Drehstromantrieb (Eisenbahn)

Die Drehstromantriebstechnik ist eine Art des Antriebs für elektrische Triebfahrzeuge, bei der Drehstrommotoren für den Antrieb eingesetzt werden. Eine elektrische Lokomotive mit Drehstromantrieb wurde erstmals 1892 von Siemens & Halske gebaut.

Grundsätzlich gibt es drei Varianten des Drehstromantriebs, bedingt durch die unterschiedliche Erzeugung und Zufuhr des Drehstroms in das Triebfahrzeug:

Drehstromzuführung über Oberleitung

Siemens Drehstromtriebwagen von 1903; deutlich sichtbar ist der dreipolige Stromabnehmer

Bei den ersten Versuchsanordnungen wurde der Drehstrom dem Triebfahrzeug über eine seitliche dreipolige Fahrleitung zugeführt, was Sonderkonstruktionen im Oberleitungs- und Stromabnehmerbau benötigt. Mit einer solchen Konstruktion erreichte 1903 ein Schnelltriebwagen bereits eine Geschwindigkeit von 210,3 km/h.

Da eine dreipolige Oberleitung wie bei den Versuchsstrecken an vielen Orten keinen Platz fand, wurde bei den kommerziellen Drehstromelektrifikationen ab 1896 der Weg über eine zweipolige Fahrleitung gewählt und die dritte Phase an Erde gelegt; den dritten Pol bilden also die Schienen. Derart elektrifizierte Bahnen existieren heute noch vier, nämlich die Zahnradbahnen auf die Jungfrau und den Gornergrat in den Schweizer Alpen, die Chemin de Fer de la Rhune in den französischen Pyrenäen sowie die Corcovado Bergbahn in Brasilien. Um eine ununterbrochene Stromzuführung aller Phasen im Weichenbereich zu gewährleisten, verkehren die Triebfahrzeuge auf derartigen Strecken mit gehobenen Stromabnehmern an beiden Fahrzeugenden.

Liste der Bahnstrecken, die je mit Drehstrom elektrifiziert waren

Spurweite	Von	Bis	Spannung	Frequenz	Bahngesellschaft: Strecke, Bemerkung
1435	1892 (ca.) 1897 (ca.) 1901	1903	550 10'000 10'000 –14'000	50 38 –48	Siemens & Halske Versuchsbetrieb Werkgelände Berlin-Charlottenburg Versuchsbahn Lichterfelde Marienfelde - Zossen (Militärbahn) dreipolige Fahrleitung
1000	01.06.1896	1910	350	40	TEL: Tram Lugano, ab 1910 Gleichstrombetrieb, 1959 Umstellung auf Trolleybus
1000	20.08.1898 01.06.1930	(heute)	550 750	40 50	GGB: Zermatt–Gornergrat
800	13.07.1899	09.1960	500	40	RiT: Riffelalp Station–Riffelalp Hotel, eingestellt nach Hotelbrand, heute wieder in Betrieb mit Akkubetrieb
1000	20.09.1898 03.11.1960 1964	(heute)	650 650 1125	40 50 50	JB Kleine Scheidegg–Eigergletscher, 2. August 1899 –Rotstock, 18. Juni 1903 Eigerwand, 25. Juli 1905 Eismeer, 1. August 1912 Jungfraujoch, ursprüngliche Frequenz auch mit 38 Hz angegeben
1000	05.10.1898	04.10.1964	750	33	StEB Stansstad–Engelberg, 1964 mit Brünigbahn verbunden und auf Wechselstrom umgestellt
600	1898	1908	200		Hoteltram Évian-les-Bains (300 m)
	1899	1...	3000		Ganz Versuchsstrecke auf der Altofener Donauinsel 1.5 km
1435	21.07.1899	1932–33	750	40	EB/BTB Burgdorf–Thun, ab 17. Juni 1919 auch EB Hasle-Rüeggsau–Langnau, 1932–33 auf Wechselstrom umgestellt
1000	06.10.1900	1914	500	40	SSS/SStB Schwyz Bahnhof–Schwyz, 1914 bis Ibach verlängert und auf Gleichstrom umgestellt, 1963 eingestellt
1435	1902	1911	3000		Wöllersdorfer Militärgleis in Wöllersdorf-Steinabrückl
1435	04.09.1902	25.05.1976	3600	16 2/3	RA/FS Veltlinbahn Lecco–Chiavenna/Sondrio, ausgeweitet auf Monza–Lecco, FAV/FS Sondrio–Tirano (insgesamt 130 km, bis 1930 mit 3000 V/15 Hz). Ab 1914 zusammenhängendes Netz von der französischen Grenze in Menton (Ligurische Küste) und Modane (Mont-Cenis-Bahn), via Turin und Giovipass bis Genua, Livorno und Fornovo, darin Alessandria/Asti-S.Giuseppe di Cáiro als letzte bis 1976 in Betrieb, und isoliert davon: Trento–Brenner sowie Bozen–Meran (elektrifiziert 1929–34, umgestellt 1952 und 1965), Firenze-Bologna (elektrifiziert 1927, umgestellt 1934–35), heute alle Strecken 3000 V Gleichstrom
1435	28.10.1928	194.	10'000	45	FS Rom–Tivoli–Sulmona (23. März 1929), ab 1935 nur noch Mandela–Sulmona, im Zweiten Weltkrieg beschädigt, danach mit 3000 V Gleichstrom wiederaufgebaut (siehe it:Ferrovia Roma-Sulmona-Pescara)
1000	01.08.1905	29.03.1969	750	50	BrMB Brunnen–Morschach–Axenstein, 1969 eingestellt und abgebrochen
1435	01.06.1906	1930	3000	16	SBB/BBC Simplontunnel Brig–Iselle, vom 31. Juli 1919 bis 1927 ausgeweitet auf Brig–Sion, umgestellt auf Wechselstrom
1435	1909	1927	6600	25	Great Northern: alter Cascade-Tunnel, USA, umgestellt auf Wechselstrom, 1929 durch neuen Tunnel ersetzt, ab 1956 Dieselbetrieb
1435	02.10.1909	01.05.1958	500	50	RhW: Tram Rheineck SG Bahnhof–Talstation der Standseilbahn, heute durchgehender Betrieb Zahnrad- und Adhäsionsbahn
1000	1910 1976	(heute)	750 900	50 60	Corcovado Bergbahn: Rio de Janeiro–Corcovado
1668	1911	1966	5200	25	Compañía de los Caminos de Hierro del Sur de España, dann Compañía de los Ferrocarriles Andaluces, schließlich RENFE: Santa Fe–Gérgal, etappenweise erweitert auf Almería−Nacimiento (1963, 46.8 km), nur für Erzzüge, ab 1989 Gleichstrombetrieb, 1996 Mine geschlossen, nur noch Dieselbetrieb
1000	08.1912	1966	3000	50	CFHMP Luchon–Superbagnières de Luchon
1000	1914/24 1930	(heute)	3000	25 50	VFDM/CFTA Chemin de Fer de la Rhune: Col de St-Ignace–La Rhune
900	1927	1949	3000	50	Rheinische AG für Braunkohlebergbau und Brikettfabrikation (RAG) (Privatbetreiber): Zahnradbahn Tagebau Gruhlwerk in Kierberg bei Köln: die 700 Meter lange Strecke verband die Braunkohle-Tagebaue mit der Brikettfabrik des Gruhlwerkes. dreipolige Fahrleitung
1200	15.11.1950	1975	500	50	StGM: St. Gallen - Mühlegg

Drehstromgewinnung durch rotierende Umformer

Rotierender Umformer. Links die Gleichstrommaschine, rechts der Drehstromgenerator

Ein Gleich- oder Wechselstrommotor treibt über eine gemeinsame Achse einen Drehstromgenerator an, welcher den Drehstrom für die Drehstrommotoren erzeugt. So wird aus dem Gleich-oder Wechselstrom der Fahrleitung in der Lokomotive der Drehstrom erzeugt.

Drehstromgewinnung durch elektronische (ruhende) Umrichter

120 002 in Würzburg 1984

Mittels Leistungselektronik werden Drehstrommotoren angesteuert, wobei die elektrische Energie erst an Bord aus dem über die Fahrleitung zugeführten Gleichstrom oder Einphasen-Wechselstrom in Traktionsumrichtern in Drehstrom umgewandelt wird. Die Motoren sind über die Stromrichter gut zu steuern und zeichnen sich durch eine sehr gute Leistungsfähigkeit bei geringerem Gewicht aus. Anfang der 1970er Jahre kam es zu den ersten Erprobungen durch die dieselelektrischen Versuchslokomotiven der Baureihe DE2500. Nach einer Kleinserie der Henschel E 1200 war die erste in größerer Serie gebaute Drehstromlokomotive der Welt mit Traktionsumrichtern die deutsche DB-Baureihe 120.

Literatur

• Peter-Klaus Budig: Stromrichtergespeiste Drehstromantriebe : Theorie und Betriebsverhalten von Asynchronantrieben. VDE-Verlag, Berlin 2001, ISBN 3-8007-2371-9
• Eberhard Seefried: Frequenzgesteuerte Drehstrom-Asynchronantriebe : Betriebsverhalten und Entwurf. (Herausgegeben von Germar Müller) 2., bearbeitete Auflage. Verlag Technik, Berlin 1992, ISBN 3-341-00995-7
• D. Bätzold: 100 Jahre elektrische Lokomotiven (3). In: Der Modelleisenbahner, Ausgabe 7/1979
• Hans G. Wägli, Schienennetz Schweiz, Réseau ferré suisse. AS-Verlag, Zürich 2010 (Dritte überarbeitete Auflage), ISBN 978-3-909111-74-9
• Nico Molino: Trifase in Italia 1902-1925. Gulliver, Torino 1991, ISBN 88-85361-08-0
• Nico Molino: Trifase in Italia 1925-1976. Gulliver, Torino 1991, ISBN 88-85361-12-9