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Elektrischer Vollbahnbetrieb

Polytechnisches Journal • 11.5.1907

Am 27. April 1907 hielt der Oberingenieur der Allgemeinen Elektrizitätsgesellschaft, Reg.-Baumeister a.D. Pforr im Sitzungssaal des Verwaltungsgebäudes der genannten Gesellschaft vor einem geladenen Zuhörerkreis, in welchem auch der Herr Minister der öffentlichen Arbeiten erschienen war, einen Vortrag über den elektrischen Vollbahnbetrieb.

Der elektrische Bahnbetrieb, der bisher nur im engeren Stadt- und Vorortverkehr mit seinen kleinen Zuggewichten und den kurzen Zugfolgen wirtschaftliche Erfolge erzielen konnte, sieht sich beim Voll- und Fernbahnverkehr einer wesentlich schwierigeren Aufgabe gegenüber.

Zunächst ist klar, dass die im Straßenbahnbetrieb üblichen niedrigen Gleichstromspannungen von 500600 Volt schon angesichts der großen von einer Lokomotive im Durchschnitt geforderten Leistungen, die auf Stromstärken von 6001200 Ampere führen würden, ungenügend sind.

Um die Energieübertragung im elektrischen Fernbahnbetrieb wirtschaftlich zu gestalten, sind Spannungen von mindestens 6000 Volt am Fahrdraht erforderlich. Nun ist es noch nicht gelungen, Gleichstrommaschinen für solche Spannungen betriebssicher zu bauen, so dass bei allen bisherigen Versuchen auf dem Gebiete der Elektrisierung der Fernbahnen vom Gleichstrom von vornherein abgesehen wurde.

Hier treten Wechselstrom und Drehstrom in ihre Rechte. Mit beiden Betriebsarten sind ausgedehnte Versuche angestellt worden, so u.a. mit Drehstrom von der Studiengesellschaft für elektrische Schnellbahnen.

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Es hat sich bei diesen Versuchen gezeigt, dass den Vorzügen des Drehstroms doch vorwiegende Nachteile gegenüberstehen. Zunächst gestattet der Drehstrommotor in einfacher Weise keine genügende Geschwindigkeitsregulierung. Schwerwiegender ist schon der weitere Umstand, dass bei Drehstrommotorwagen sich die für den Bahnbetrieb so wichtige Gruppenschaltung (Steuerung mehrerer Wagen von einem Punkt aus) nicht betriebssicher durchführen lässt und schließlich das Haupthindernis der komplizierten Fahrdrahtanlage. Namentlich in den Weichen treten durch die zwei erforderlichen Drähte so große konstruktive Schwierigkeiten hinsichtlich einer genügenden Isolation auf, dass die Lösung dieser Frage bei den Fahrten der Studiengesellschaft nicht einmal versucht wurde.

Alle diese Erfahrungen weisen auf den Einphasenwechselstrom. Der Einphasenwechselstrommotor hat sich langsamer entwickelt, als der Drehstrommotor. Jetzt ist aber unzweifelhaft der Beweis erbracht, dass der Wechselstrom-Reihenmotor dem Gleichstrommotor in Bezug auf Geschwindigkeitsregelung in keiner Weise nachsteht und dem Drehstrommotor gegenüber den Vorteil der Gruppenschaltung aufweist, während die Fahrdrahtverhältnisse in keiner Weise Schwierigkeiten bieten.

Die ersten größeren Wechselstromlokomotiven wurden in Nordamerika von der General Electric Comp. erbaut. Im Anschluss an die dortigen Erfahrungen hat auch die Allgemeine Elektrizitätsgesellschaft auf Veranlassung der preußischen Staatseisenbahn-Verwaltung auf ihrer Versuchsbahn nach Spindlersfelde ausgedehnte Versuche während zweier Jahre unternommen. Andere Elektrizitätsfirmen sind der Allgemeinen Elektrizitätsgesellschaft gefolgt.

Die Fragen, die bei den Spindlersfelder Versuchen gelöst wurden, bezogen sich u.a. in erster Linie auf die Aufhängung des Fahrdrahtes und auf die menschensichere Durchkonstruktion der Hochspannungsanlage der Lokomotive. Die bei Straßenbahnen übliche direkte Aufhängung des Fahrdrahtes an den Auslegerarmen der Masten wurde verlassen und eine mittelbare Aufhängung mit Hilfe eines oder zweier Tragedrähte gewählt, welch letztere ihrerseits an den Auslegern befestigt sind. So gelang es, dem Fahrdraht eine der geraden Linie sehr ähnliche Gestalt zu geben, indem man ihn in Abständen von 3m am Tragedraht befestigte, während bei der gewöhnlichen direkten Aufhängung der Fahrdraht aus aneinandergereihten Seilkurvenabschnitten besteht, die in den Aufhängepunkten mit einem Knick aneinander schließen. Jene Maßregel ist bei den großen Fahrgeschwindigkeiten, die sich auf über 100km/h belaufen werden, unerlässlich, soll nicht anders der Stromabnehmer an den Aufhängepunkten unzulässige Schläge auf den Fahrdraht ausüben.

Die Andrückvorrichtung des Stromabnehmers wurde pneumatisch ausgeführt, so dass sie vom Führerstand aus bequem betätigt werden konnte. Gleichzeitig verband man mit der pneumatischen Einrichtung ein Hebelwerk, welches bei angedrücktem Stromabnehmer die Hochspannungskammer des Wagens geschlossen hält, so dass der Führer nur bei abgezogenem Bügel, d.h. bei völliger Spannungslosigkeit der Leitungsanlage die Hochspannungskammer betreten kann. Außerhalb der Hochspannungskammer befinden sich aber nur solche Leitungsteile, welche den auf die niedrige Verbrauchsspannung der Motoren herabtransformierten Strom führen.

Unter solchen Vorsichtsmaßregeln gelang es, den Betrieb auf der Spindlersfelder Strecke zwei Jahre lang ohne jeden Unfall durchzuführen.

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Seitdem hat sich der Wechselstrom in immer stärkerem Maße das Gebiet des Bahnbetriebs erobert, so dass es jetzt 30 Wechselstrombahnen mit zusammen 1200km Betriebslänge gibt. Die angewendeten Spannungen gehen bis 15000V, die Geschwindigkeiten bis 112km/h. Der Vortragende geht nun über zur Frage der Elektrisierung des ganzen preußischen Staatsbahnnetzes.

Als Fahrdrahtspannung werden 6000V gewählt. Diese Spannung wird dem Fahrdraht von Transformatorwerken zugeführt, die in Abständen von 40km längs der Bahnstrecken verteilt sind. In den Transformatorwerken wird der 6000V-Strom aus 15000V-Strom erzeugt, welch letzterer den Transformatorwerken aus den Kraftwerken geliefert wird. Solcher Kraftwerke sind 30 vorhanden, indem man den Wirkungsradius eines Kraftwerkes an 200km festsetzt. In den Kraftwerken wird der 15000V-Strom mittels Dampfturbinen erzeugt.

Unter Benutzung der Betriebsergebnisse und der Betriebsstatistik der preußischen Staatsbahnen von 1904 unternimmt dann der Vortragende eine Schätzung der Anlage und Betriebskosten für die geschilderte Anordnung.

Die Schätzungen beruhen in erster Linie auf dem statistisch geführten Nachweis, dass von den 17000 preußischen Staatsbahn-Lokomotiven nur 54% zu gleicher Zeit im Zugdienst verwendet werden, die übrigen 46% sind entweder in Reparatur oder in Betriebsvorbereitung oder in Reserve.

Da nun die elektrische Lokomotive vermöge ihrer Konstruktion weniger Reparaturen erfordert und sie außerdem immer betriebsbereit ist, wird die erforderliche Anzahl an elektrischen Lokomotiven auf 64% der Dampflokomotiven berechnet. Hiermit ergibt sich ein Anlagekapital für die Beschaffung der elektrischen Lokomotiven von 535 Mill.M. Die Anlagekosten für die Fahrdraht- und Transformator-Werkanlage sind berechnet auf 345 Mill.M, so dass die gesamten Anlagekosten sich auf 880 Mill.M belaufen werden.

Die Betriebskosten werden berechnet unter der Annahme, dass die Eisenbahnverwaltung den 15000VStrom für die Transformatorwerke von Privaten bezieht und dass es diesen möglich sei, die elektrische Energie zu 3,5Pfg. für die kWh zu liefern. Die weitere Diskussion aller Posten der mit dem Dampfbetrieb verbundenen Betriebskosten führt schließlich zu dem Ergebnis, dass durch Einführung des elektrischen Vollbahnbetriebes eine Betriebskostenersparnis von 47 Mill.M zu erzielen sein wird. Dieser Betrag würde aber hinreichen, das Anlagekapital von 880 Mill.M. mit 5% zu verzinsen.

Die ganze Schätzung ist sehr vorsichtig durchgeführt; in Wirklichkeit wird das Ergebnis wahrscheinlich günstiger sein. Gar nicht in Anschlag gebracht sind aber die Vorteile, die das Vorhandensein von billiger Energie längs des Bahnnetzes im Gefolge haben wird. Rechnet man ferner den günstigen Einfluss hinzu, den die Erhöhung der Verkehrsgeschwindigkeit auf das gesamte Wirtschaftsleben ausüben wird, zieht man schließlich noch die militärischen Vorteile und die Annehmlichkeit der verminderten Rauchplage in Betracht, so ergibt sich als Gesamtresultat der Wunsch, dass es der preußischen Staatsbahnverwaltung gelingen möge, der Elektrisierung ihres Bahnnetzes in nicht allzu ferner Zeit näher zu treten. Dass die Absichten der Verwaltung diesem Wunsch nicht abgeneigt sind, zeigt das Interesse, welches sie jederzeit an Schnell- und Fernbahnversuchen genommen, und welches neuerdings in dem Projekt einer elektrischen Vollbahn von Altona nach Kiel mit 120150km/h Geschwindigkeit zum Ausdruck kommt.

• Dr. Hort.

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