaten Inspirio für die Metro Sofia. Hersteller Siemens Mobility/Nevag Zugkonfiguration Mc-T-Mc Spurweite mm 1435 Radsatzfolge Bo’Bo’ +2’2’ +Bo’Bo’ Fahrleitungsspannung kV DC 1,5 Zulässige Geschwindigkeit km/h 80 Radsatzfahrmasse, maximal t 12 Länge über Kupplung mm 60008 Fahrzeugbreite über Einstiegsleiste mm 2650 Bodenhöhe über SOK mm 1100 Einstiegtüren pro Wagen Anzahl 2x4 Schiebetüren Türbreite mm 1400 Sitzplätze Anzahl 110 Stehplätze, bei 6 Personen/m2 Anzahl 507 Zugsteuerung Sibas 32® mit MVB-Bus SIGNON – Schiene.Mobilität.Zukunft. Wir feiern 10 Jahre SIGNON! 10 Jahre spannende Projekte geprägt von umfassendem Projektmanagement, Expertise in innovativen Bahntechnologien und serviceorientierter Zusammenarbeit. Das Herz unserer Ingenieure schlägt für die Bahnwelt. Wir freuen uns auf eine Zukunft mit herausfordernden Projekten. Design – Engineering – Consulting: Wir sind Ihr Ansprechpartner für die erfolgreiche Abwicklung von Infrastrukturprojekten. www.signon-group.com
368 Nachrichten 118 (2020) Heft 9 Im Gegensatz zu den ersten zwei Linien werden die Züge von einer Oberleitung mit Energie versorgt und an allen Stationen sind Bahnsteigtüren vorgesehen. Der erste 7,2 km lange Abschnitt mit acht Stationen wurde am 26. August 2020 eröffnet. Der Betreiber der Metro Sofia, MEAD (Метрополитен ЕАД), beauftragte im März 2016 ein Konsortium, bestehend aus Siemens Mobility und dem polnischen Zughersteller Newag, mit der Lieferung von 20 InspiroTriebzügen. Der Erstauftrag bezieht sich auf die erste Phase des Bauprojekts der Linie3, bestehend aus 8 km Strecke mit sieben Stationen. Er umfasst neben der Lieferung der 20 U-Bahnzüge die fahrzeug- und streckenseitige automatischen Zugssteuerung Trainguard MT (CBTC), das Stellwerk Trackguard Westrace MKII, das Clearguard-ACM-200-Achszählsystem, das automatische Zugüberwachungssystem Controlguide OCS, das Sprachfunk- und Datenübertragungssystem, das Power SCADA Sitras RSC-System, das streckenseitige digitale Kommunikationsnetz sowie Fahrgastinformationsanzeigen in den Bahnhöfen einschließlich des Digital Station Manager (DSM). Für die Bahnhöfe wurden halbhohe Bahnsteigtüren geordert. Die Bestellung beinhaltet die Option für zehn Züge, die MEAD im Februar 2019 einlöste. Der erweiterte Vertrag umfasst die Lieferung von CBTC, Stellwerk, ATS, Sprechfunk, Power SCADA, DSM und Bahnsteigtüren für weitere fünf zusätzliche Stationen. Der letzte Zug soll im April 2021 geliefert werden. Die Inspiro-Wagenkästen werden im Siemens-Werk in Wien gebaut. Im Siemens-Werk Graz werden die Drehgestelle gefertigt. Die Endmontage, die Werkszugprüfung und die statische Inbetriebnahme der Züge finden im Newag-Werk in Nowy Sacz, Polen, statt. Der Wagenkasten besteht aus geschweißten Aluminium-Profilen, der Boden aus einer gewichtssparenden, schallabsorbierenden Kork-Aluminium-Verbundplatte. Das hochredundante Traktions- und Bremssystem gewährleistet eine hohe Verfügbarkeit und ein elektrodynamisches Bremsen fast bis zum Stillstand. Am Ende der Lebensdauer können 95% des Fahrzeuges recycelt werden. Flexity-Zweisystemfahrzeuge für Karlsruhe Die Albtal-Verkehrs-Gesellschaft (AVG) erhielt am 7. August 2020 die ersten zwei Flexity-Zweisystemtriebwagen, die 2018 aus einer bestehenden Option mit insgesamt 20 Fahrzeugen abgerufen wurden. Nach Auslieferung der letzten Züge Mitte 2021 werden bei der AVG62 Flexity-Triebzüge im Karlsruher Straßenbahnnetz und auf Eisenbahnstrecken im Einsatz sein. Bombardier liefert sie vom Werk in Wien aus und überführt sie auf der Schiene zum Betriebshof am Karlsruher Rheinhafen. Die AVG investiert 87Mio. EUR in die dreiteiligen 37m langen Triebzüge. Es können 244 Personen befördert werden, davon 93 auf Sitzplätzen. Mit 1200 kW Nennleistung ist der Zug für 100 km/h Höchstgeschwindigkeit und Steigungen mit 60 ‰zugelassen. Die Fahrleitungsspannungen betragen 1AC 15 kV 16,7Hz und DC 750V. Seitenansicht des Inspiro für die Metro Sofia (Grafik: Siemens). Flexity-Zweisystemfahrzeug der AVG auf der Murgtalbahn im Schwarzwald (Foto: kVV/Paul Gartner). Inspiro für die Metro Sofia (Foto: Siemens).
369 Nachrichten 118 (2020) Heft 9 Tram-Train-Fahrzeuge ausgeschrieben Im Rahmen des Projekts VDVTram-Train haben die Verkehrsbetriebe Karlsruhe (VBK), die Albtal Verkehrs Gesellschaft (AVG), Saarbahn Netz, Schiene Oberösterreich, das Land Salzburg und der Zweckverband RegionalStadtbahn Neckar-Alb 504 Regionalstadtbahn-Fahrzeuge ausgeschrieben. Die gemeinsame Großbestellung soll 1Mio. EUR pro Fahrzeug einsparen. Die Ausschreibung umfasst neben der Fahrzeugentwicklung, -produktion und -zulassung einen auf bis zu 32 Jahre angelegten Instandhaltungsvertrag mit dem Hersteller. Die Leitung für das 4-Mrd.-Projekt übernahmen die Karlsruher Unternehmen VBK und AVG. Es wird ein dreiteiliges Standardfahrzeug geben, dessen Entwicklungs- und Zulassungskosten sich die Partner teilen. Fünf Varianten sollen produziert werden, die betreiberspezifische Anforderungen wie zum Beispiel an Einstiegshöhe, Lackierung und Einsatzort erfüllen. Die VBK benötigen ein Einsystem-Einrichtungsfahrzeug für den Innenstadt-Tram-Verkehr und das Land Salzburg für die Salzburger Lokalbahn eine Version, die nur unter DC 750V und DC 1000V fahren kann. Die baden-württembergischen Unternehmen erhalten Fahrzeuge mit Toiletten, die bei der Schiene Oberösterreich nicht in allen Fahrzeugen vorhanden sein müssen. Die Saarbahn kauft die Basisvariante und erhält im Juli 2024 die ersten vier Vorserienfahrzeuge. Die Auslieferung der TramTrains erstreckt sich über zehn Jahre. Breeze-Wasserstoffzugprogramm Eversholt Rail, ein britischer Vermieter von Schienenfahrzeugen, und Alstom investieren 1Mio. GBP in Wasserstoffzüge. Weil zukünftig alle Züge mit alternativen Antriebsarten unter der Klassifizierung 6xx fahren, werden diese auch Brezze genannten Züge in die 600er-Serie eingruppiert. Diese Wasserstoffzüge sollen regionale Dieseltriebwagen in Großbritannien ersetzen. Alstom wird die elektrischen Züge der Baureihe 321 von Eversholt Rail für den Einsatz mit Wasserstoff umbauen. Die Züge werden im Widnes Transport Technology Centre in der Region Liverpool City entwickelt und gefertigt. Die ersten Breeze-Züge sollen 2024 in Betrieb genommen werden. Breeze-Wasserstoffzug (Foto: Alstom). Dreiteiliges Standardfahrzeug als Basis für die Tram-TrainFahrzeuge (Simulation: Tricon).
370 Nachrichten 118 (2020) Heft 9 Lebensdauerverlängerung ICE 1 Mit 320Mio. EUR modernisiert die DB von 2019 bis voraussichtlich 2024 ihre 58 ICE 1-Triebzüge, um sie bis Anfang der dreißiger Jahre einsetzen zu können. Die Umbauorte sind die Werke der DB für schwere Instandhaltung (FZI) in • Nürnberg: Musterzug, Wagen 2. Klasse • Krefeld: Speisewagen, Servicewagen • Neumünster: Wagen 1. Klasse • Dessau: Triebköpfe Weil die modernisierten ICE 1-Züge auf Strecken mit mittlerem Kapazitätsbedarf eingesetzt werden sollen, wird die Anzahl der Wagen von zwölf auf neun reduziert. Die dadurch größere Beschleunigung ähnlich der des ICE 4 kann Fahrzeiten verkürzen und zusätzliche Halte ermöglichen. Folgende Zugkonfiguration ist vorgesehen: Triebkopf – zwei Wagen 1. Klasse – Speisewagen mit Bordrestaurant/Bordbistro – Servicewagen 2. Klasse mit Kleinkindabteil, Rollstuhlplätzen, Universal-WC – fünf Wagen 2. Klasse – Triebkopf. In der 2. Klasse werden 503 Sitzplätze bereitgestellt, in der 1. Klasse 110. Die Innenräume werden komplett aufgearbeitet. Viele Detailverbesserungen steigern den Reiskomfort. Mit dem Einsatz des IT-System ITonICE wird die für den Zugbetrieb relevante IT von der für die Fahrgastinformation/- unterhaltung getrennt. Dadurch lassen sich Neuerungen in diesem Bereich schneller umsetzen. Die Triebköpfe werden revesioniert. Derzeit geplante Relationen: • Köln – Berlin • Frankfurt/Main – Berlin über Braunschweig und über Erfurt • Nürnberg – Mainz – Köln – Hamburg • Berlin – München Es handelt sich zum Teil um neue Verkehre, die durch die Modernisierung der ICE 1 möglich sind. Der Einsatz auf der Schnellfahrstrecke Köln – Rhein/Main ist nicht vorgesehen. Ceneri-Basistunnel eröffnet Mit der offiziellen Eröffnung des Ceneri-Basistunnels (CBT) im Schweizer Kanton Tessin am 4. September 2020 wurde die letzte Lücke des Jahrhundertbauwerkes NEAT (Neue EisenbahnAlpentransversale) Basel – Chiasso nach insgesamt 28 Jahren Bauzeit geschlossen. In den CBT, dessen Grundsteinlegung am 2. Juni 2006 stattfand, wurden 3,6Mrd. CHF investiert. Der Tunnel besteht aus der 15452m langen Oströhre und 15289m langen Weströhre, die alle 325m durch 48 Querschläge verbunden sind. Im Tunnel wurden 2x15 km Fahrleitung, davon 97% Deckenstromschiene, verbaut. Mit der Inbetriebnahme zum Fahrplanwechsel am 13. Dezember 2020 können pro Stunde sechs Reise- und vier Güterzüge durch den Tunnel mit 250 km/h beziehungsweise 160 km/h zugelassener Höchstgeschwindigkeit fahren. Zusammen mit der Fertigstellung des 4-m-Korridors werden bei optimaler internationaler Abstimmung zwischen Rotterdam und Mailand im Güterverkehr zwei Stunden gewonnen. Sattelaufleger mit einer Eckhöhe von 4m können verlagert sowie Züge von bis zu 750m Länge mit 2100 t Bruttomasse via Luino geführt werden. Die Zulaufstrecken in Italien und Deutschland sind noch nicht fertig. Der viergleisige Ausbau der Rheintalbahn zwischen Karlsruhe und Basel wird von langwierigen Planfeststellungsverfahren, Umweltprüfungen, Einsprüchen von Anliegern und dem Tunnelunglück von Rastatt verzögert. Ab dem Fahrplanwechsel sinkt die Fahrzeit der Reisezüge Zürich – Lugano auf unter 2h. Die Fahrt Zürich – Mailand dauert neu noch 3h17min. Das Angebot ab Zürich nach Mailand wird auf täglich zehn Direktverbindungen ausgebaut. Eingesetzt werden in erster Linie die neu beschafften Giruno-Züge. Gegenüber dem aktuellen Fahrplan mit der Sperre am Zugersee-Ostufer verkürzen sich die Reisezeiten um 20min. TriebzugGiruno auf Probefahrt bei der Einfahrt im Westportal Nord des CBT (Foto: SBB). 2. Klasse Großraum im modernisierten ICE1Baureihe401 (Foto: DB/Dominic Dupont).
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