Neben- und Hilfsbetriebe

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Die Nebenbetriebe eines Triebzuges wurden oft umfangreicher ausgeführt, als das bei Lokomotiven der Fall war. Der Grund dafür waren die bei solchen Fahrzeugen möglichen anderen Lösungen für die Zugsammelschiene. Die Hersteller mussten sich daher schlicht nicht an vorhandenen Fahrzeugen orientieren. Wenn wir jedoch den RAe TEE II in diesem Bereich etwas genauer ansehen, werden wir schnell erkennen, dass das hier nicht so war.

Spannend war, dass der Triebzug RAe TEE II überhaupt eine solche Einrichtung erhalten hatte. Zudem wurde sie nach den üblichen Normen aufgebaut. Die Zugsammelschiene musste bekanntlich unter vier Systemen arbeiten und dabei hatte sie drei unterschiedliche Spannungen. Diese teilten sich zudem in Wechsel- und Gleichstrom auf. Die Folge daraus war, dass bei vier System vier Spannungen bei der Heizung resultierten.

Die hier, wie bisher üblich, als Zugsheizung bezeichnete Einrichtung wurde entweder vom Transformator, oder direkt aus der Fahrleitung versorgt. Es entstanden so drei verschiedene Spannungen, die bei 1 000, 1 500 und 3 000 Volt lagen. Lediglich bei Fahrten unter Wechselstrom wurden die benötigten Spannungen für die Zugsheizung ab der Primärwicklung abgenommen. Einfach gesagt, der Anschluss erfolgte auf die übliche Weise.

Damit haben wir jedoch die Situation erhalten, die jeder international verkehrende Wagen kannte. Dabei mussten diese Fahrzeuge damals ebenfalls die vier Lösungen unterstützen. Bisher waren das jedoch nur Widerstände für die Heizung. Diese sind gegenüber den Spannungen und den Systemen sehr stabil. Kompliziert wurde die Angelegenheit bei Lüftungen. Nur, warum sollte man bei einem Triebzug diese Lösung wählen? 

Schütze, die an der Systemwahl angeschlossen wurden, schalteten die richtige Spannung zur Zugsheizung. Damit wäre es sogar möglich gewesen, die Zugheizung bei einem geschleppten Zug ab der Hilfslokomotive zu versorgen. Da jedoch die Steckdosen an der Front nicht montiert wurden, war das schlicht nicht möglich. Zudem, nur mit der Zugsheizung, hätte die Anlage auf dem Triebzug schlicht gar nicht mehr korrekt funktioniert.

Eingeschaltet wurde die Zugsheizung das ganze Jahr. Daher hätte man sie, wie heute üblich, als Zugsammelschiene bezeichnen müssen. Die durch den Triebzug geführte Leitung versorgte dabei lediglich die Heizregister der Klimaanlagen mit Spannung. Wie diese Widerstände bei den unterschiedlichen Spannungen der Leitung zu schalten sind, wussten die Erbauer von den zahlreichen damals international eingesetzten Reisezugwagen.

Mehr war jedoch an dieser Leitung nicht mehr vorhanden. Alle anderen Einrichtungen, wie auch die Küche des Speise-wagens, wurden über die Hilfsbetriebe mit Energie ver-sorgt.

Der Grund für diese Lösung, lag bei den Hilfsbetrieben und der damit verbundenen Möglichkeit auf andere Geräte, als die bei den Eisenbahnen üblichen Modelle, zurückgreifen zu können. Es lohnt sich daher, wenn wir uns nun den Hilfs-betrieben zuwenden.

Die Hilfsbetriebe des Triebzuges stellten die Erbauer des elektrischen Teiles vor eine grosse Herausforderung. Diese Einrichtungen mussten unter allen vier Systemen einwand-frei funktionieren.

Das war mit den in der Schweiz üblichen Lösungen mit 220 Volt und 16 2/3 Hertz schlicht nicht möglich. Daher mussten andere Ansätze gefunden werden. Die Lösung war schliess-lich ein komplett neuer Ansatz für die Versorgung der Hilfs-betriebe.

Es wurde für die Hilfsbetriebe eine Lösung gewählt, die völlig unabhängig von den Systemen arbeitet. Dabei wählte man die im Landesnetz übliche Lösung mit 380 Volt und 50 Hertz Drehstrom.

Das erlaubte, dass insbesondere im Speisewagen, Geräte aus dem normalen Handel verwendet werden konnten. Daher war zum Beispiel der Kühlschrank mit dem in normalen Haushalten identisch. Auch bei anderen Bauteilen konnte man ähnliche Lösungen finden.

Somit war klar, dass für die Hilfsbetriebe eine Umformergruppe eingebaut werden musste. Diese musste jedoch so ausgelegt werden, dass alle daran angeschlossenen Geräte betrieben werden konnten. Es war daher wichtig, dass der Verbrauch bei den Hilfsbetrieben genau berechnet wurde. Beim Triebzug der Reihe RAe TEE II berechnete man eine benötigte Leistung von 200 kVA. Nur bedingt eingerechnet wurden dabei jedoch spätere Erweiterungen.

Wir haben damit eine Umformergruppe, die nun an den vier Systemen angeschlossen werden musste. Damit waren zwei Spannungen wichtig, denn bei Gleichstrom konnte damals keine Umwandlung stattfinden, daher musste der Motor des Umformers mit 1500 und 3000 Volt betrieben werden. Daher wurde ein Wellenstrommotor mit zwei Kollektoren eingebaut. Je nach Spannung liefen diese in Serie, oder bei der ge-ringen Spannung parallel. 

Wurde der Triebzug jedoch unter Wechselstrom betrieben, wurde der Motor der Umformergruppe mit 1 500 Volt versorgt. Die Spannungen stammten jedoch von einer eigenen Spule und sie wurde, wie schon bei den Fahrmotoren, je nach Wert in der Fahrleitung durch die Systemwahl so geschaltet, dass ein einheitlicher Wert bei der Spannung vorhanden war. Anschliessend erfolgte die Umwandlung der Spannung in Gleichstrom. Auch hier mit der Hilfe der Dioden aus Silizium.

Damit haben wir nun die beiden für den Wellenstrommotor benötigten Spannungen erhalten. Der weitere Weg zur Umformergruppe war nun einfach, denn dieser wurde, wie schon die Fahrmotoren, über den Umschalter der Betriebsart genommen. Dieser Umschalter hatte dabei ähnliche Aufgaben, wie bei den Fahrmotoren. Jedoch konnte man sich hier auf die Umschaltung der beiden Wicklungen beschränken, denn es war keine Regelung nötig.

Neben dem Drehstromgenerator für die Hilfsbetriebe, waren noch der Erreger für die Umformergruppe selber und der Erreger für die elektrische Widerstandsbremse des Zuges an der Welle angebaut worden. Einfach gesagt, man hatte einen Motor, der bei allen vier Systemen betrieben werden konnte. Daher wurde dessen drehende Bewegung gleich für alle anderen benötigten Nebenbereichen genutzt. Es entstand eine universelle Umformergruppe.

Nachteilig bei dieser Lösung war nur, dass sich die Frequenz im Drehstromnetz bei Schwankungen in den Anlagen mit Gleichstrom verändern konnte. Bahnen mit Gleichstrom kennen sehr grosse Toleranzen bei der Spannung. In der Folge wurde der Drehstrom in dieser Betriebsart mit stetig wechselnder Frequenz erzeugt. Da die Frequenz jedoch nur geringfügig änderte, konnten die Geräte trotzdem betrieben werden.

Damit kommen wir zu den Verbrauchern an den Hilfsbetrieben. Diese wurden ab der Umformergruppe mit der benötigten Spannung versorgt. Alternativ dazu konnte der Triebzug im Unterhalt auch an eine Steckdose angeschlossen werden. Dabei kam jedoch nicht der Depotstrom, sondern das normale Landesnetz im Gebäude zur Anwendung. Daher waren die seitlichen Steckdosen dafür ausgelegt worden. Da diese jedoch in Europa nicht einheitlich waren, klappte das nur in der Schweiz.

Speziell war, dass die Leitung der Hilfsbetriebe durch den ganzen Zug geführt wurde. Damit stand deren Energie in den anderen Wagen des Zuges auch zur Verfügung. Damit haben wir hier auch umfangreichere Hilfsbetriebe erhalten, die grundsätzlich zu einer eigenen Zugsammelschiene mit Drehstrom wurden. Es lohnt sich, wenn wir nun die Wagen ansehen werden. Dabei beginne ich bei den normalen Sitzwagen, da sie einfach waren.

Bei den normalen Sitzwagen, wurden daran die Klimageräte angeschlossen. Dies umfasste den Kühler und die Ventilatoren für die Lüftung der Abteile. Nicht an den Hilfsbetrieben angeschlossen wurden die Heizregister. Diese bestanden aus normalen Widerständen. Wiederstände arbeiten von den Systemen unabhängig, als wurde deren Leistung nicht auch noch über den Umformer geleitet. Eine Lösung, die wertvolles Gewicht sparte.

Wenn wir zum Speisewagen wechseln, wurden dort die von den Wagen her bekannten Verbraucher an den Hilfsbetrieben angeschlossen. Dazu kamen jedoch auch noch die Kühlgeräte in der Bar. Da die Küche jedoch im Maschinenwagen war, war diese davon nicht betroffen und wurde damit zu einem Teil des Maschinenwagens. Somit hatte der Speisewagen eigentlich nicht unbedingt viel mehr Verbraucher erhalten. Nur es gab noch einen wichtigen Punkt.

Beim Speisewagen wurde die Batterieladung für den ganzen Zug eingebaut. So konnte der verfügbare Platz unter diesem Wagen ideal genutzt werden. Der Grund dafür war jedoch weniger der Platz, der beim Maschinenwagen schlicht fehlte.

Vielmehr hatte diese Einrichtung ein stattliches Gewicht und hätte so dazu geführt, dass die Achslasten des Maschinenwagens zusätzlich erhöht worden wären. Damit wäre dieser zu schwer geworden.

Die meisten Bauteile, die an den Hilfsbetrieben angeschlossen waren, wurden jedoch im Maschinenwagen konzentriert. Dazu gehörten die Verbraucher in der Küche und natürlich die benötigten Hilfsbetriebe im Maschinenwagen selber.

Dabei beginnen wir mit den beiden Kompressoren. Diese waren mit einem Druckschwank-ungsschalter versehen, der verhinderte, dass sie dauernd liefen. Man konnte bei diesem Zug so die Lärmbelästigung etwas reduzieren.

Damit die Schwingungen und Bewegungen der arbeitenden Kompressoren nicht auf den Maschinenwagen übertragen wurden, waren Silentblöcke zur Montage verwendet worden. In den Leitungen wurden zudem bewegliche Elemente eingebaut.

Es war daher im Zug nicht zu spüren, wenn der Kompressor seine Arbeit aufnahm. Sie sehen, dass auch bei den Hilfsbetrieben, sehr darauf geachtet wurde, dass möglichst wenig Lärm erzeugt wurde.

Somit bleibt bei den Verbrauchern der Hilfsbetriebe nur noch die Kühlung der Bauteile für die Traktionsausrüstung übrig. Dabei beginnen wir deren Betrachtung mit dem Transformator. Dieser wurde nicht direkt mit einem Ventilator gekühlt, sondern er hatte eine Kühlung mit Flüssigkeit erhalten. Das dabei verwendete Kühlmittel, war das zur Isolation benötigte Transformatoröl. Somit gab es hier zu den anderen Fahrzeugen keine grossen Unterschiede.

Das Öl wurde bei den Wicklungen stark erwärmt. Mit Hilfe einer Ölpumpe wurde diese künstlich in Bewegung versetzt, so dass immer wieder neues Transformatoröl zu den heissen Wicklungen gelangte.

Damit war deren Kühlung optimal und das Kühlmittel wurde im Gehäuse immer heisser. Damit ein langfristiger Betrieb möglich wurde, wurde das Öl einem Ölkühler zugeführt. Dort kühlte es an den kalten Wänden ab und konnte wieder zu den Wicklungen geleitet werden.

Für die Luftkühlung waren diverse Ventilatoren eingebaut worden. Diese hatten ihre eigenen Bauteile erhalten. Dabei greifen wir zuerst wieder den Transformator auf. Die über die seitlichen Lüftungsgitter angesagte und gereinigte Luft, wurde im Ventilator beschleunigt und anschliessend am Ölkühler vorbeigeführt. Damit wurde dieser zusätzlich abgekühlt. Jedoch hatte diese Kühlluft ihre Aufgabe damit noch nicht abgeschlossen.

Die vom Ölkühler erwärmte Luft wurde anschliessend noch zur Kühlung der benötigten Anfahr-widerstände genutzt. Diese wurden jedoch nicht nur bei Fahrten unter Gleichstrom genutzt, so dass sie dauernd gekühlt werden mussten.

Die Luft hatte danach jedoch genug Wärme aufgenommen und wurde unter dem Maschinenwagen wieder ins Freie entlassen. Mit Ausnahme der Anfahrwiderstände entsprach dieser Pfad den anderen Baureihen.

Für die Fahrmotoren musste eine leicht veränderte Lösung gefunden werden. Auch hier bezog der Ventilator die Luft über die seitlichen Lüftungsgitter. Anschliessend wurde sie durch die Kanäle zu den Fahrmotoren geführt.

Im Bereich der Drehgestelle war dafür jedoch schlicht kein Platz vorhanden, daher nutzte man dort den Rahmen des Drehgestells als Luftkanal und konnte so die Kühlluft ohne zusätzlichen Platz zu benötigen, zu den Fahrmotoren führen.

Im Fahrmotor wurde die Kühlluft schliesslich durch die Wicklungen und Rotoren gepresst. Dabei nahm sie die Wärme auf und führte auch Verschmutzungen ab. So wurden die Fahrmotoren jederzeit sauber gehalten. Damit das noch verbessert werden konnte, wurde die Kühlluft in den Lüftungsgitter mit Hilfe von Filtermatten zusätzlich gereinigt. Nötig war dies, da die Luft seitlich stärker verschmutzt war und so keine optimale Kühlung erlaubt hätte.

In diesem Punkt baute man die Ventilation auf den Erfahrungen mit den in Pendelzügen verkehrenden Lokomotiven der Baureihe Re 4/4 auf. Dort hatte sich diese Notwendigkeit gezeigt. Jedoch hatte die Lösung hier auch Nachteile. Da die Gitter im hellen Bereich des Anstriches angeordnet wurden, fielen sie schnell durch die Verschmutzung auf. Das wollte nicht so richtig zum Zug passen, war jedoch nicht anders zu lösen.

Viele Verbraucher, die in der Regel bei den Hilfsbetrieben angeschlossen wurden, waren hier schlicht nicht zu finden. Entweder wurde eine Lösung mit der Spannung des Bordnetzes gewählt, oder aber die Hilfsbetriebe waren schlicht ungeeignet. Dazu gehörte zum Beispiel die Anzeige der Spannung in der Fahrleitung. Diese konnte hier nicht über die Hilfsbetriebe erfolgen, weil sonst falsche Werte angezeigt worden wären.

 

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