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Fahrleitungen elektrischer Bahnen

Publicis Publishing

Planung Berechnung Ausführung Betrieb

von Friedrich Kießling, Rainer Puschmann und Axel Schmieder

3., wesentlich überarbeitete und erweiterte Auflage, 2014

Autoren:

Dr.-Ing. Friedrich Kießling (verantwortlich für Kapitel 2, 5, 6, 7, 8, 10, 13) Rosenstrasse 18, 91083 Baiersdorf, Deutschland fkiess@josebus.org

Dipl.-Ing. Rainer Puschmann (verantwortlich für Kapitel 3, 4, 12, 15, 16, 17) Unterer Kirchenweg 11, 91338 Igensdorf, Deutschland rainer.puschmann@powerlines-group.com

Dr.-Ing. Axel Schmieder (verantwortlich für Kapitel 1, 9, 11, 14) Hans-Geiger-Strasse 3, 91052 Erlangen, Deutschland axel.schmieder@siemens.com

Titelbild:

Oberleitungsbauart Sicat H1.0 auf der Hochgeschwindigkeitsstrecke Frankfurt/M.- Köln mit ICE 3. Das Bild wurde mit freundlicher Unter-stützung der Deutschen Bahn AG bereitgestellt.

Bibliografische Information Der Deutschen Nationalbibliothek

Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

Autoren und Verlag haben alle Texte in diesem Buch mit großer Sorgfalt erarbeitet. Dennoch können Fehler nicht ausgeschlossen werden. Eine Haftung des Verlags oder der Autoren, gleich aus welchem Rechtsgrund, ist ausgeschlossen. Die in diesem Buch wiedergegebenen Bezeichnungen können Warenzeichen sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann.

www.publicis-books.de

Print ISBN 978-3-89578-407-1 EPDF ISBN 978-3-89578-916-8

3. Auflage, 2014

Herausgeber: Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München Verlag: Publicis Publishing, Erlangen © 2014 by Publicis Erlangen, Zweigniederlassung der PWW GmbH

Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwendung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen, Bearbeitungen sonstiger Art sowie für die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Dies gilt auch für die Entnahme von einzelnen Abbildungen und bei auszugsweiser Verwendung von Texten.

Printed in Germany

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Geleitwort zur dritten deutschenAuflage

Die zweite deutschsprachige Auflage des Buches Fahrleitungen war seit vielen Jahrenvergriffen. Für alle im Fachgebiet Tätigen, bei Bahnbetreibern, Beraterfirmen und Be-hörden sowie in der Bahnindustrie ist es eine große Freude, dass nun eine dritte, neugestaltete Auflage vorliegt. Diese Auflage entstand mit Unterstützung der Siemens AGund wurde von den Autoren neben ihrer beruflichen Tätigkeit erstellt.In seinem Geleitwort zur ersten deutschen Auflage wies Klaus Niekamp auf die Bedeu-tung der Fahrleitung für die elektrischen Bahnen des Nah- und Fernverkehrs als Medi-um zur Übertragung der in ortsfesten Kraftwerken oder in Umformeranlagen erzeugtenelektrischen Energie auf die Fahrzeuge hin: Die Fahrleitung muss ständig verfügbarsein, die Instandhaltungsaufwendungen sollen über die gesamte Lebensdauer der Anla-ge gering sein, mechanischer Verschleiß sollte möglichst nicht stattfinden, Kurzschlüssedürfen keine Schäden verursachen, hohe und niedrige Temperaturen und auch Eisansatzan den Leitern sollten keinen Einfluss auf die Energieübertragung haben. Aus techni-schen Gründen lässt sich die Fahrleitung nicht redundant ausführen. Im Schadensfallsoll sich die Fahrleitung schnell wieder in Betrieb nehmen lassen können und auch mitnotwendigen Investitionen muss die elektrische Bahn wirtschaftlich bleiben.Mit Zunahme der Leistungen und Fahrgeschwindigkeit elektrischer Bahnen im Fern-verkehr haben auch die Anforderungen an die Fahrleitungen ständig zugenommen: Invielen Ländern entstehen neue Bahnstrecken für den Schienenschnellverkehr. Reisege-schwindigkeiten bis 350 km/h sind in mehreren Ländern, so z. B. in Frankreich, Spanienund China, bereits erreicht. Mit 575 km/h stellten Versuchsfahrten in Frankreich einenHöchstwert für schienengebundene Fahrzeuge auf. Dafür ist die zuverlässige Versorgungder ortsveränderlichen Verbraucher mit elektrischer Energie eine wesentliche Vorausset-zung. Dieses Ziel zu erfüllen, erfordert auch Weiterentwicklungen der Fahrleitungen.Die Harmonisierung europäischer Bahnen, um den grenzüberschreitenden Betrieb ohnetechnische Hindernisse zu ermöglichen, wurde und wird von der Europäischen Unionweiter vorangetrieben. Hierfür entstanden Richtlinien, technische Spezifikationen undneue Normen. Diese brachten für die Fahrleitungen wichtige Vorgaben, die bei der Ge-staltung der Anlagen zu erfüllen sind. Eine sorgfältige Analyse der Anforderungen undderen Beachtung bei der Auslegung der Oberleitungen und bei der Errichtung sind Vor-aussetzung für den interoperablen Betrieb der Bahnen. Der Aufbau und der gegenüberden früheren Ausgaben erweiterte Inhalt des Buches folgen dem Systemgedanken undtragen diesen Anforderungen Rechnung:

– Nach einer Einführung in die heute verwendeten Bahnenergieversorgungsartenfolgen die grundlegenden Anforderungen an Fahrleitungen mit den AusprägungenOberleitungen und Stromschienen.

– Die elektrischen und mechanischen Grundlagen für Oberleitungen schließen sichan, wobei auch die Auswirkungen auf bahneigene und bahnfremde Anlagen be-

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handelt werden. Beispiele ergänzen die Theorie. Das Zusammenwirken zwischenStromabnehmer und Fahrleitung ist dabei von besonderer Bedeutung.

– Die elektrische und mechanische Auslegung, die Bemessung der Tragwerke unddie Anlagenplanung werden ausführlich behandelt.

– Weltweit ausgeführte Anlagen erlauben dem Leser einen internationalen Vergleich.– Die Kapitel Errichtung, Betrieb und ein eigenes Kapitel zur Instandhaltung geben

die umfangreichen Erfahrungen der Autoren wider.Ausführliche Unterlagen über internationale, europäische und nationale Normen sowieRichtlinien der Bahnbetreiber sind in Anhängen zum Buch enthalten. Darin spiegeltsich auch die zunehmende Internationalisierung der Normen für Bahnen wider, die heutenicht mehr national, sondern regional bei CEN und CENELEC und international beiISO und IEC entstehen.Das Buch ist für den täglichen Gebrauch bei der Planung und Ausführung von Ober-leitungen als auch insbesondere für das Studium und für die Aus- und Weiterbildungder in der Praxis in diesem Fachgebiet tätigen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter derBahnunternehmen wichtig. Die Deutsche Bahn begrüßt daher die neue Auflage des Bu-ches ausdrücklich und dankt sowohl den Autoren für ihre erhebliche Mühe, das rund1 000 Seiten umfassende Buch zu erstellen, der Siemens AG für die Unterstützung derAutoren bei der Gestaltung des Inhalts sowie dem Verlag für die gute Ausstattung desWerkes.

Berlin, Dr. Volker Keferim Oktober 2012 Vorstand Technik, Systemverbund,

Dienstleistungen und Infrastrukturder DB AG

Vorwort zur ersten Auflage

Im Jahr 1866 fand der deutsche Ingenieur und Unternehmer Siemens das dynamoelek-trische Prinzip und schuf damit die Grundlage für die Erzeugung und Anwendung derelektrischen Energie im heutigen Ausmaß. Auf dieser Basis baute er auch die erste elek-trisch angetriebene Lokomotive für Eisenbahnen, die am 31. Mai 1879 mit drei Wagenauf der Gewerbeausstellung in Berlin erstmals fuhr. Da die elektrische Energie nichtausreichend speicherbar ist, erfordert ihre Anwendung für den Bahnbetrieb, von Aus-nahmen bei Speichertriebwagen geringer Leistung abgesehen, eine ständige Verbindungzwischen dem Kraftwerk und dem Triebfahrzeug. Bei der ersten Bahn führten die bei-den Fahrschienen der Lokomotive die Leistung von 2,2 kW mit einer Gleichspannungvon 150 V zu, dies auch bei der ebenfalls von Siemens 1881 gebauten ersten elektrischenStraßenbahn der Welt, jedoch mit einer Nennspannung von 180 V. Es kam dabei zu Un-fällen mit Pferden durch gleichzeitiges Berühren beider Schienen. Diese Übertragungsartist bei ausgedehnten Bahnsystemen technisch nicht realisierbar und darüber hinaus beigrößeren Leistungen, wie das Beispiel zeigt, auch gefährlich. Der bei der Weiterführungder Straßenbahn 1882 in Spandau eingesetzte zweipolige, an Drähten über dem Gleisaufgehängte und nachgezogene Kontaktwagen entgleiste häufig und erwies sich nichtals dauerhaft brauchbar. Erst der 1889 von dem Siemens-Ingenieur Reichel vorgeschla-gene Bügelstromabnehmer, der von einem oberhalb des Gleises einpolig aufgehängtenFahrdraht den Stromfluß mit Rückleitung über die Fahrschienen ermöglichte, brachteden Durchbruch für in der Praxis anwendbare Oberleitungen zur Leistungsübertragungauf fahrende Züge.Die ersten elektrischen Bahnen verwendeten Gleichspannungen und für den Bahnbe-trieb gut geeignete Reihenschlußmotoren. Dies hatte den Nachteil, daß die Leistungden Triebfahrzeugen mit der niedrigen Betriebsspannung der Motoren zugeführt wer-den musste, was die Leistungen begrenzte und große Leiterquerschnitte erforderte. Esgab daher schon frühzeitig Bemühungen, Wechselspannungen, entweder Drehstrom oderEinphasenwechselstrom, für den Bahnbetrieb zu verwenden und mit der Transformier-barkeit auf den Fahrzeugen die Übertragungsspannung von der Motorspannung unab-hängig zu machen. Wechselspannungssysteme ließen sich mit einer niedrigeren Frequenzals bei der allgemeinen Elektrizitätsversorgung verwirklichen, die den Bau von zuverläs-sigen einfachen Bahnmotoren gestattete. In Deutschland setzte sich nach Anwendungenfür die Strecken Murnau–Oberammergau und Bitterfeld–Dessau die Frequenz 16,7 Hzmit dem 1912/13 geschlossenen Vertrag der preussisch-hessischen, bayerischen und ba-dischen Staatsbahnen durch, der auch die Spannung mit 15 kV, die Fahrdrahthöhe mit6,0 m und die damit einhergehende Stromabnehmerbreite mit 2,10 m festlegte.Die Entwicklung und Anwendung der Leistungselektronik ebnete schließlich den Wegfür die Industriefrequenz auch bei Bahnsystemen, so daß neue Vollbahnanlagen heutevorwiegend mit 50 oder 60 Hz und meist mit 25 kV versorgt werden. Vor rund 25 Jahrenist die Bahnenergieversorgung in ein neues Stadium getreten, das durch die Unabhän-gigkeit der Übertragung von der Antriebstechnik gekennzeichnet ist. Seitdem lässt sich

8 Vorwort zur ersten Auflage

für den Antrieb die vorteilhafte Drehstromtechnik nutzen und für die Leistungsüber-tragung das hierfür jeweils günstigste System im Hinblick auf Frequenz und Spannungverwenden.Mit diesen Entwicklungen ist die elektrische Bahn in Bereiche vorgedrungen, die vorrund 20 Jahren noch als nahezu utopisch galten: Die Betriebsgeschwindigkeiten stiegenauf 300 km/h und demnächst 350 km/h an; bei Hochgeschwindigkeitsfahrten erreichteder ICE der DB 1988 mit 407 km/h erstmals mehr als 400 km/h auf Eisenbahnschienenund der TGV-A der SNCF stellte 1990 mit 515 km/h den noch heute gültigen Ge-schwindigkeitsrekord auf. Entscheidend gerade für die beiden letzten Erfolge war einezuverlässige Zuführung der hohen elektrischen Leistung über Oberleitung und Strom-abnehmer, die vorher unter diesen Bedingungen als kaum möglich galt.Die beschriebene Entwicklung der elektrischen Bahntechnik ging einher mit der Steige-rung sowohl der Geschwindigkeiten als auch der Übertragungsleistungen auf die Züge.Die Oberleitungen der Deutschen Bahn für Geschwindigkeiten von 160 km/h, 200 km/h,250 km/h und 330 km/h belegen diese Aussage.Fahrleitungen dienen im Bahnenergieversorgungssystem sowohl als Verteilungsleitun-gen als auch als gleitende Kontakte zu den Stromabnehmern der Fahrzeuge. Sie müssendiese Aufgaben unter extremen Witterungsbedingungen und bis zu höchsten Geschwin-digkeiten sicher erfüllen. Daraus leiten sich entsprechend hohe Anforderungen elektri-scher und mechanischer Art ab. Über die Kontaktstelle fließen Ströme bis zu mehreren1 000 Ampere; mit der Steigerung der Geschwindigkeiten nehmen dynamische Kriteri-en an Bedeutung zu. Aus der räumlichen Trennung von Hin- und Rückleitung könnenBeeinflussungen anderer Systeme und Gefährdungen folgen. Da Fahrleitungen aus tech-nischen und wirtschaftlichen Gründen im Gegensatz zu vielen anderen Komponentender Eisenbahntechnik nicht redundant gestaltet sind, bestimmen sie im starken Maßdie Zuverlässigkeit des Betriebs, zumal vielfach Grenzleistungen hinsichtlich Strom undGeschwindigkeit zu erbringen sind. Bahnenergieversorgungssysteme und Fahrleitungenals wesentlicher Bestandteil hiervon sind langlebige Wirtschaftsgüter, die mit hohenInvestitionen verbunden sind.Die genannten Aspekte verlangen daher eine sachkundige Gestaltung der Fahrleitungs-komponenten, eine gewissenhafte Projektierung jeder einzelnen Anlage und eine sorg-fältige Errichtung mit ausgereiften, geprüften Bauelementen, die bei sachgemäßer In-standhaltung eine lange Lebensdauer sicherstellen.In dem Buch „Elektrische Bahnen“, erschienen 1929, widmete Höring im deutschspra-chigen Raum dem Thema Fahrleitung ein eigenes Kapitel. Erstmals behandelte 1938Sachs in dem Buch „Ortsfeste Anlagen der elektrischen Zugförderung“ das FachgebietFahrleitungen sowohl hinsichtlich der elektrischen als auch der mechanischen Aspektezusammenfassend und ausführlich. Süberkrüb befasste sich in seinem 1971 erschiene-nen Buch „Technik der Bahnstromleitungen“ vorwiegend mit mechanischen Fragen.Diese stehen auch in dem 1975 herausgegebenen VEM-Handbuch „Energieversorgungelektrischer Bahnen“ im Mittelpunkt. Das 1985 erschienene Buch „Oberleitungen fürhochgespannten Einphasenwechselstrom in Deutschland, Österreich und der Schweiz“von Schwach stellt detailliert und fachlich fundiert die Entwicklung der 162/3-Hz-Fahr-leitungen in Mitteleuropa dar und bildet eine Fundgrube für viele Details.

Vorwort zur ersten Auflage 9

Die Steigerung der Fahrgeschwindigkeiten und elektrischen Leistungen beim Hochge-schwindigkeitsverkehr stellte auch an Fahrleitungen Anforderungen, die zur Entste-hungszeit der genannten Bücher noch keine Rolle spielten. Das Überwiegen des dy-namischen Zusammenwirkens von Oberleitungen und Stromabnehmern, die Auslegungfür sehr hohe Ströme und Sicherheitsaspekte, die aus den hohen Belastungen, aberauch aus neuen Oberbauformen resultieren, seien erwähnt. Im Hinblick auf Kosten fürBetrieb und Instandhaltung kommt der korrosionsfesten, instandhaltungsarmen Aus-führung und der Verlustminimierung zunehmende Bedeutung zu.Diese Gesichtspunkte haben die Verfasser veranlaßt, ein aktuelles Fachbuch über Fahr-leitungen elektrischer Bahnen vorzulegen, das die Grundlagen für Planung, Bau undBetrieb von Fahrleitungen darstellt, die in den letzten Jahren erreichten Fortschritteim Verständnis für die Leistungsübertragung behandelt, die heutigen Methoden fürProjektierung und Berechnung enthält und moderne Ausführungen von Fahrleitungenbeschreibt. Das Buch ist als Unterlage für Planung, mechanische, elektrische und ther-mische Auslegung, konstruktive Gestaltung und Baudurchführung gedacht. Es wendetsich an interessierte Studierende, Berufsanfänger und an mit dem Fachgebiet bei Bahn-unternehmen und einschlägigen Baufirmen befasste Ingenieure.Die mit dem einheitlichen europäischen Markt eng verknüpfte Neugestaltung aller tech-nischen Normen betrifft auch das Fachgebiet Fahrleitungen elektrischer Bahnen. DieseNeugestaltung ist zwar voll im Gang, aber noch nicht vollständig abgeschlossen. Umdem Leser das Arbeiten mit den einschlägigen Normen zu erleichtern, ist dem Buch ei-ne Übersicht über Fahrleitungsanlagen betreffende oder tangierende Normen mit Standvom Juli 1997 angefügt. Im Buchtext werden deswegen nur die Normennummern, aufdie Bezug genommen wird, angegeben. Der Titel der jeweiligen Norm kann aus An-hang 1 entnommen werden. Anhang 2 enthält mehrfach verwendete Abkürzungen.Das Buch entstand mit wohlwollender Förderung des Bereichs Verkehrstechnik der Sie-mens AG Erlangen, des Instituts Elektrische Verkehrssysteme der Technischen Univer-sität Dresden und des Instituts für Bahntechnik, Niederlassung Dresden. Die Autorendanken für diese Förderung, ohne die das Buch nicht zu schaffen gewesen wäre.Weiter danken die Autoren Dr.-Ing. K. Müller, Dr.-Ing. A. Kontcha, Dipl.-Ing. R. Sei-fert, Dipl.-Ing. M. Semrau und Dipl.-Ing. (FH) K. Dollack für Beiträge, Hinweise undAnregungen zur inhaltlichen Gestaltung. Dr. rer. nat. H. Wonn half bei der Manuskript-gestaltung mit und gab hierfür viele Anregungen ebenso wie M. Schwarz und D. Schlegl,die wesentliche Teile des Manuskripts zum Druck vorbereiteten. Der Verlag kam denVerfassern bei Umfang und Ausstattung des Buches großzügig entgegen.Die Autoren widmen dieses Buch dem Bereich Verkehrstechnik der Siemens AG ausAnlaß des 150-jährigen Bestehens des Hauses Siemens, dessen Gründer und Mitarbeiterviele grundlegende Beiträge zum behandelten Fachgebiet leisteten.

Moskau, Erlangen, Dresden, Anatoli Ignatjewitsch Gukow, Friedrich Kießling,im September 1997 Rainer Puschmann, Axel Schmieder , Peter Schmidt

Vorwort zur zweiten Auflage

Wenige Monate nach dem Erscheinen der ersten Auflage war das Buch „Fahrleitun-gen elektrischer Bahnen“, das die elektrotechnischen, mechanischen, bautechnischenund bahnbetrieblichen Gesichtspunkte des Errichtens und Betreibens von Fahrleitun-gen darstellt, bereits vergriffen. Verlag und Autoren werten dies als Beleg dafür, dassdas Buch eine Lücke in der technischen Literatur über ein komplexes Fachgebiet füllenkonnte. Besonders freuten sich die Autoren über zahlreiche zustimmende Äußerungenzu diesem Buch und viele Hinweise auf missverständliche Darstellungen, Fehler undwünschenswerte Ergänzungen. Die Autoren danken allen Lesern für ihre Anregungenund insbesondere den Herren Georg Schwach und Günther Tix für die ausführliche,gewissenhafte Durchsicht des Buches.In der vorliegenden, kurz nach der ersten Auflage neu bearbeiteten zweiten Auflagedes Buches waren die Autoren bemüht, die erhaltenen Anregungen weitgehend zu be-rücksichtigen, erkannte Druckfehler zu beseitigen und wichtigen Neuerungen aus derWeiterentwicklung Europäischer Normen Rechnung zu tragen. Eine vollständige Über-arbeitung muß jedoch einem späteren Zeitpunkt nach der Konsolidierung der Europäi-schen Fachnormen für ortsfeste Bahnanlagen vorbehalten bleiben.Herr Professor A. I. Gukow ist aus dem Autorenkreis ausgeschieden. Für seine Beiträgezur ersten Auflage auch an dieser Stelle vielen Dank!Die Autoren danken dem Geschäftszweig Bahnelektrifizierung, insbesondere dessen Lei-ter Hans Habermann, für die Unterstützung auch bei der Vorbereitung der zweitenAuflage und dem Verlag für deren gute technische Ausstattung.

Erlangen, Dresden, Friedrich Kießling, Rainer Puschmann,im März 1998 Axel Schmieder , Peter Schmidt

Vorwort zur dritten Auflage

Die erste deutsche Auflage des Buches „Fahrleitungen elektrischer Bahnen“ erschien1997 im Verlag B. G. Teubner, Stuttgart – Leipzig und war schnell ausverkauft, wes-halb bereits 1998 im gleichen Verlag eine zweite, überarbeitete Auflage erschien. Auchdiese zweite Auflage ist seit vielen Jahren vergriffen. Die Leser mussten daher auf die2001 erschienene erste englische Ausgabe „Contact Lines for Electric Railways“, verfasstvon den Autoren Friedrich Kießling, Rainer Puschmann und Axel Schmieder, zurück-greifen. Die Mitautoren der deutschen Auflagen Anatoli I. Gukow und Peter Schmidtwaren zwischenzeitlich verstorben. Eine zweite englische Ausgabe folgte 2009. Dabeiwirkte als weiterer Autor Egid Schneider mit. Die Ausgaben in englischer Sprache er-schienen im Verlag Publicis MC&D Erlangen-München als Fachbuch der Siemens AG.Übersetzungen in die chinesische und spanische Sprache erschienen 2003 bzw. 2008,wobei zur letzteren Tomas Vega wesentlich beitrug.Nach der Fertigstellung der zweiten englischen Ausgabe hatten der Verlag und die Sie-mens AG den Wunsch, eine aktualisierte dritte Auflage dieses Fachbuches in deutscherSprache herauszubringen. Diese Auflage nutzt die Inhalte der englischen Fassung von2009 für das Anwendungsgebiet in Deutschland. Der Inhalt ist nunmehr in siebzehnstatt bisher vierzehn Kapiteln gegliedert. Der Umfang stieg von bisher 994 Seiten auf1 250 Seiten. Aus dem Autorenkreis ist Egid Schneider ausgeschieden. Wesentliche Teileder dritten deutschen Ausgabe gehen auch auf seine Beiträge zurück.Im Jahr 1996 begann mit der Herausgabe der Richtlinie 96/49/EG über die Interopera-bilität des europäischen Hochgeschwindigkeitssystems der Übergang von der nationalenBahnnormung auf regionale und internationale Normen. Die Grundlagen für die Pla-nung und Errichtung von Fahrleitungen haben damit zunehmend die internationalenNormen in IEC und CENELEC zur Basis. Auf dem Gebiet der elektrischen Bahnen undinsbesondere der stationären Anlagen veränderten sich viele wichtige Berechnungsan-nahmen und -abläufe. Die Norm für Oberleitungen DIN EN 50 119 wurde verfasst undeine Reihe anderer Normen, die für das Fachgebiet wesentlich sind, kam hinzu.Die letzten Jahre brachten eine deutliche Erhöhung der Fahrgeschwindigkeiten sowohlim kommerziellen Betrieb als auch bei Hochgeschwindigkeitsfahrten, welche erhebli-che Auswirkungen auf Fahrleitungen hatten. Ein Meilenstein dieser Entwicklung war2002 die Rekordfahrt eines Hochgeschwindigkeitszuges der SNCF auf der Strecke Paris–Straßburg, wobei die noch heute gültige Höchstmarke mit 575 km/h erreicht wurde.In einigen europäischen und asiatischen Ländern, so in Österreich, der Schweiz und inChina, wurde der Hochgeschwindigkeitsbetrieb neu aufgenommen. Die Hochgeschwin-digkeitsnetze in Deutschland, Italien, Spanien und Frankreich wurden erweitert. Insbe-sondere in China entstand das größte Hochgeschwindigkeitsnetz mit Betriebsgeschwin-digkeiten bis 350 km/h, das ständig erweitert wird.In der Schweiz ging der Lötschberg-Tunnel als erste Hochgeschwindigkeitsverbindungdurch die Alpen in Betrieb; der Gotthardbasistunnel ist im Bau und wird 2016 fertigge-stellt werden. Für all diese Anlagen waren angepasste Bauweisen für die Fahrleitungen

12 Vorwort zur dritten Auflage

erforderlich. Die Anforderungen und die Ausführungen für solche Anlagen nehmen einenwesentlichen Teil dieser neuen Auflage ein.Das Buch gliedert sich in die grundlegenden Kapitel mit der Darstellung der Theorie derEnergieübertragung, mit den Anforderungen und den prinzipiellen Möglichkeiten zurAusführung. Ein Kapitel erläutert die Bauteile und Baugruppen der Fahrleitung. Wei-tere Kapitel behandeln die Planung der Fahrleitungsanlagen. Hierfür finden zunehmendRechner mit entsprechenden Programmen Verwendung.Einige Kapitel sind der Errichtung der Anlagen, den ausgeführten Anlagen und der In-standhaltung gewidmet. Die für die Errichtung und Instandhaltung verwendeten Werk-zeuge und Maschinen wurden in den letzten Jahren weiterentwickelt, unter anderemauch angepasst an die für Hochgeschwindigkeitsstrecken erforderlichen Fahrdrahtwerk-stoffe mit spezifischen Eigenschaften.Das Kapitel über ausgeführte Anlagen behandelt Straßenbahnen, Stadt- und U-Bahnen,S-Bahnen sowie Bahnen des Regionalverkehrs, konventionellen und insbesondere desHochgeschwindigkeitsfernverkehr in vielen Ländern.Ein Buch wie das vorliegende schreibt sich nicht von selbst, sondern bedarf vieler Stun-den Arbeit und auch vielfältiger Unterstützung beim Erstellen der Manuskripte, derBearbeitung der Zeichnungen, des Layouts und der Druckvorbereitung. Für die man-nigfaltige Unterstützung danken die Autoren insbesondere:

– Der Siemens AG, Sektor Infrastructure and Cities mit den GeschäftsbereichenRail Electrification und Customer Service, Roland Edel, Mirko Düsel, JohannesEmmelheinz, Daniel Leckel, Bernhard Brauns förderten das Buch.

– Vielen Personen und Einrichtungen, die mit Zuarbeiten das Entstehen des Buchesunterstützten. Genannt seien die Fachkollegen Andreas Bauer, Albrecht Brodkorb,Hartmut Bülow, Wieland Burkert, Andre Dölling, Markus Franke, Ralf Hickethier,Ralf Knode, Sonja Leistner, Hans-Herbert Meyer, Dietwalt Moschkau, ThomasNickel, Konrad Puls, Egid Schneider, Jan-Thomas Walter und Steffen Walter.

– Gerhard Seitfudem von Publicis MC&D Erlangen für die exzellente Ausstattungdes Buchs mit Vierfarbendruck und verständnisvoller Unterstützung.

– Allen Lesern für die Erkennung von Fehlern und Vorschläge für Verbesserungen.– Dorle Puschmann für die Erledigung der umfangreichen Schreibarbeiten.– Michael Schwarz, der Manuskripte und Layout bearbeitete.

Die Autoren hoffen, dass die überarbeitete und stark erweiterten dritte Auflage desBuches „Fahrleitung elektrischer Bahnen“ die Interessen der Fachwelt erfüllt und so zurWeiterentwicklung des Fachgebietes sowie zur flächendeckenden Einführung der Inter-operabilität in Europa beitragen kann. Die Autoren sind für Hinweise und Anregungendankbar. Nur durch die Anwendung des Buches in der Praxis werden Schwachstellen,Fehler und Notwendigkeiten zu Verbesserungen erkannt.

Erlangen, Friedrich Kießling, Rainer Puschmann,im Oktober 2013 Axel Schmieder

Geleitwort zur dritten deutschenAuflage

Die zweite deutschsprachige Auflage des Buches Fahrleitungen war seit vielen Jahrenvergriffen. Für alle im Fachgebiet Tätigen, bei Bahnbetreibern, Beraterfirmen und Be-hörden sowie in der Bahnindustrie ist es eine große Freude, dass nun eine dritte, neugestaltete Auflage vorliegt. Diese Auflage entstand mit Unterstützung der Siemens AGund wurde von den Autoren neben ihrer beruflichen Tätigkeit erstellt.In seinem Geleitwort zur ersten deutschen Auflage wies Klaus Niekamp auf die Bedeu-tung der Fahrleitung für die elektrischen Bahnen des Nah- und Fernverkehrs als Medi-um zur Übertragung der in ortsfesten Kraftwerken oder in Umformeranlagen erzeugtenelektrischen Energie auf die Fahrzeuge hin: Die Fahrleitung muss ständig verfügbarsein, die Instandhaltungsaufwendungen sollen über die gesamte Lebensdauer der Anla-ge gering sein, mechanischer Verschleiß sollte möglichst nicht stattfinden, Kurzschlüssedürfen keine Schäden verursachen, hohe und niedrige Temperaturen und auch Eisansatzan den Leitern sollten keinen Einfluss auf die Energieübertragung haben. Aus techni-schen Gründen lässt sich die Fahrleitung nicht redundant ausführen. Im Schadensfallsoll sich die Fahrleitung schnell wieder in Betrieb nehmen lassen können und auch mitnotwendigen Investitionen muss die elektrische Bahn wirtschaftlich bleiben.Mit Zunahme der Leistungen und Fahrgeschwindigkeit elektrischer Bahnen im Fern-verkehr haben auch die Anforderungen an die Fahrleitungen ständig zugenommen: Invielen Ländern entstehen neue Bahnstrecken für den Schienenschnellverkehr. Reisege-schwindigkeiten bis 350 km/h sind in mehreren Ländern, so z. B. in Frankreich, Spanienund China, bereits erreicht. Mit 575 km/h stellten Versuchsfahrten in Frankreich einenHöchstwert für schienengebundene Fahrzeuge auf. Dafür ist die zuverlässige Versorgungder ortsveränderlichen Verbraucher mit elektrischer Energie eine wesentliche Vorausset-zung. Dieses Ziel zu erfüllen, erfordert auch Weiterentwicklungen der Fahrleitungen.Die Harmonisierung europäischer Bahnen, um den grenzüberschreitenden Betrieb ohnetechnische Hindernisse zu ermöglichen, wurde und wird von der Europäischen Unionweiter vorangetrieben. Hierfür entstanden Richtlinien, technische Spezifikationen undneue Normen. Diese brachten für die Fahrleitungen wichtige Vorgaben, die bei der Ge-staltung der Anlagen zu erfüllen sind. Eine sorgfältige Analyse der Anforderungen undderen Beachtung bei der Auslegung der Oberleitungen und bei der Errichtung sind Vor-aussetzung für den interoperablen Betrieb der Bahnen. Der Aufbau und der gegenüberden früheren Ausgaben erweiterte Inhalt des Buches folgen dem Systemgedanken undtragen diesen Anforderungen Rechnung:

– Nach einer Einführung in die heute verwendeten Bahnenergieversorgungsartenfolgen die grundlegenden Anforderungen an Fahrleitungen mit den AusprägungenOberleitungen und Stromschienen.

– Die elektrischen und mechanischen Grundlagen für Oberleitungen schließen sichan, wobei auch die Auswirkungen auf bahneigene und bahnfremde Anlagen be-

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handelt werden. Beispiele ergänzen die Theorie. Das Zusammenwirken zwischenStromabnehmer und Fahrleitung ist dabei von besonderer Bedeutung.

– Die elektrische und mechanische Auslegung, die Bemessung der Tragwerke unddie Anlagenplanung werden ausführlich behandelt.

– Weltweit ausgeführte Anlagen erlauben dem Leser einen internationalen Vergleich.– Die Kapitel Errichtung, Betrieb und ein eigenes Kapitel zur Instandhaltung geben

die umfangreichen Erfahrungen der Autoren wider.Ausführliche Unterlagen über internationale, europäische und nationale Normen sowieRichtlinien der Bahnbetreiber sind in Anhängen zum Buch enthalten. Darin spiegeltsich auch die zunehmende Internationalisierung der Normen für Bahnen wider, die heutenicht mehr national, sondern regional bei CEN und CENELEC und international beiISO und IEC entstehen.Das Buch ist für den täglichen Gebrauch bei der Planung und Ausführung von Ober-leitungen als auch insbesondere für das Studium und für die Aus- und Weiterbildungder in der Praxis in diesem Fachgebiet tätigen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter derBahnunternehmen wichtig. Die Deutsche Bahn begrüßt daher die neue Auflage des Bu-ches ausdrücklich und dankt sowohl den Autoren für ihre erhebliche Mühe, das rund1 000 Seiten umfassende Buch zu erstellen, der Siemens AG für die Unterstützung derAutoren bei der Gestaltung des Inhalts sowie dem Verlag für die gute Ausstattung desWerkes.

Berlin, Dr. Volker Keferim Oktober 2012 Vorstand Technik, Systemverbund,

Dienstleistungen und Infrastrukturder DB AG

Vorwort zur ersten Auflage

Im Jahr 1866 fand der deutsche Ingenieur und Unternehmer Siemens das dynamoelek-trische Prinzip und schuf damit die Grundlage für die Erzeugung und Anwendung derelektrischen Energie im heutigen Ausmaß. Auf dieser Basis baute er auch die erste elek-trisch angetriebene Lokomotive für Eisenbahnen, die am 31. Mai 1879 mit drei Wagenauf der Gewerbeausstellung in Berlin erstmals fuhr. Da die elektrische Energie nichtausreichend speicherbar ist, erfordert ihre Anwendung für den Bahnbetrieb, von Aus-nahmen bei Speichertriebwagen geringer Leistung abgesehen, eine ständige Verbindungzwischen dem Kraftwerk und dem Triebfahrzeug. Bei der ersten Bahn führten die bei-den Fahrschienen der Lokomotive die Leistung von 2,2 kW mit einer Gleichspannungvon 150 V zu, dies auch bei der ebenfalls von Siemens 1881 gebauten ersten elektrischenStraßenbahn der Welt, jedoch mit einer Nennspannung von 180 V. Es kam dabei zu Un-fällen mit Pferden durch gleichzeitiges Berühren beider Schienen. Diese Übertragungsartist bei ausgedehnten Bahnsystemen technisch nicht realisierbar und darüber hinaus beigrößeren Leistungen, wie das Beispiel zeigt, auch gefährlich. Der bei der Weiterführungder Straßenbahn 1882 in Spandau eingesetzte zweipolige, an Drähten über dem Gleisaufgehängte und nachgezogene Kontaktwagen entgleiste häufig und erwies sich nichtals dauerhaft brauchbar. Erst der 1889 von dem Siemens-Ingenieur Reichel vorgeschla-gene Bügelstromabnehmer, der von einem oberhalb des Gleises einpolig aufgehängtenFahrdraht den Stromfluß mit Rückleitung über die Fahrschienen ermöglichte, brachteden Durchbruch für in der Praxis anwendbare Oberleitungen zur Leistungsübertragungauf fahrende Züge.Die ersten elektrischen Bahnen verwendeten Gleichspannungen und für den Bahnbe-trieb gut geeignete Reihenschlußmotoren. Dies hatte den Nachteil, daß die Leistungden Triebfahrzeugen mit der niedrigen Betriebsspannung der Motoren zugeführt wer-den musste, was die Leistungen begrenzte und große Leiterquerschnitte erforderte. Esgab daher schon frühzeitig Bemühungen, Wechselspannungen, entweder Drehstrom oderEinphasenwechselstrom, für den Bahnbetrieb zu verwenden und mit der Transformier-barkeit auf den Fahrzeugen die Übertragungsspannung von der Motorspannung unab-hängig zu machen. Wechselspannungssysteme ließen sich mit einer niedrigeren Frequenzals bei der allgemeinen Elektrizitätsversorgung verwirklichen, die den Bau von zuverläs-sigen einfachen Bahnmotoren gestattete. In Deutschland setzte sich nach Anwendungenfür die Strecken Murnau–Oberammergau und Bitterfeld–Dessau die Frequenz 16,7 Hzmit dem 1912/13 geschlossenen Vertrag der preussisch-hessischen, bayerischen und ba-dischen Staatsbahnen durch, der auch die Spannung mit 15 kV, die Fahrdrahthöhe mit6,0 m und die damit einhergehende Stromabnehmerbreite mit 2,10 m festlegte.Die Entwicklung und Anwendung der Leistungselektronik ebnete schließlich den Wegfür die Industriefrequenz auch bei Bahnsystemen, so daß neue Vollbahnanlagen heutevorwiegend mit 50 oder 60 Hz und meist mit 25 kV versorgt werden. Vor rund 25 Jahrenist die Bahnenergieversorgung in ein neues Stadium getreten, das durch die Unabhän-gigkeit der Übertragung von der Antriebstechnik gekennzeichnet ist. Seitdem lässt sich

TitelbildFahrleitungen elektrischer BahnenAutorenImpressumGeleitwort zur dritten deutschen AuflageVorwort zur ersten AuflageVorwort zur zweiten AuflageVorwort zur dritten AuflageInhaltsverzeichnis1 Bahnenergieversorgung1.0 Symbole und deren Bedeutung1.1 Aufgaben der Bahnenergieversorgung1.2 Bahnstromarten1.3 Aufbau der Bahnenergieversorgung1.3.1 Bereitstellung und Übertragung1.3.2 Verteilung und Zuführung

1.4 Gleichstrombahnnetze1.4.1 Allgemeines1.4.2 Metro Ankaray in Ankara1.4.2.1 Streckenversorgung und Schaltung1.4.2.2 Unterwerke und Komponenten

1.4.3 Speisung mit DC3,0kV in Spanien1.4.3.1 Einführung1.4.3.2 Unterwerke1.4.3.3 Steuerung und Schutz

1.5 AC-16,7-Hz-Bahnnetze1.5.1 Energieerzeugung1.5.2 16,7-Hz-Bahnenergienetze in Europa1.5.3 16,7-Hz-Bahnenergieversorgung der DB AG1.5.3.1 Energieerzeugung1.5.3.2 Energieübertragung und Streckenspeisung1.5.3.3 Bahnstromschaltanlagen, Funktion und Bauarten1.5.3.4 110-kV-Freiluftschaltanlagen1.5.3.5 15-kV-Innenraumschaltanlagen1.5.3.6 Eigenbedarfsversorgung1.5.3.7 Schutz1.5.3.8 Stationsleittechnik1.5.3.9 Ortssteuereinrichtungen und Fernwirktechnik1.5.3.10 Gebäude und Tragwerke

1.5.4 Netzleittechnik der DB AG1.5.4.1 Entwicklung, Aufgaben und Aufbau1.5.4.2 Zentralschaltstellen1.5.4.3 Hauptschaltleitung

1.6 AC-50-Hz-Bahnnetze1.6.1 Energiebereitstellung und Netzaufbau1.6.2 Zweispannungs-Energieversorgung1.6.3 Vergleich der Einspannungs- und Zweispannungs-Energieversorgung1.6.4 Strecke Madrid–Sevilla, Versorgung mit AC 25kV 50Hz1.6.4.1 Beschreibung der Anlage1.6.4.2 Beschreibung der elektrischen Auslegung1.6.4.3 Unterwerke1.6.4.4 Fernsteuerung

1.6.5 Strecke HSL Zuid, Versorgung mit 2 AC 50/25kV 50Hz1.6.5.1 Beschreibung der Anlage1.6.5.2 Unterwerke und Autotransformatorstationen

1.7 Literatur

2 Anforderungen und Vorgaben2.0 Symbole und deren Bedeutung2.1 Allgemeine Anforderungen2.1.1 Einführung2.1.2 Mechanische Anforderungen2.1.3 Elektrische Anforderungen2.1.4 Umgebungsbedingte Anforderungen2.1.5 Anforderungen aus der Interoperabilität2.1.6 Wirtschaftliche Anforderungen

2.2 Bahnbautechnische und betriebliche Vorgaben2.2.1 Einführung2.2.2 Betriebliche Anforderungen2.2.2.1 Fernverkehr über lange Strecken2.2.2.2 Nahverkehr

2.2.3 Anforderungen aus dem Gleisabstand2.2.3.1 Fernverkehr2.2.3.2 Nah- und Regionalverkehr

2.2.4 Anforderungen aus Gleisquer- und -längsneigungen2.2.4.1 Fernverkehr2.2.4.2 Nahverkehr

2.2.5 Anforderungen aus den Lichtraumprofilen2.2.5.1 Lichtraumprofil nach EBO für Fernverkehrsstrecken2.2.5.2 Lichtraumprofil nach TSI Energie für Fernverkehrsstrecken2.2.5.3 Nahverkehr

2.3 Vorgaben durch die Stromabnehmer2.3.1 Auslegung und Funktion2.3.2 Eigenschaften von Schleifstücken2.3.3 Kontakte zwischen Stromabnehmer und Oberleitung2.3.3.1 Statische Kontaktkraft2.3.3.2 Aerodynamische Kontaktkraft2.3.3.3 Fahrdynamische Kontaktkraft

2.4 Klimatische Bedingungen2.4.1 Temperaturen2.4.2 Windgeschwindigkeiten und Windlasten2.4.2.1 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit und der Standsicherheit2.4.2.2 Basis- und Böenwindgeschwindigkeit2.4.2.3 Wiederkehrdauer von Windgeschwindigkeiten2.4.2.4 Windzonenkarte2.4.2.5 Basisstaudruck2.4.2.6 Höhenabhängiger Bemessungsstaudruck2.4.2.7 Windlast auf Leiter2.4.2.8 Windgeschwindigkeit und Staudruck einschlägiger Normen

2.4.3 Schnee- und Eislasten2.4.4 Atmosphärilien2.4.5 Blitzüberspannungen

2.5 Vorgaben für Zuverlässigkeit und Sicherheit2.5.1 Regeln und Normen2.5.2 Beanspruchung und Beanspruchbarkeit2.5.3 Gefährdungen infolge des Stromes2.5.4 Isolationskoordination2.5.5 Schutz gegen elektrischen Schlag2.5.5.1 Allgemeiner Schutz gegen elektrischen Schlag2.5.5.2 Schutz gegen elektrischen Schlag durch direktes Berühren2.5.5.3 Schutz gegen elektrischen Schlag durch indirektes Berühren2.5.5.4 Schutz gegen elektrischen Schlag durch das Schienenpotenzial

2.6 Umweltverträglichkeit2.6.1 Allgemeines2.6.2 Schadstoffemmision2.6.3 Landschaftsverbrauch2.6.4 Natur- und Vogelschutz2.6.5 Ästhetik2.6.6 Elektrische und magnetische Felder

2.7 Literatur

3 Fahrleitungsbauweisen und -arten3.0 Symbole und deren Bedeutung3.1 Historische Entwicklung der Fahrleitungen3.1.1 Allgemeines3.1.2 Fernbahnen3.1.3 Oberleitungen für Straßenbahnen3.1.4 Oberleitungen für gleislose Fahrzeuge3.1.5 Stromschienen für Stadtbahnen und Metros

3.2 Begriffe3.3 Oberleitungen3.3.1 Aufbau und Eigenschaften 3.3.2 Einfachoberleitungen3.3.2.1 Eigenschaften3.3.2.2 Einpunktaufhängung mit fest abgespanntem Fahrdraht3.3.2.3 Pendelaufhängung mit oder ohne selbsttätige Nachspannung3.3.2.4 Gleitende Aufhängung3.3.2.5 Elastische Stützpunkte3.3.2.6 Einfachoberleitung mit Beilseilaufhängung

3.3.3 Hochkettenoberleitungen3.3.3.1 Ausführungsarten3.3.3.2 Kettenwerk mit Hängern am Stützpunkt3.3.3.3 Kettenwerk mit versetzten Stützpunkthängern3.3.3.4 Kettenwerk mit Y-Beiseil3.3.3.5 Kettenwerk mit windschiefer Anordnung3.3.3.6 Kettenwerk mit elastischen Hängerelementen3.3.3.7 Kettenwerk mit Hilfstragseilen als Verbundoberleitung

3.3.4 Flachkettenoberleitungen3.3.5 Wahl der Bauweise, Gestaltung und Kennwerte3.3.5.1 Grundlagen3.3.5.2 Leiterquerschnitte und Zugkräfte 3.3.5.3 Spannweitenlänge3.3.5.4 Systemhöhe3.3.5.5 Kettenwerke im Tunnel3.3.5.6 Vordurchhang3.3.5.7 Y-Beiseil3.3.5.8 Nachspannlänge3.3.5.9 Festpunkte3.3.5.10 Nachspannung3.3.5.11 Feste Endverankerungen3.3.5.12 Nicht isolierende und isolierende Überlappungen3.3.5.13 Elektrische Trennungen und Trenneinrichtungen3.3.5.14 Elektrische Verbindungen3.3.5.15 Schutzstrecken und Phasentrennstellen

3.4 Stromschienenoberleitung3.5 Dritte-Schienen-Anlagen3.6 Bahnenergieleitungen3.7 Literatur

4 Berechnungen für Fahrleitungen4.0 Symbole und deren Bedeutung4.1 Lasten und Belastbarkeiten4.1.1 Einführung4.1.2 Eigenlasten4.1.3 Fahrdrahtverschleiß4.1.4 Senkrechte Kraftkomponenten

4.2 Zugspannungen und -kräfte in Leitern4.2.1 Gleichbleibende Zugspannungen und -kräfte4.2.2 Änderung der Zugspannungen und -kräfte4.2.2.1 Einzelleiter4.2.2.2 Kettenwerke4.2.2.3 Bahnenergieleitungen

4.3 Durchhänge und Zugspannungen4.3.1 Leiter mit gleich hohen Aufhängungen4.3.2 Leiter mit ungleich hohen Aufhängungen

4.4 Hochzug am Stützpunkt4.5 Radiale Kraftkomponenten4.5.1 Allgemeines4.5.2 Fahrdrahtseitenlage am Stützpunkt in der Gleisgeraden4.5.3 Gleisbogen4.5.4 Endverankerungen4.5.5 Festpunktverankerung4.5.6 Rückstellkräfte

4.6 Fahrzeug- und Lichtraumbegrenzungslinien4.7 Mechanisches und elektrisches Lichtraumprofil4.8 Grenzen der Fahrdrahtseitenlage4.8.1 Allgemeines4.8.2 Vorsorgewerte für die Fahrdrahtseitenlage4.8.3 Fahrdrahtseitenlage für nicht interoperable Strecken4.8.4 Fahrdrahtseitenlage für interoperable Strecken4.8.4.1 Konventionelle Strecken4.8.4.2 Hochgeschwindigkeitsstrecken4.8.4.3 Horizontale Zuschläge

4.9 Fahrdrahtauslenkung unter Wind4.9.1 Windlasten auf Leiter4.9.2 Auslenkung in der Geraden4.9.3 Fahrdrahtseitenlage und Windabtrieb in Gleisbögen4.9.3.1 Fahrleitungsseitenlage ohne Wind4.9.3.2 Fahrdrahtlage mit Wind

4.9.4 Fahrdrahtseitenlage in Übergangsbögen4.9.4.1 Fahrdrahtseitenlage ohne Wind4.9.4.2 Fahrdrahtseitenlage mit Wind

4.9.5 Windabtrieb des Kettenwerks

4.10 Fahrdrahtseitenlage und Spannweite4.10.1 Anforderungen4.10.2 Fahrdrahtseitenlage und Radialkraft am Stützpunkt

4.11 Spannweitenlänge4.11.1 Allgemeines4.11.2 Einflüsse auf die Spannweite4.11.3 Zulässige Spannweitenlängen

4.12 Ablauf zum Nachweis der Gebrauchsfähigkeit4.13 Literatur

5 Ströme und Spannungen im Fahrleitungsnetz5.0 Symbole und deren Bedeutung5.1 Elektrische Eigenschaften von Fahrleitungen5.1.1 Grundlegende Zusammenhänge5.1.2 Impedanzen5.1.2.1 Komponenten5.1.2.2 Widerstandsbelag5.1.2.3 Induktivität, Reaktanz und Impedanz5.1.2.4 Impedanz der Fahrschienen5.1.2.5 Impedanz der AC-Oberleitungen5.1.2.6 Messung von Oberleitungsimpedanzen5.1.2.7 Berechnete und gemessene Impedanzbeläge

5.1.3 Kapazitätsbelag

5.2 Spannungen im Fahrleitungsnetz5.2.1 Grundlegende Anforderungen und Prinzipien5.2.2 Spannungsfall5.2.2.1 Einführung5.2.2.2 Einseitige Speisung5.2.2.3 Zweiseitige Speisung

5.2.3 Weitere Berechnungsalgorithmen5.2.4 Mittlere nutzbare Spannung5.2.4.1 Anforderungen und Begriffe5.2.4.2 Berechnung

5.3 Elektrische Traktionslasten5.3.1 Einführung5.3.2 Zeitgewichtete Belastungsdauerlinie5.3.3 Bahnen des allgemeinen Verkehrs5.3.4 Leistungsfaktor5.3.5 Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsbahnen5.3.6 Zulässige Zugströme5.3.7 Kurzschlusslasten

5.4 Fahrleitungsschaltungen5.4.1 Grundlegende Anforderungen5.4.2 Grundschaltungen5.4.3 Fahrleitungsschaltungen bei AC-16,7-Hz-Bahnen5.4.3.1 Entwicklung5.4.3.2 Fahrleitungsschaltungen bei der Deutschen Bahn5.4.3.3 In den Schaltplänen verwendete Bezeichnungen5.4.3.4 Schaltungen europäischer 16,7-Hz-Bahnen

5.5 Eis an Oberleitungen5.5.1 Eisansätze an Oberleitungen5.5.2 Mechanische Methoden5.5.3 Chemische Methoden5.5.4 Elektrische Methoden5.5.5 Kombination mehrerer Enteisungsmethoden

5.6 Literatur

6 Stromrückleitung und Erdung6.0 Symbole und deren Bedeutung6.1 Einführung6.2 Begriffe und Definitionen6.2.1 Einführung6.2.2 Erde6.2.3 Erder und Erdelektroden6.2.4 Boden- und Erdungswiderstand6.2.5 Bauwerkserde, Tunnelerde6.2.6 Schienenpotenzial und Gleis-Erde-Spannung6.2.7 Berührungsspannung6.2.8 Oberleitungs- und Stromabnehmerbereich6.2.9 Rückleitung6.2.10 Streustrom

6.3 Auslegungsprinzipien und Anforderungen6.3.1 Prinzipien bei AC- und DC-Bahnen6.3.2 Rückleitung von DC-Bahnen6.3.3 Rückleitung von AC-Bahnen6.3.4 Personenschutz, Schutz gegen elektrischen Schlag6.3.5 Zulässige Berührungsspannungen6.3.5.1 Anforderungen6.3.5.2 Körperstrom, Körperspannung und Berührungsspannung6.3.5.3 Messungen der Berührungsspannungen

6.3.6 Beeinflussung6.3.7 Streustromkorrosion6.3.8 Messungen zur Rückleitungsauslegung

6.4 Rückströme und Schienenpotenzial6.4.1 Spezifischer Bodenwiderstand und Leitfähigkeit6.4.2 Erder in der Nähe von Bahnen6.4.2.1 Erdungswiderstand von Erdern und Masterdungen6.4.2.2 Wirksamer Ableitbelag zwischen Gleisen und Erde

6.4.3 Gleis-Erde-Schleife6.4.3.1 Allgemeines6.4.3.2 Gleis-Erde-Schleife bei DC-Stromversorgungsanlagen6.4.3.3 Gleis-Erde-Schleife bei AC-Bahnen

6.4.4 Schienenpotenziale6.4.4.1 AC-Energieversorgungen6.4.4.2 DC-Versorgungsanlagen6.4.4.3 Schienenpotenzial im Betrieb6.4.4.4 Gleis-Erde-Spannungen im Kurzschlussfall

6.5 DC-Stromversorgungsanlagen6.5.1 Grundlagen6.5.2 Personensicherheit6.5.3 Streustromschutz6.5.3.1 Elektro-chemische Korrosion6.5.3.2 Spannungs- und Stromverteilung6.5.3.3 Einfluss der Polarität6.5.3.4 Vorgaben zum Schutz gegen Streustromwirkungen6.5.3.5 Maßnahmen an beeinflussten Bauwerken6.5.3.6 Messungen und Prüfungen6.5.3.7 Der Einfluss des Streustroms auf metallene Anlagen6.5.3.8 Streustromsammelnetze

6.5.4 Gestaltung im Hinblick auf Rückleitung und Erdung6.5.4.1 Grundlegende Empfehlungen6.5.4.2 Bahneigene Erdungsanlagen6.5.4.3 Drehstromenergieversorgung6.5.4.4 Traktionsunterwerke6.5.4.5 Offene, ebenerdige Streckenabschnitte6.5.4.6 Bahnhöfe für den Personenverkehr6.5.4.7 Signal- und Telekommunikationsanlagen6.5.4.8 Depot- und Werkstattbereiche6.5.4.9 Tunnel6.5.4.10 Blitzschutz6.5.4.11 Erdung bahnfremder Anlagen6.5.4.12 Durchführung von Elektrifizierung6.5.4.13 Messungen für Nachweise

6.5.5 Erdung und Rückleitung bei der LRT-Anlage Ankaray6.5.5.1 Messungen des Erdausbreitungswiderstandes6.5.5.2 Messung der Schienenpotenziale6.5.5.3 Messung der Schienenisolierung6.5.5.4 Messung des Potenzials zwischen Bauwerks- und Bezugserde6.5.5.5 Spannungsbegrenzungseinrichtungen in den Bahnhöfen

6.5.6 Instandhaltung6.5.7 Schlussfolgerungen für Rückleitung und Erdung in DC-Anlagen

6.6 AC-Stromversorgungsanlagen6.6.1 Grundlagen6.6.2 Personensicherheit6.6.3 Rückleitung6.6.3.1 Rückleitung durch Schienen und in der Erde verlegte Leiter6.6.3.2 Rückleiter6.6.3.3 Autotransformatoren6.6.3.4 Boostertransformatoren

6.6.4 Gestaltung der Rückleitung und Erdung6.6.4.1 Grundlegende Empfehlungen6.6.4.2 Unterwerke und Bahnhöfe6.6.4.3 Freie Strecken zur ebenen Erde6.6.4.4 Tunnelabschnitte6.6.4.5 Viadukte6.6.4.6 Depots und Werkstattbereiche6.6.4.7 Signal- und Telekommunikationsanlagen6.6.4.8 Bahnfremde Erdungsanlagen6.6.4.9 Blitzschutz6.6.4.10 Abstimmung mit Baumaßnahmen6.6.4.11 Nachweise für die Erdung und Prüfungen durch Messungen6.6.4.12 Verringerung der Gefahren durch Berührungsspannungen

6.6.5 Erdung und Vermaschung in Anlagen der DB6.6.5.1 Ausführung der Rückleitung6.6.5.2 Gleise mit nicht isolierten Schienen6.6.5.3 Gleise mit einschieniger Isolierung6.6.5.4 Gleise mit zweischieniger Isolierung6.6.5.5 Gleise mit Tonfrequenzgleisstromkreisen6.6.5.6 Anforderungen an die Gleis- und Schienenverbinder6.6.5.7 Vermaschung zwischen der Rückleitung und den Stahlbewehrungen von Betonbauwerken und Schallschutzwänden

6.6.6 Erdung und Vermaschung der Hochgeschwindigkeitsstrecke Madrid–Sevilla6.6.7 Schlussfolgerungen für die Gestaltung der Rückleitung und Erdung bei AC-Anlagen

6.7 Parallelbetrieb von AC- und DC-Bahnen6.7.1 Einführung6.7.2 Bereiche der gegenseitigen Beeinflussung6.7.3 Grenzwerte für Berührungsspannungen6.7.4 Technische Anforderungen

6.8 Oberleitungs- und Stromabnehmerbereich6.8.1 Definition6.8.2 Schutzmaßnahmen

6.9 Literatur

7 Thermische Bemessung7.0 Symbole und deren Bedeutung7.1 Stromtragfähigkeit7.1.1 Einführung7.1.2 Einfachleiter7.1.2.1 Grundlegende Beziehungen7.1.2.2 Lang anhaltende Betriebslasten7.1.2.3 Kurzschlussstromtragfähigkeit7.1.2.4 Veränderliche Betriebslasten7.1.2.5 Stromschienen

7.1.3 Kettenwerke7.1.4 Berechnungen für thermische Auslegungen7.1.4.1 Ausgangsalternativen7.1.4.2 Auslegung nach dem höchsten Strom7.1.4.3 Vergleich von Belastungs- und Tragfähigkeitskennlinien

7.2 Leitertemperatur und Fahrdrahteigenschaften7.2.1 Einführung7.2.2 Eigenschaften der Fahrdrahtwerkstoffe7.2.3 Auswirkungen der Temperatur auf die Festigkeit7.2.4 Einfluss der Erwärmungsdauer auf die Zugfestigkeit7.2.5 Fahrdrahterwärmung an Stellen erhöhten Verschleißes7.2.6 Schnittstelle zwischen Fahrdraht und Schleifstück

7.3 Literatur

8 Beeinflussung8.0 Symbole und deren Bedeutung8.1 Einführung8.2 Beeinflussung durch die elektrische Traktion8.3 Kopplungsmechanismen8.3.1 Allgemeines8.3.2 Galvanische Beeinflussung8.3.3 Induktive Beeinflussung8.3.3.1 Induktive Beeinflussung bei Betriebsfrequenz8.3.3.2 Induktive Beeinflussung infolge von Oberschwingungen

8.3.4 Kapazitive Beeinflussung

8.4 Elektrische und magnetische Felder im Fahrleitungsbereich8.4.1 Grundlagen8.4.2 Wirkungen von Feldern auf Menschen8.4.3 Auswirkungen der Felder auf technische Geräte8.4.3.1 Allgemeine Auswirkungen8.4.3.2 Herzschrittmacher8.4.3.3 Technische Anlagen8.4.3.4 Elektrische Bahnen als Quelle von Funkstörpegeln

8.5 Schlussfolgerungen8.6 Literatur

9 Fahrleitungsschutz und Fehlerortung9.0 Symbole und deren Bedeutung9.1 Fahrleitungsschutz9.1.1 Aufgaben, Anforderungen, Wirkungsweise9.1.2 Ausführung und Komponenten9.1.2.1 Überblick9.1.2.2 Hochstrom- und Überstromzeitschutzstufen9.1.2.3 Distanzschutz9.1.2.4 Anfahrstromschutz9.1.2.5 Überlastschutz9.1.2.6 Weitere Komponenten in digitalen Schutzeinrichtungen

9.2 Schutzeinstellungen9.2.1 Einführung9.2.2 Distanz- und Hochstromstufen9.2.3 NOT-UMZ- und Reserveschutz9.2.4 Überlastschutz9.2.5 Fehlerortung

9.3 Literatur

10 Zusammenwirken von Stromabnehmer und Oberleitung10.0 Symbole und deren Bedeutung10.1 Einführung10.2 Technische Grundlagen10.2.1 Fahren des Stromabnehmers entlang einer Oberleitung10.2.2 Verhalten des gespannten Fahrdrahtes bei Belastung mit einer längsbeweglichen, konstanten Kraft10.2.3 Fahrdrahtanhub bei hohen Geschwindigkeiten10.2.4 Reflexion von längs des Fahrdrahtes laufenden Transversalimpulsen an einer konzentrierten Masse10.2.5 Reflexion von längs des Fahrdrahts laufenden Transversalimpulsen an einem Hänger10.2.6 Dopplerfaktor10.2.7 Eigenfrequenzen eines Kettenwerkes10.2.8 Dynamische Kennwerte einiger Oberleitungen

10.3 Simulation des Zusammenwirkens von Oberleitung und Stromabnehmer10.3.1 Aufgaben und Ziele10.3.2 Stromabnehmernachbildung10.3.3 Kettenwerksnachbildung10.3.3.1 Grundlagen10.3.3.2 Modellierung mit Finite-Elemente-Methode10.3.3.3 Analytische Lösung im Frequenzbereich10.3.3.4 Methode der frequenzabhängigen finiten Elemente10.3.3.5 Modellierung mit der d'Alembertschen Wellengleichung

10.3.4 Bestätigung der Simulationsverfahren10.3.4.1 Einführung10.3.4.2 Anforderungen an Simulationsverfahren10.3.4.3 Bestätigung durch Vergleich mit dem Referenzmodell10.3.4.4 Bestätigung mit gemessenen Werten

10.3.5 Simulation mit frequenzabhängigen finiten Elementen10.3.6 Simulation mit handelsüblichen Finite-Elemente-Programmen10.3.7 Simulation mit einem auf die Oberleitung zugeschnittenen Programm

10.4 Messungen und Prüfungen10.4.1 Einführung10.4.2 Anforderungen an das Zusammenwirken10.4.2.1 Einführung10.4.2.2 Statische Kontaktkraft10.4.2.3 Mittlere Kontaktkraft10.4.2.4 Dynamisches Verhalten und die Stromabnahmegüte10.4.2.5 Vertikale Höhe des Kontaktpunktes10.4.2.6 Konformitätsbewertung des Oberleitungskettenwerkes10.4.2.7 Kompatibilitätsbewertung eines Stromabnehmers10.4.2.8 Bewertung der Oberleitung einer neuen Strecke10.4.2.9 Bewertung eines Stromabnehmers auf neuen Triebfahrzeugen10.4.2.10 Statistische Berechnungen und Simulationen

10.4.3 Messung des Zusammenwirkens von Oberleitung und Stromabnehmer10.4.3.1 Grundlagen10.4.3.2 Anforderungen an die Messung der Kontaktkräfte10.4.3.3 Messung des Fahrdrahtanhubs10.4.3.4 Messung der Lichtbögen10.4.3.5 Beschreibung der Kontaktkraftsmesstechnik der DB10.4.3.6 Messgrößen10.4.3.7 Aerodynamische Auftriebskräfte auf die Schleifstücke10.4.3.8 Auswertung und Bewertung der Messergebnisse

10.4.4 Messung der Kettenwerkslage und der Fahrdrahtstärke10.4.5 Beurteilung dynamischer Stromabnehmerkennwerte10.4.6 Messung von Fahrdrahtanhub und dynamischer Elastizität10.4.6.1 Stationäre Messung des Fahrdrahtanhubs10.4.6.2 Mobile Messung des Fahrdrahtanhubs10.4.6.3 Messung der dynamischen Elastizität

10.5 Einfluss der Konstruktionsparameter10.5.1 Einführung10.5.2 Kriterien für die Gestaltung von Oberleitungen10.5.2.1 Elastizität und Anhub10.5.2.2 Dynamische Kriterien

10.5.3 Oberleitungsparameter10.5.3.1 Leiterquerschnitte und Zugspannungen10.5.3.2 Spannweiten und Systemhöhe10.5.3.3 Vordurchhang und Beiseile10.5.3.4 Einfluss der Regulierungsgenauigkeit

10.5.4 Beurteilung von Hochgeschwindigkeitsoberleitungen nach TSI Energie

10.6 Einfluss der Stromabnehmerausführung10.6.1 Einführung10.6.2 Konstruktionseigenschaften des Stromabnehmers10.6.3 Weiterentwickelte Stromabnehmerbauarten10.6.4 Fahren mit mehreren Stromabnehmern

10.7 Werkstoffe für Schleifstücke und Fahrdrähte10.8 Beispiele für die Bewertung des Zusammenwirkens10.8.1 Bewertung der interoperablen Oberleitung EAC350 in Spanien10.8.2 Oberleitung für hohe Geschwindigkeiten in Österreich10.8.3 Dynamisches Verhalten der Oberleitung Wuhan–Guangzhou, China

10.9 Schlussfolgerungen10.9.1 Grenzen für die Leistungsübertragung Oberleitung/Stromabnehmer10.9.2 Vorgaben für Oberleitungen10.9.3 Vorgaben für die Stromabnehmer10.9.4 Vorgaben für das Zusammenwirken

10.10 Literatur

11 Bauteile und Baugruppen11.0 Symbole und deren Bedeutung11.1 Gliederung der Oberleitungsanlagen11.1.1 Struktur11.1.2 Allgemeine Anforderungen

11.2 Oberleitungen11.2.1 Quertrageinrichtungen11.2.1.1 Rohrschwenkausleger11.2.1.2 Ausleger über mehrere Gleise11.2.1.3 Flexible Quertragwerke11.2.1.4 Joche11.2.1.5 Seitenabzug11.2.1.6 Quertrageinrichtungen im Tunnel und unter Brücken11.2.1.7 Elastische Stützpunkte

11.2.2 Längstragwerk11.2.2.1 Aufgaben und Anforderungen11.2.2.2 Fahrdrähte11.2.2.3 Stahldrähte11.2.2.4 Metallseile11.2.2.5 Kunstoffseile11.2.2.6 Klemmen11.2.2.7 Hänger11.2.2.8 Elektrische Verbinder

11.2.3 Nachspanneinrichtungen11.2.3.1 Aufgaben und Anforderungen11.2.3.2 Nachspanneinrichtungen mit Gegengewichten11.2.3.3 Nachspanneinrichtungen ohne Gegengewichte

11.2.4 Trenneinrichtungen11.2.4.1 Aufgaben und Anforderungen11.2.4.2 Streckentrenner11.2.4.3 Trenner mit neutralen Abschnitten

11.2.5 Oberleitungstrenn- und Erdungsschalter11.2.5.1 Aufgabe und Anforderungen11.2.5.2 Oberleitungstrennschalter für Wechselstrombahnen11.2.5.3 Oberleitungstrennschalter für Gleichstrombahnen11.2.5.4 Erdungsschalter11.2.5.5 Schalterantriebe

11.2.6 Isolatoren11.2.6.1 Aufgaben und Anforderungen11.2.6.2 Isolierwerkstoffe11.2.6.3 Ausführungsformen und Anwendungen11.2.6.4 Elektrische und mechanische Bemessung11.2.6.5 Auswahl und Anwendung

11.3 Stromschienenoberleitungen11.3.1 Stützpunktbaugruppen11.3.2 Stromschienenprofile11.3.2.1 Verbundprofil11.3.2.2 Einfachprofil

11.3.3 Mechanische Verbindungen und Bauteile11.3.3.1 Stromschienenstöße11.3.3.2 Sektionswechsel und Weichen11.3.3.3 Dehnstoß11.3.3.4 Festpunkt

11.3.4 Elektrische Verbindungen11.3.4.1 Strombelastbarkeit11.3.4.2 Einspeisung11.3.4.3 Stromverbinder zwischen Sektionen11.3.4.4 Anschluss zum Erden und Kurzschließen

11.3.5 Trenneinrichtungen11.3.5.1 Isolierender Sektionswechsel11.3.5.2 Streckentrenner

11.3.6 Oberleitungsübergänge

11.4 Dritte-Schiene-Anlagen11.4.1 Stützpunktbaugruppen11.4.2 Stromschienenprofile und Schutzabdeckungen11.4.3 Mechanische Verbindungen und Bauteile11.4.3.1 Stromschienenstoß11.4.3.2 Stromschienenauflauf, Sektionswechsel und Weichen11.4.3.3 Dehnstoß11.4.3.4 Festpunkt

11.4.4 Elektrische Verbindungen11.4.4.1 Strombelastbarkeit11.4.4.2 Einspeisung11.4.4.3 Stromverbinder zwischen Stromschienen und Sektionen

11.4.5 Trenneinrichtungen11.4.6 Trennschalter und Antriebe

11.5 Prüfung von Bauteilen und Baugruppen11.5.1 Einleitung11.5.2 Klemmen, Armaturen und Verbindungsteile11.5.2.1 Typprüfung11.5.2.2 Stichprobenprüfung11.5.2.3 Stückprüfung

11.5.3 Fahrdrähte und andere Leiter11.5.4 Nachspanneinrichtungen11.5.5 Hänger11.5.6 Elektrische Verbindungen11.5.7 Isolatoren11.5.8 Streckentrenner11.5.8.1 Typprüfung11.5.8.2 Stichproben und -Stückprüfungen

11.5.9 Oberleitungstrennschalter und Antriebe

11.6 Literatur

12 Planung der Oberleitung12.0 Symbole und deren Bedeutung12.1 Ziel und Ablauf12.2 Grundlagen und Ausgangsdaten12.2.1 Allgemeines12.2.2 Technische Anforderungen und Kenndaten12.2.3 Planungsunterlagen12.2.3.1 Einführung12.2.3.2 Elektrifizierung neuer Strecken12.2.3.3 Elektrifizierung bestehender Strecken12.2.3.4 Umbau elektrifizierter Strecken12.2.3.5 Neu- und Umbau von Oberleitungen auf TEN-Strecken12.2.3.6 Gleise und Topografie12.2.3.7 Schaltplan der Oberleitung

12.2.4 Signale für die elektrische Traktion

12.3 Wahl der Fahrdrahthöhe12.4 Wahl der Fahrdrahtseitenlage12.5 Fahrdrahtseitenlage und Seitenhalterlänge12.6 Tragseilhöhe und -seitenverschiebung12.7 Wahl der Längsspannweite12.8 Wahl der Nachspannlänge12.8.1 Bemessung

12.9 Lage der Überlappungsbereiche12.10 Fahrdrahtlage in Überlappungen12.11 Zwangspunkte für die Planung12.11.1 Allgemeines12.11.2 Bespannung von Weichen12.11.2.1 Einführung

12.11.3 Bezeichnung und Darstellung von Weichen in Plänen12.11.4 Prinzipien der Weichenbespannung12.11.5 Kreuzende Weichenbespannung12.11.5.1 Anforderungen12.11.5.2 Klemmenfreier Raum12.11.5.3 Fahrdrahthöhen im Weichenbereich12.11.5.4 Anordnung von Wechselhängern im Weichenbereich12.11.5.5 Verbindung kreuzender Kettenwerke im Weichenbereich12.11.5.6 Fahrdrahtseitenlage über Weichen

12.11.6 Tangentiale Weichenbespannung12.11.6.1 Anforderungen12.11.6.2 Beispiele und Anwendungen

12.12 Zwangspunkte für die Bespannung12.12.1 Allgemeines12.12.2 Maststandorte im Weichenbereich12.12.3 Signalsicht12.12.4 Oberleitungen an Bahnübergängen12.12.5 Bahnenergieleitungen über Bahnübergängen12.12.6 Bahnenergieleitungen über Straßenbrücken12.12.7 Oberleitungen unter Bauwerken12.12.8 Eisenbahnbrücken12.12.9 Freileitungskreuzungen über Oberleitungen12.12.10 Anordnung von Trennstellen12.12.10.1 Anforderungen12.12.10.2 Elektrische Abstände12.12.10.3 Anordnung von Phasentrennstellen oder Schutzstrecken12.12.10.4 Trennstellen zwischen unterschiedlichen Stromarten12.12.10.5 Anordnung der Stromabnehmer

12.13 Lageplan12.13.1 Ziele und Inhalte12.13.2 Oberleitungssymbole12.13.3 Fahrleitungsstützpunkte und Mastpositionen12.13.4 Einzelmasten12.13.5 Flexible Quertragwerke12.13.6 Mehrgleisausleger12.13.7 Joche12.13.8 Tunnelstützpunkte12.13.9 Elektrische Verbindungen12.13.10 Stromrückführung und Bahnerdung12.13.11 Ausführung von Lageplänen

12.14 Querprofilplan12.14.1 Ziele und Inhalt12.14.2 Mastarten und ihre Einordnung12.14.3 Mastbild12.14.4 Schalterleitungen, Oberleitungsschalter12.14.5 Ermittlung der Mastlänge12.14.6 Ausleger12.14.7 Mast- und Fundamentwahl12.14.8 Quertragwerke12.14.9 Joche

12.15 Längsprofile12.15.1 Inhalt12.15.2 Hängeranordnung12.15.3 Kettenwerksabsenkungen12.15.4 Höhenplan für Bahnenergieleitungen12.15.5 Mindestabstände zu Ober- und Bahnenergieleitungen12.15.5.1 Einführung12.15.5.2 Schutz durch Abstand12.15.5.3 Standflächen12.15.5.4 Schutz durch Hindernisse oder Schranken

12.15.6 Bahnenergieleitungen12.15.6.1 Festlegungen und Anforderungen12.15.6.2 Leitungsführungen an Masten12.15.6.3 Abstandnachweis

12.16 Projektdokumentation12.17 Rechnergestützte Projektierung12.17.1 Ziele12.17.2 Struktur und Module12.17.3 Projektverwaltungsmodul12.17.4 Verfahrensdatenmodul12.17.5 Gleislagemodul12.17.6 Bespannungsmodul12.17.7 Ausgabe12.17.8 Hard- und Software12.17.9 Anwendung

12.18 Literatur

13 Tragwerke13.0 Symbole und deren Bedeutung13.1 Mechanische Lasten und ihre Einwirkung13.1.1 Einführung13.1.2 Einteilung der Lasten13.1.3 Ständige Lasten13.1.4 Veränderliche Lasten13.1.4.1 Allgemeines13.1.4.2 Windlasten13.1.4.3 Windlasten auf Leiter13.1.4.4 Windlasten auf Leitungskomponenten13.1.4.5 Windlasten auf Gitterfachwerke13.1.4.6 Windlasten auf Beton- und Stahlvollwandmasten13.1.4.7 Eislasten13.1.4.8 Gleichzeitige Wirkung von Wind und Eis13.1.4.9 Temperatureinwirkungen

13.1.5 Lasten aus Montage und Instandhaltung13.1.6 Ausnahmelasten13.1.7 Sonderlasten

13.2 Quertrageinrichtungen und Seitenauszüge13.2.1 Quertrageinrichtungen13.2.2 Rohrschwenkausleger13.2.3 Ausleger über mehrere Gleise13.2.4 Flexible Quertragswerke13.2.5 Joche

13.3 Masten13.3.1 Mastenarten13.3.2 Lastannahmen13.3.3 Teilsicherheitsbeiwerte für Einwirkungen13.3.4 Ausführungen und Werkstoffe

13.4 Bemessung der Quertragwerke13.4.1 Einführung13.4.2 Ausleger13.4.2.1 Belastungen und Schnittkräfte13.4.2.2 Bemessung auf der Basis von DIN EN 50119

13.4.3 Flexible Quertragwerke13.4.3.1 Einführung13.4.3.2 Belastungen, Schnittkräfte und Durchhang der Quertragseile13.4.3.3 Bestimmung der Mastlängen des Querfeldes13.4.3.4 Belastungen und Schnittkräfte der Richtseile13.4.3.5 Bemessung der Quertragseile und Richtseile

13.4.4 Flachkettenverspannungen

13.5 Bemessung der Masten13.5.1 Einführung13.5.2 Bestimmung der Mastlängen13.5.3 Belastungen, Schnittkräfte und -momente13.5.4 Bemessung der Tragwerkskomponenten13.5.4.1 Einführung13.5.4.2 Stahlgittermasten13.5.4.3 Rahmenflachmasten13.5.4.4 Masten aus Doppel-T-Trägern13.5.4.5 Stahlbetonmasten13.5.4.6 Durchbiegung

13.6 Baugrund13.6.1 Einführung13.6.2 Gewachsener Boden13.6.2.1 Klassifizierung13.6.2.2 Nichtbindige, rollige Böden 13.6.2.3 Bindige Böden13.6.2.4 Gemischtkörnige Böden13.6.2.5 Organische Böden

13.6.3 Fels13.6.4 Geschütteter Boden13.6.5 Baugrunderkundung13.6.6 Gewinnung von Bodenproben13.6.6.1 Einführung13.6.6.2 Probebohrungen13.6.6.3 Sondierbohrungen

13.6.7 Sondierungen13.6.7.1 Einführung13.6.7.2 Rammsonden nach DIN EN ISO 22476-213.6.7.3 Standard Penetration Test13.6.7.4 Beurteilung und Klassifizierung von Fels13.6.7.5 Betonangreifende Wässer und Böden

13.6.8 Auswertung der Bodenerkundung; Bodenkennwerte13.6.9 Praktische Anwendungen

13.7 Gründungen13.7.1 Grundlagen der Auslegung13.7.2 Blockgründungen mit tragenden Seitenflächen13.7.3 Blockgründungen mit Stufen13.7.4 Rammpfahlgründungen13.7.5 Gründungen für Mastanker

13.8 Beispiel für Bemessung der Ausleger, Masten und Gründungen13.8.1 Oberleitungsdaten13.8.2 Lasten13.8.3 Bemessung des Mastes13.8.4 Bemessung des Auslegers13.8.5 Bemessung Gründung

13.9 Literatur

14 Ausführungen für besondere Anwendungen14.0 Symbole und deren Bedeutung14.1 Einführung14.2 Instandhaltungswerke und -werkstätten14.3 Wehrkammertore zum Tunnelverschluss14.4 Systemtrennstellen14.4.1 Einführung und Anforderungen14.4.2 Systemtrennstellen auf freien Strecken14.4.3 Systemwechselbahnhöfe14.4.4 AC- und DC-Triebfahrzeuge auf denselben Gleisen

14.5 Bewegliche Brücken14.5.1 Allgemeines14.5.2 Klappbrücken14.5.3 Drehbrücken14.5.4 Hubbrücken14.5.5 Elektrische Schaltungen und Signalisierung

14.6 Niveaugleiche Kreuzungen von Bahnlinien unterschiedlicher Stromarten14.6.1 Kreuzungen zwischen Vollbahnen und Straßenbahnen14.6.2 Kreuzungen zwischen Straßenbahn- und Obusanlagen

14.7 Niveaugleiche Straßenkreuzungen14.7.1 Ausführungen für alltägliche Straßentransporte14.7.2 Kreuzungen für Transporte mit Übermaßen14.7.3 Anordnung von Lücken in der Oberleitung14.7.4 Vorübergehender Anhub der Oberleitung durch elektrischen Antrieb14.7.5 Vorübergehender Anhub oder Entfernung der Oberleitungen mit manuellen Methoden

14.8 Containerbahnhöfe, Lade- und Kontrollgleise, Grubenbahnen14.8.1 Schwenkbare Oberleitungen14.8.2 Schaltungen für Lade- und Kontrollgleise14.8.3 Schwenkstrossen und seitliche Oberleitungen

14.9 Oberleitungen für Nutzfahrzeuge im Tagebau und auf Straßen14.9.1 Oberleitung für Kipper im Tagebau14.9.2 Oberleitung für Lastkraftwagen und Busse auf Verkehrstrassen

14.10 Fahrleitung in historischen Stadtzentren14.10.1 Oberleitungen mit architektonischer Gestaltung14.10.2 Ladestationen für Fahrzeuge mit Energiespeichern14.10.3 Bodenstromschiene

14.11 Literatur

15 Errichtung und Abnahme15.0 Symbole und deren Bedeutung15.1 Grundlagen15.2 Herstellen der Gründungen15.3 Maststellen15.4 Montage der Ausleger und Quertragwerke15.5 Montage der Kettenwerke15.5.1 Längskettenwerk15.5.2 Hochgeschwindigkeitsoberleitungen15.5.3 Streckentrenner15.5.4 Weichenkettenwerke15.5.5 Erdungsleitungen15.5.6 Bahnenergieleitungen

15.6 Mittel zum Errichten15.6.1 Allgemeines15.6.2 Hubschrauber15.6.3 Straßenfahrzeuge15.6.4 Schienenfahrzeuge15.6.5 Zweiwege-Fahrzeuge15.6.6 Leitern15.6.7 Kommunikationsmittel15.6.8 Prüf- und Erdungsvorrichtungen für die Oberleitung15.6.9 Signal- und Sicherheitsausrüstung15.6.10 Beleuchtungsmittel15.6.11 Presswerkzeuge15.6.12 Spann- und Lastaufnahmemittel15.6.13 Werkstattausrüstung15.6.14 Persönliche Schutzausrüstung

15.7 Abnahme15.7.1 Allgemeines15.7.2 Aufgaben des Errichters für den folgenden Betrieb15.7.3 Aufgaben des Abnahmeingenieurs15.7.4 Vorbereitung des Abnahmeverfahrens15.7.5 Durchführung der Abnahme

15.8 Inbetriebnahme15.8.1 Ablauf15.8.2 Verantwortlicher für die Inbetriebnahme15.8.3 Aufgaben der Benannten Stelle15.8.4 Aufgaben des Eisenbahn-Bundesamts

15.9 Literatur

16 Ausgeführte Anlagen16.0 Symbole und deren Bedeutung16.1 Elektrischen Bahnen und deren Fahrleitungen16.1.1 Fernverkehr16.1.2 Nahverkehr16.1.2.1 Verkehrsarten16.1.2.2 Regionalbahnen16.1.2.3 S-Bahnen16.1.2.4 Straßenbahnen16.1.2.5 Stadtbahnen16.1.2.6 U-Bahnen16.1.2.7 Obus-Anlagen

16.1.3 Industriebahnen16.1.3.1 Schienengebundene Bahnen16.1.3.2 Elektrisch angetriebene Lastkraftwagen

16.2 Anlagen des konventionellen Fernverkehrs16.2.1 DC-1,5-kV-Oberleitung ProRail in den Niederlanden16.2.2 DC-1,5-kV-Oberleitung der SNCF in Frankreich16.2.3 AC-15-kV-16,7-Hz-Oberleitung Flughafenanbindung16.2.4 AC-15-kV-16,7-Hz-Tunnel-Bauart Re200 der DB16.2.5 AC-25-kV-50-Hz-Oberleitung Sicat SX in Ungarn16.2.6 AC-15-kV-Stromschienenoberleitung Zimmerbergtunnel, Schweiz

16.3 Anlagen des Hochgeschwindigkeitsverkehrs16.3.1 AC-15-kV-16,7-Hz-Oberleitung Köln–Düren16.3.2 AC-15-kV-16,7-Hz-Oberleitung Oslo–Gardermoen, Norwegen16.3.3 AC-15-kV-16,7-Hz-Oberleitung Lötschberg-Basis-Tunnel16.3.4 AC-15-kV-16,7-Hz-Oberleitung Wien–St. Pölten16.3.5 AC-25-kV-50-Hz-Oberleitung Ankara–Eskisehir16.3.6 AC-15-kV-16,7-Hz-Oberleitung Frankfurt–Köln16.3.7 AC-15-kV-16,7-Hz-Oberleitung Berlin–Hannover16.3.8 AC-25-kV-50-Hz-Oberleitung der Strecke HSL Zuid16.3.9 AC-25-kV-50-Hz-Oberleitung Motilla–Valencia, Spanien16.3.10 AC-25-kV-50-Hz-Oberleitung Paris–Tour, Frankreich16.3.11 AC-25-kV-50-Hz-Oberleitung Beijing–Tianjin, China16.3.12 AC-25-kV-50-Hz-Oberleitung Zhengzhou–Xi'an, China16.3.13 AC-25-kV-50-Hz-Oberleitung Beijing–Shijiazhuang–Wuhan, China16.3.14 AC-25-kV-60-Hz-Oberleitung Tokaido, Japan16.3.15 DC-3,0-kV-Oberleitung Direttissima Rom–Florenz, Italien

16.4 Regionalbahnen16.4.1 DC-0,6-kV-Oberleitung Gotha–Tabarz16.4.2 AC-15-kV-16,7-Hz-Oberleitung Eutingen–Freudenstadt16.4.3 AC-15-kV-16,7-Hz-Oberleitung Borna–Geithain

16.5 S-Bahnen16.5.1 S-Bahnen mit Oberleitungen16.5.1.1 AC-15-kV-16,7-Hz-Oberleitung Nürnberg–Lauf16.5.1.2 AC-15-kV-16,7-Hz Oberleitung Wien–Schwechat16.5.1.3 AC-15-kV-16,7-Hz-S-Bahn-Oberleitung der DB16.5.1.4 DC-1,5-kV-Oberleitung der RER, Paris16.5.1.5 DC-1,5-kV-Oberleitung Santo Domingo, Dominikanische Republik

16.5.2 S-Bahnen mit Dritter Schiene16.5.2.1 DC-0,75-kV S-Bahn Berlin16.5.2.2 DC-1,2-kV-Dritte-Schiene S-Bahn, Hamburg16.5.2.3 DC-0,75-kV-Dritte-Schiene S-Bahn, Oslo

16.6 Stadtbahnen mit Oberleitung16.6.1 DC-0,75-kV-Oberleitung Mannheim-Ost–Maimarkt16.6.2 DC-0,75-kV-Oberleitung Houston, USA16.6.3 DC-0,75-kV-Oberleitung Bielefeld16.6.4 DC-0,75-kV-Stromschienen-Oberleitung Calgary, Kanada16.6.5 DC-3,0-kV-Stromschienen-Oberleitung Fortaleza, Brasilien16.6.6 DC-0,75-kV-Dritte-Schiene-Fahrleitung BTS Bangkok, Thailand

16.7 Straßenbahnen16.7.1 Straßenbahn Nürnberg16.7.2 DC-0,6-kV-Oberleitung der Straßenbahn Leipzig16.7.3 DC-0,75-kV-Oberleitung Kayseri, Türkei

16.8 U-Bahnen16.8.1 DC-1,5-kV-Stromschienenoberleitungen Santo Domingo16.8.2 DC-1,5-kV-Oberleitung MTR Hong Kong16.8.3 DC-0,75-kV-Dritte Schiene Nürnberg

16.9 Obus-Anlagen16.9.1 DC-0,75-kV-Obus-Oberleitung Eberswalde16.9.2 DC-0,75-kV-Obus-Oberleitung Beijing, China

16.10 Industriebahnen16.10.1 DC-2,4-kV-Fahrleitungen im VEM-Tagebau, Brandenburg16.10.2 AC-6,6-kV-50-Hz-Oberleitung Hambach

16.11 Literatur

17 Betrieb und Instandhaltung17.0 Symbole und deren Bedeutung17.1 Betrieb17.1.1 Begriffe17.1.2 Ausbildung und Unterweisung des Personals17.1.3 Elektrotechnische Verhaltensnormen und Richtlinien17.1.4 Schalten und Erden17.1.5 Aufgaben des Infrastrukturbetreibers für den Betrieb17.1.6 Erdungsanlagen für Fahrleitungen17.1.6.1 Allgemeines17.1.6.2 Notfallerdung in Deutschland17.1.6.3 Notfallerdung in Tunneln in den Niederlanden

17.1.7 Unregelmäßigkeiten und ihre Erfassung

17.2 Verschleiß und Alterung17.2.1 Einteilung der Bauteile17.2.2 Betonmasten und -fundamente17.2.3 Stahlmasten, Ausleger und andere Trageinrichtungen17.2.4 Leitungen, Tragseile, Hänger und Stromverbinder17.2.5 Fahrdrähte17.2.6 Isolatoren17.2.7 Trennschalter und Streckentrenner17.2.8 Stromschienenanlagen

17.3 Instandhaltung17.3.1 Umfang17.3.2 Bodennahe Stromschienen17.3.3 Zuverlässigkeit17.3.4 Diagnostik17.3.4.1 Grundlagen17.3.4.2 Inspektionsplan der Deutschen Bahn

17.3.5 Mess- und Diagnosemittel17.3.5.1 Allgemeines17.3.5.2 Messungen der Fahrdrahtlage17.3.5.3 Optische, kontaktlose Inspektion17.3.5.4 Messung der Mast- und Seitenhalterneigung17.3.5.5 Messung der Schichtdicke des Korrosionsschutzes17.3.5.6 Messung der Leiterzugkräfte17.3.5.7 Anhubmessung17.3.5.8 Fahrleitungsüberwachung17.3.5.9 Messung der Fahrdrahtverschiebung durch Wind17.3.5.10 Überwachungsanlage für Stromabnehmer17.3.5.11 Überwachung des Schienenpotenzials in DC-Bahnstromanlagen17.3.5.12 Temperaturmessungen17.3.5.13 Wärmebild-Kamera-Diagnose17.3.5.14 Kontaktkraftmessung17.3.5.15 Diagnose von Dritte-Schienen-Anlagen

17.3.6 Statistische Erfassung und Auswertung von Störungen17.3.7 Instandsetzungen

17.4 Recycling und Entsorgung17.4.1 Demontage17.4.2 Recyclinggerechtes Aufbereiten und Entsorgen

17.5 Signale der elektrischen Zugförderung17.6 Lebenszyklus-Betrachtungen17.7 Literatur

Anhang: NormenStichwortverzeichnis