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Neue Baureihe 483 / 484
geschrieben von Bäderbahn 
An der Stelle möchte ich eine, nun ja, etwas rhetorische Frage stellen:
im Moment werden ja bei der S-Bahn 30KV~ auf 800V~ heruntertransformiert und dann gleichgerichtet. Über die Stromschiene gelangt die Fahrspannung mit 750V- zu den Zügen. Dann wird durch Leistungselektronik Drehstrom erzeugt und damit die Motoren betrieben. Wie wäre es, den Gleichspannungsteil wegzulassen und die Züge über die Stromschiene direkt mit 750V~ und später bis 1500V~ zu versorgen. Mit Motorensteuerung neuerer Art kenne ich mich leider nicht mehr aus, aber wäre der Aufwand im Fahrzeug hier nicht geringer? Größter Nachteil für mich wäre, daß historische Gleichspannungszüge nicht mehr fahren könnten und das würde ich schon sehr bedauern. Daß der Umstieg sehr teuer wäre ist auch klar.
Also technische Frage an die Fachleute.

Gruß O-37
Zitat
der weiße bim
Falls die "S21" wieder mit Sonderlichtraumprofil aus den 1930er Jahren realisiert wird, scheidet diese Option wohl endgültig aus.
Da die "S21" mit der zweiten Ausbaustufe ja in den alten Nordsüdtunnel einfädelt, dürfte das Lichtraumprofil der Neubautunnel eigentlich nur eine untergeordnete Rolle spielen, solange niemand vor hat, den Nordsüdtunnel ab Brandenburger Tor nach Süden inkl. Potsdamer Platz und Anhalter Bahnhof neu zu erreichten.

~ Mariosch
Zitat
O-37
Wie wäre es, den Gleichspannungsteil wegzulassen und die Züge über die Stromschiene direkt mit 750V~ und später bis 1500V~ zu versorgen. Mit Motorensteuerung neuerer Art kenne ich mich leider nicht mehr aus, aber wäre der Aufwand im Fahrzeug hier nicht geringer?
Nein, nicht wirklich. Ob das Fahrzeug nun aus Gleich- oder Wechselstrom seinen Drehstrom für die Fahrmotoren erzeugt, dürfte ziemlich egal sein.

~ Mariosch
Hallo O-37,

man möchte ja nicht wie früher in Wechselstromnetzen Wechselstrommotore verwenden, sondern heute Drehstrommotore, da diese einen besseren Wirkungsgrad erreichen, praktisch wartungsfrei sind* und zudem kostengünstiger, kleiner und leichter sind.

Das geht aber nur sinnvoll, indem man den Drehstrom im Fahrzeug erzeugt, denn dieser muss je nach Fahrzustand (gewünschte Leistung und Motordrehzahl) in der Spannung und in der Frequenz veränderbar sein.

Das geht nur auf der Basis von Gleichstrom. Daher haben alle E-Loks, die Drehstrommotore haben und in Wechselstromnetzen fahren, einen Gleichstrom-Zwischenkreis, das heißt, die Fahrdrahtspannung wird zunächst auf die Zwischenkreisspannung heruntertransformiert und anschließend gleichgerichtet und geht dann so in die Stromrichter, welche den Drehstrom erzeugen.

Bei Gleichstrombahnen geschieht das Transformieren und Gleichrichten eben außerhalb des Fahrzeugs. Die Netzspannung wird dann direkt in den Zwischenkreis eingespeist. Die Stromrichter haben heute hohe Wirkungsgrade von 95 % und mehr.


* Bei Drehstrommotoren muss dem Rotor, also dem sich drehenden Teil des Motors, kein Strom zugeführt werden. Der Stromfluss, der in der Rotorwicklung zum Aufbau des Magnetfelds nötig ist, entsteht dort durch Induktion. Durch die extremen Fortschritte bei der Herstellung von Dauermagneten (Permanentmagneten) kann man seit wenigen Jahren auch große, eisenbahntaugliche Drehstrommotore mit Permanentmagneten im Rotor bauen, was den Wirkungsgrad noch weiter erhöht. Bei beiden Varianten entfällt die wartungsintensive Stromzuführung über einen Kommutator, also über Schleifringe und Schleifkohlen, wie sie bei anderen Motorbauarten nötig ist.

Viele Grüße
Manuel


Zitat
O-37
An der Stelle möchte ich eine, nun ja, etwas rhetorische Frage stellen:
im Moment werden ja bei der S-Bahn 30KV~ auf 800V~ heruntertransformiert und dann gleichgerichtet. Über die Stromschiene gelangt die Fahrspannung mit 750V- zu den Zügen. Dann wird durch Leistungselektronik Drehstrom erzeugt und damit die Motoren betrieben. Wie wäre es, den Gleichspannungsteil wegzulassen und die Züge über die Stromschiene direkt mit 750V~ und später bis 1500V~ zu versorgen. Mit Motorensteuerung neuerer Art kenne ich mich leider nicht mehr aus, aber wäre der Aufwand im Fahrzeug hier nicht geringer? Größter Nachteil für mich wäre, daß historische Gleichspannungszüge nicht mehr fahren könnten und das würde ich schon sehr bedauern. Daß der Umstieg sehr teuer wäre ist auch klar.
Also technische Frage an die Fachleute.
Zitat

... Damit reduziert sich die Anfahrbeschleunigung merklich. Da die Maximalstromaufnahme pro Zugeinheit gilt, regelt die Fahrzeugsteuersoftware beim Vollzug die Beschleunigung weiter runter als beim Dreiviertelzug, am schnellsten darf der Halbzug spurten. Dann hat man irgendwann genug Neufahrzeuge für den Vollring - und darf sie nicht mehr ausfahren. Es ist ja bekannt, dass die 485er die Ringrunde nur knapp in einer Stunde schaffen, weil sie durch die Beiwagen etwas geringer beschleunigen.

bzgl. Anfahrbeschleunigung 483/484 vs. alter Baureihen. Gibt´s Zahlen für einen 8-Wagenzug ? Gibt´s zeitliche Vorteile in Zukunft für 483/484 ? Auf dem Ring soll´s ja zukünftig noch einen weiteren Haltepunkt geben. Ist der Ring dann auch in 60 Minuten zu schaffen ?
Zitat
Jim Knopf vom Niederrhein
Zitat

... Damit reduziert sich die Anfahrbeschleunigung merklich. Da die Maximalstromaufnahme pro Zugeinheit gilt, regelt die Fahrzeugsteuersoftware beim Vollzug die Beschleunigung weiter runter als beim Dreiviertelzug, am schnellsten darf der Halbzug spurten. Dann hat man irgendwann genug Neufahrzeuge für den Vollring - und darf sie nicht mehr ausfahren. Es ist ja bekannt, dass die 485er die Ringrunde nur knapp in einer Stunde schaffen, weil sie durch die Beiwagen etwas geringer beschleunigen.

bzgl. Anfahrbeschleunigung 483/484 vs. alter Baureihen. Gibt´s Zahlen für einen 8-Wagenzug ? Gibt´s zeitliche Vorteile in Zukunft für 483/484 ? Auf dem Ring soll´s ja zukünftig noch einen weiteren Haltepunkt geben. Ist der Ring dann auch in 60 Minuten zu schaffen ?

Der 483 wird wie der 481 mit 1m/s beschleunigen.

Der 483 darf von Hause aus bereits 100km/h fahren.
Der 481 wird es vsl. ab kommendem Dezember wieder auf ZBS-Strecken dürfen.



1 mal bearbeitet. Zuletzt am 14.09.2020 21:29 von RF96.
Zitat
Mariosch
Zitat
der weiße bim
Falls die "S21" wieder mit Sonderlichtraumprofil aus den 1930er Jahren realisiert wird, scheidet diese Option wohl endgültig aus.
Da die "S21" mit der zweiten Ausbaustufe ja in den alten Nordsüdtunnel einfädelt, dürfte das Lichtraumprofil der Neubautunnel eigentlich nur eine untergeordnete Rolle spielen, solange niemand vor hat, den Nordsüdtunnel ab Brandenburger Tor nach Süden inkl. Potsdamer Platz und Anhalter Bahnhof neu zu erreichten.

Die neuen S21-Tunnel zwischen Nordring und Hauptbahnhof werden natürlich nach gültigem Lichtraumprofil für Hauptbahnen errichtet. Lediglich die Höhe ist reduziert, der Anteil für Oberteilung und Dachstromabnehmer fällt weg. Für die Planung der Trasse zwischen Potsdamer Platz und Yorckstraße ist dies ebenfalls Vorgabe, dort allerdings mit einem Weichmacher: Bei erheblichen Vorteilen bzw. massiven Problemen beim Kreuzen der diversen anderen Bauwerke darf dies in der Planungsphase dargelegt werden. Beim dazwischenliegenden Abschnitt gehe ich davon aus, dass dieser mit dem gleichen Lichtraumprofil geplant wird wie der Nordabschnitt. Richtig ist natürlich, dass der S-Bahnhof Potsdamer Platz weiterhin das einschränkende Element ist. Zumindest kommt man dann z.B. mit normalen Arbeitsfahrzeugen in die Neubautunnel rein.

Viele Grüße
André
Hallo Manuel,
vielen Dank. Wie Motoren als Wechselstrom- bzw. Drehstromgeräte funktionieren, weiß ich schon noch. Das mit dem Gleichstromzwischenkreis hat die Sache für mich wieder etwas heller gemacht.

Gruß O-37
Zitat
der weiße bim
Dass die Spannungshöhe von 1,5 kV Probleme beim Betrieb verursacht (Anlage über 1000 V) ist übrigens unbegründet. Nach DIN VDE 0105-100 (Betrieb von elektrischen Anlagen) gilt die Spannungsebene kleiner oder gleich 1.000 V AC oder 1.500 V DC als Niederspannung, wie alles über 50 V AC oder 120 V DC. Das hängt damit zusammen, dass eine Wechselspannung für den menschlichen Organismus gefährlicher ist als (reine) Gleichspannung.

Warum sollte die Wechselspannung für einen Menschen gefährlicher sein als die Gleichspannung?
Zitat
der weiße bim
Ob es bei der Berliner S-Bahn langfristig bei 750 V DC bleibt, darf bezweifelt werden. Selbst Hochspannungsvarianten mit Oberleitung wurden diskutiert, man müsste dabei jedoch den Nordsüdtunnel aufgeben. Falls die "S21" wieder mit Sonderlichtraumprofil aus den 1930er Jahren realisiert wird, scheidet diese Option wohl endgültig aus.
Will man jedoch zeitgemäßen Komfort und schnellbahntypische Anfahrbeschleunigung für große Reisegeschwindigkeit gleichzeitig haben, führt an der Erhöhung der Nennspannung im Stromschienennetz kein Weg vorbei.

Wie wäre es, wenn man die S-Bahn langfristig auf 1500 V DC umstellen würde?
Zitat

Die neuen S21-Tunnel zwischen Nordring und Hauptbahnhof werden natürlich nach gültigem Lichtraumprofil für Hauptbahnen errichtet. Lediglich die Höhe ist reduziert, der Anteil für Oberteilung und Dachstromabnehmer fällt weg. Für die Planung der Trasse zwischen Potsdamer Platz und Yorckstraße ist dies ebenfalls Vorgabe, dort allerdings mit einem Weichmacher: Bei erheblichen Vorteilen bzw. massiven Problemen beim Kreuzen der diversen anderen Bauwerke darf dies in der Planungsphase dargelegt werden. Beim dazwischenliegenden Abschnitt gehe ich davon aus, dass dieser mit dem gleichen Lichtraumprofil geplant wird wie der Nordabschnitt. Richtig ist natürlich, dass der S-Bahnhof Potsdamer Platz weiterhin das einschränkende Element ist. Zumindest kommt man dann z.B. mit normalen Arbeitsfahrzeugen in die Neubautunnel rein.

Genau ist mir das aber noch nicht klar. Habe Unterlagen zum S21-Tunnel gesehen, die für den Tunnel-Rohbau eine lichte Innenhöhe von 4,80 m zeigen. Das Lichtraumprofil für S-Bahnen hat ebenfalls 4,80 m über SOK. Da passt irgendwas nicht zusammen.
Auf alle Fälle geht da nichts mit Oberleitung.
Nord-Süd S-Bahn hat Lichtraumprofil L=3,83 m über SOK.
Zitat
Henning
Zitat
der weiße bim
Ob es bei der Berliner S-Bahn langfristig bei 750 V DC bleibt, darf bezweifelt werden. Selbst Hochspannungsvarianten mit Oberleitung wurden diskutiert, man müsste dabei jedoch den Nordsüdtunnel aufgeben. Falls die "S21" wieder mit Sonderlichtraumprofil aus den 1930er Jahren realisiert wird, scheidet diese Option wohl endgültig aus.
Will man jedoch zeitgemäßen Komfort und schnellbahntypische Anfahrbeschleunigung für große Reisegeschwindigkeit gleichzeitig haben, führt an der Erhöhung der Nennspannung im Stromschienennetz kein Weg vorbei.

Wie wäre es, wenn man die S-Bahn langfristig auf 1500 V DC umstellen würde?

Kurzfristig geht es ja nicht!

Gruß Nemo
---

Eine Straßenbahn ist besser als keine U-Bahn!!
Ich meine, ob mein Vorschlag eine gute Idee ist? Ich finde, dass eine Umrüstung auf Oberleitung nicht optimal ist und ziemlich teuer sein wird.
Eine Oberleitung steht nicht zur Debatte.

x--x--x--x

Ein fester Standpunkt ist immer wichtig - besonders in Kurven und beim Bremsen. Bitte gut festhalten!
Hallo O-37,

danke!

Ich versuche grundsätzlich, im Forum so zu schreiben, dass mein Beitrag nicht nur vom Fragesteller verstanden werden kann, sondern auch von möglichst vielen anderen Lesern.

Wenn es keine Reaktion gibt, kann man nicht wissen, ob die Antwort völlig erschöpfend und super ist, oder umgekehrt komplett uninteressant, überflüssig oder unverständlich.

Viele Grüße
Manuel


Off-Topic-Ergänzung:

Die Schweizerischen Bundesbahnen SBB haben in den Jahren 1991–1996 die Reihe 460 in Dienst gestellt, vergleichbar mit der DB-Baureihe 101. Diese Drehstromloks hatten ursprünglich Stromrichter auf der Basis der damals aktuellen GTO-Tyristoren (GTO = Gate Turn Off).

Aktuell erhält die gesamte Reihe 460, die nun auch schon bis zu 29 Jahre alt ist, eine Überarbeitung, die unter anderem komplett neue Stromrichter auf Basis von IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) beinhaltet. Diese haben einen so großen Vorteil im Wirkungsgrad, dass über die Restlebensdauer der Loks die Stromkostenersparnis weit höher sein wird als die Umbaukosten.

Die fünf Jahre später (1996–1999) gebaute DB-101 besitzt ebenfalls und bis heute Stromrichter in der mittlerweile veralteten GTO-Thyristor-Technik. Mal sehen, wie die DB damit weiter verfahren wird.

Überhaupt ist es immer wieder interessant zu sehen, dass auch "moderne" Schienenfahrzeuge enorm hohe Lebensdauern erreichen und noch in einem "hohen Alter" wirtschaftlich sinnvoll modernisiert werden können. Fast 30 Jahre alte Schienenfahrzeuge können auf den aktuellen Stand der Technik modernisiert werden, während Pkw im Gegensatz dazu "Wegwerfartikel" bei einem unfassbar hohen Aufwand sind.


Edit 2: Der Begriff "erregt" bedeutet bei einem Elektromotor oder Generator in etwa "hat ein Magnetfeld". "Permanent erregt" bei einem Drehstrommotor bedeutet, dass das Magnetfeld des Rotors mit Dauermagneten erzeugt wird, was bei hohen Leistungen erst seit wenigen Jahren möglich ist.

Motore von Modellbahn-Loks haben meistens einen permanent-erregten Stator, was aber nur aufgrund der kleinen Bauweise und Leistung möglich ist und es erfordert, den Rotor über einen verschleißbehafteten Kommutator mit Strom zu versorgen.


Zitat
O-37
Hallo Manuel,
vielen Dank. Wie Motoren als Wechselstrom- bzw. Drehstromgeräte funktionieren, weiß ich schon noch. Das mit dem Gleichstromzwischenkreis hat die Sache für mich wieder etwas heller gemacht.



3 mal bearbeitet. Zuletzt am 16.09.2020 02:26 von manuelberlin.
Zitat
Henning
Ich meine, ob mein Vorschlag eine gute Idee ist? Ich finde, dass eine Umrüstung auf Oberleitung nicht optimal ist und ziemlich teuer sein wird.

Tja, das sollte man mal untersuchen, ob man nun lieber die 750V nimmt und partiell die Stromversorgung verbessert oder ob man sie komplett erneuert und nach und nach umrüstet. Ich habe in dieser Hinsicht keinerlei Präferenzen und hoffe dass man hier die richtige wirtschaftlich-technische Entscheidung trifft.

Gruß Nemo
---

Eine Straßenbahn ist besser als keine U-Bahn!!
wieviele neue Unterwerke sind für die S Bahn vorgesehen ? Gibt es eine Aufstellung mit Zeit- und Ort ? Vermute mal, die meisten neuen kommen am Ring und nach Strausberg (S5 wegen Oberstrombegrenzung lt. Plan in den Ausschreibungsunterlagen)
Wenn ich das hier richtig verstehe ist die Frage wie der Strom abgegriffen wird relativ trivial für den Fahrzeugbau.
Dagegen ist die zu verarbeutende Spannung ein eine größere Herausfprderung für den es für manche Spannungen Bauteile von der Stange gibt und für mache nicht.

*******
Forum schon leergelesen? Dann weiß ich auch nicht weiter.
Hallo Logital,

ich denke schon, dass für alle hier infrage kommenden Spannungen Bauteile aus dem Regal verfügbar sind. Selbst wenn man vielleicht nicht auf 1.500 V sondern nur auf 1.000 oder 1.200 Volt gehen würde. Das würde auch schon spürbar höhere Leistungen erlauben. Wenn das Bauteil für eine höhere Spannung ausgelegt ist als man nutzt, ist es eben nicht voll ausgenutzt und damit etwas unwirtschaftlicher.

Viele Grüße
Manuel

Zitat
Logital
Wenn ich das hier richtig verstehe ist die Frage wie der Strom abgegriffen wird relativ trivial für den Fahrzeugbau.
Dagegen ist die zu verarbeutende Spannung ein eine größere Herausfprderung für den es für manche Spannungen Bauteile von der Stange gibt und für mache nicht.
Mal ganz ehrlich, über Geschmack läßt sich trefflich streiten. Aber sollte es bei der neuen S-Bahn-BR tatsächlich um das Aussehen gehen? Mir als Fahrgast ist wichtig, daß die Kisten so funktionieren, wie es vorgesehen ist, daß sie schlicht zuverlässig fahren und mich sicher von A nach B bringen. Ob die dann gut aussehen, ist mir ziemlich wurscht. Was hab ich von einer S-Bahn, die chic aussieht, aber nur Probleme bereitet? Als Fahrgast mal nichts...

Dennis
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