Mehrsystemfahrzeug

Ein Zwei- bzw. Mehrsystemfahrzeug ist ein Schienenfahrzeug, das sich durch unterschiedliche Antriebs-/Energiearten betreiben lässt. Die Fahrzeuge können verschiedene Bahnstromsysteme von Oberleitung beziehungsweise Stromschiene verwenden, oder mit zusätzlichem Dieselantrieb versehen sein. Damit unterscheidet es sich von einem Einsystem-Fahrzeug, welches nur für ein einziges Bahnstromsystem ausgelegt ist.

Falls es sich bei dem zur Verfügung stehenden Bahnstrom um Wechselstrom handelt, muss er gegebenenfalls mittels Transformator und Umrichter für die Antriebsmotoren umgeformt werden. Der Dieselantrieb kann einen Generator treiben, so dass es die eigentlichen Antriebsmotoren nur in einer Ausführung gibt. Darunter fallen beispielsweise Lokomotiven für den europäischen, grenzüberschreitenden Verkehr, die unterschiedliche Bahnstromsysteme auf den einzelnen Streckenabschnitten unterstützen. Auch Stadtbahnwagen werden bei Bedarf als Mehrsystemfahrzeuge ausgeführt. Diese können dann sowohl mit der Straßenbahn-Stromversorgung (beispielsweise 700 V Gleichspannung) als auch mit der Bahnstromversorgung (z. B. 15 kV Wechselspannung) betrieben werden.

Beispiele für letzteres sind die Fahrzeuge vom Typ GT8-100C/2S der Karlsruher AVG (seit 1992), danach unter anderem die Saarbahn in Saarbrücken.

Zwei- und Mehrsystemlokomotiven

Je nach Ausführung gibt es Zweisystem-, Dreisystem- und Viersystemlokomotiven und -triebwagen. Mehrsystemlokomotiven werden seit Anfang der 1960er Jahre verwendet. Der zeitraubende Lokomotivwechsel an den Grenzen kann somit entfallen. Diese Lokomotiven müssen jedoch den Bestimmungen und den technischen Anforderungen der verschiedenen Länder genügen, um damit eine Interoperabilität zu unterstützen. So verfügen diese Lokomotiven z. B. über verschiedene Stromabnehmer und Sicherheitseinrichtungen, wie beispielsweise Zugbeeinflussungssysteme.

Triebfahrzeuge für zwei Stromsysteme sind als Zweispannungs-, Zweifrequenz- und Zweisystemfahrzeuge möglich.

Zweispannungsfahrzeuge für Gleichspannungsbetrieb sind bei klassischer Widerstandssteuerung relativ einfach zu realisieren, wenn das Verhältnis der Spannungen 1:2 (im europäischen Raum vorrangig mit 1,5 und 3 kV) beträgt. Üblicherweise werden in diesem Fall die Fahrmotoren paarweise unter 1,5 kV parallel, unter 3 kV in Reihe geschaltet. Klassische Gleichstromlokomotiven für 3kV sind mit verringerter Leistung auch unter 1,5kV einsatzfähig. Dieses Verfahren wurde beispielsweise auf Grenzbahnhöfen zwischen Frankreich und Italien sowie Spanien angewendet, um die Fahrleitungskonstruktion zu vereinfachen.

Zweifrequenzfahrzeuge sind unter beiden üblichen Wechselstromsystemen einsetzbar. Der Haupttransformator benötigt Abgriffe für beide Spannungen, eine Spannungsfestigkeit für den höheren Wert und den größeren Eisenquerschnitt für die geringere Frequenz. Dadurch steigt die Gesamtmasse.

Ein Zweisystemfahrzeug für ein Gleich- und ein Wechselstromsystem ist ein Gleichstromfahrzeug mit zusätzlich eingebautem Transformator mit fester Übersetzung.

Dreisystemfahrzeuge sind relativ selten, die meisten davon gibt es für die Kombination von 25 kV, 50 Hz sowie 1,5 und 3 kV Gleichspannung. Jede andere denkbare Kombination war zumindest bei klassischer Steuerung mit wenig Aufwand zum Viersystemfahrzeug zu erweitern. Geändert hat sich das mit der Einführung des Drehstromantriebes mit Gleichstrom-Zwischenkreis. Diese hat dem Bau von Fahrzeugen für zwei Wechsel- und ein Gleichspannungssystem vereinfacht, das zweite Gleichspannungssystem erfordert wiederum einen höheren Aufwand (beispielsweise durch von Stern- auf Dreieckschaltung umschaltbare Fahrmotoren. Bei vielen Mehrsystemfahrzeugen differieren die Antriebsleistungen unter unterschiedlichen Fahrdrahtspannungen. Erst die Steuerung durch Leistungselektronik hat gleiche Leistungen unter unterschiedlichen Spannungen ermöglicht, wobei die hohen Ströme unter 1,5kV und ihre Übertragung auf die Fahrzeuge noch immer begrenzend wirken.

Lok der Baureihe 181.2

Zweisystem ÖBB 4855

Zweisystemlok 371 002 der České dráhy im Dresdner Hauptbahnhof

Die Zweifrequenzlokomotiven der Baureihe 181.2 verkehren auf den Strecken der Deutschen Bahn AG und der SNCF in Frankreich, Zweisystemlokomotiven der Baureihe 180 auf den Strecken der ČD (Tschechien) und PKP (Polen).

Viersystemlokomotiven können auf allen elektrifizierten Normalspurstrecken in ganz Europa mit Ausnahme von Südengland verkehren; z. B. die Lokomotiven der Baureihe 189 der Deutschen Bahn AG oder früher die Lokomotiven der Baureihe 184 der Deutschen Bundesbahn. In den Lokomotiven müssen jedoch die Einrichtungen der länderspezifischen Zugsicherungssysteme vorhanden sein.

Auch die SNCF hat Mehrsystemlokomotiven. Da es in Frankreich zwei Bahnstromsysteme (1,5 kV Gleichstrom und 25 kV 50 Hz Wechselstrom) gibt, sind auch im Binnenverkehr Zweisystemlokomotiven im Einsatz z. B. SNCF BB 26000. Sie stellte außerdem für den internationalen Verkehr z. B. 1964 zehn Viersystemlokomotiven der Baureihe SNCF CC 40100 in Dienst. Diese imposanten Lokomotiven wurden im TEE-Verkehr nach Belgien, Deutschland und in die Niederlande eingesetzt. Die Höchstgeschwindigkeit betrug 180 km/h, die Dauerleistung 3670 kW. Heute verkehrt auf diesen Routen der Thalys.

Weitere Bahnverwaltungen setzen Mehrsystemlokomotiven ein z. B. SNCB (Belgien), ČD und ÖBB (Österreich). Wegen der Lage des belgischen Netzes, das an jeder Grenze an ein anderes Stromsystem stößt, wurden für die SNCB schon relativ früh Viersystemmaschinen gebaut. Die ČD besitzt der deutschen BR 180 baugleiche Lokomotiven unter den Baureihenbezeichnungen 372 (120 km/h) beziehungsweise 371 (160 km/h). Auch in Tschechien und in der Slowakei gibt es Mehrsystemlokomotiven im Binnenverkehr, da das Streckennetz teilweise mit 3 kV Gleichstrom und mit 25 kV 50 Hz Wechselstrom elektrifiziert ist.

Die RENFE-Baureihe 130 ist eines der seltenen Beispiele eines Zweisystemtriebzuges, der zusätzlich im Betrieb zwischen iberischer Breit- und Regelspur umspurbar ist.

Seit der Öffnung des europäischen Binnenmarktes verkehren auch Privatbahn-Lokomotiven auf europäischen Stecken.

Das Problem in Europa sind die länderspezifischen Zugsicherungssysteme. Die Lokomotiven müssen jeweils hierfür eingerichtet sein. Dies erfordert aber einen hohen Kostenaufwand. Zwischenzeitlich wurde zwar das funkgesteuerte Zugsicherungssystem ETCS entwickelt, das aber noch nicht überall zur Verfügung steht, so dass der länderübergreifende Einsatz der Lokomotiven noch schwierig ist.

Deutsche Bahn

Bei der Deutschen Bundesbahn / Deutschen Bahn AG haben die Mehrsystemlokomotiven im Nummernplan die Baureihenbezeichnungen 180 bis 189 zugewiesen bekommen.

Baureihe	180	181	182 alt	182 neu	183	184	185	189
Erste Indienststellung	1988	1967	1959	2000	1962	1966	2000	2003
Ausmusterung	–	–	1982	–	1969	2002	–	-
Anzahl gebauter Loks	20	29	3	25	1	5	400*	100
Achsfolge	Bo'Bo'	Bo'Bo'	Bo'Bo'	Bo'Bo'	Bo'Bo'	Bo'Bo'	Bo'Bo'	Bo'Bo'
Stromsysteme (kV/Hz)	15/16,7     3/DC	15/16,7 25/50	15/16,7 25/50	15/16,7 25/50	15/16,7 25/50	15/16,7 25/50 1,5/DC 3/DC	15/16,7 25/50	15/16,7 25/50 1,5/DC 3/DC
Dauerleistung kW	3080	3200	2500	6400	2150	3000	4200	6400
Höchstgeschw. km/h	120	160	120	230	100	140	140	140

*: von der Baureihe 185 sind 400 Stück in Auftrag gegeben, bis Anfang 2007 waren etwa 280 Lokomotiven abgenommen
AC = Alternating Current = Wechselstrom
DC = Direct Current = Gleichstrom

Zwei- oder Mehrsystemtriebzüge

ICE 3M zwischen Ingolstadt und Gaimersheim

Logo der Niederländischen Staatsbahnen auf ICE 3M. Die Gesellschaft hat vier dieser Züge erworben.

Auch im Bereich der Triebzüge gibt es Mehrsystemfahrzeuge, insbesondere im Hochgeschwindigkeitsbereich.

Einer der ersten Mehrsystemtriebzüge in Deutschland war der Thalys, der seit 14. Dezember 1997 zwischen Köln und Paris verkehrt und für die Wechselstromsysteme 25 kV, 50 Hz (Belgien und Frankreich) sowie 15 kV 16,7 Hz (Deutschland) ausgerüstet ist und Zugsicherungssysteme für drei Länder besitzt.

Zwei Einheiten dieser Zweisystemthalyszüge befinden sich im Eigentum der Deutschen Bahn und werden dort als Baureihe 409 bezeichnet. Das Design ihrer Triebköpfe lehnt an den TGV Duplex an.

Um die Netze ausländischer Bahnen befahren zu können, wurde der ICE 3M (Baureihe 406; „M“ für mehrsystemfähig) entwickelt, der unter den Stromsystemen verschiedener europäischer Länder verkehren kann und auch mit den entsprechenden Zugbeeinflussungssystemen ausgestattet ist. Die Deutsche Bahn verfügt über 13, die Niederländische Staatsbahn über vier Einheiten. Alle 17 Züge verkehren überwiegend im grenzüberschreitenden Verkehr zwischen Deutschland, den Niederlanden (seit November 2000^[1]), Belgien (seit 15. Dezember 2002^[2]) und Frankreich (seit Juni 2007).

Seit Juni 2007 verkehrt auch der TGV POS in Deutschland, der für das deutsche und das französische Netz ausgerüstet ist.

Zweisystem-S-Bahn

Damit die Hamburger S-Bahn auch die Stadt Stade in Niedersachsen erschließen kann, wurden neue Zwei-System-S-Bahnzüge der Baureihe ET 474 beschafft. Damit ersparte sich die Bahn die Streckenausrüstung mit 1200-Volt-Gleichstrom-Stromschienen auf der Niederelbebahn zwischen Neugraben (bisheriger Endpunkt) und Stade, da die neuen S-Bahnwagen neben dem Gleichstrom auch den 15-kV-Bahnstrom aus der Oberleitung verarbeiten können. 33 Zugeinheiten wurden dafür umgebaut beziehungsweise neu beschafft. Der Betrieb wurde mit dem Fahrplanwechsel zum 9. Dezember 2007 aufgenommen.

Ein ähnliches Projekt für die Berliner S-Bahn, wie von den Fahrgastverbänden seit 1992 gefordert, wird sowohl von Bahn- als auch Politikseite bislang abgelehnt. Diese Züge könnten als Verlängerung der S9 von Spandau nach Nauen und Flughafen Berlin-Schönefeld nach Zossen verkehren. Auch Projektstudien, mit Zweisystem-S-Bahnen der mangelnden Auslastung des neuen Nord-Süd-Tunnels der Hauptstadt entgegenzuwirken, werden derzeit offiziell nicht verfolgt.

Zweisystem-Stadtbahnwagen

Zweisystem-Triebwagen vom Typ GT8-100D/2S-M für das Karlsruher Stadtbahnnetz

Für den Tram-Train-Betrieb werden ebenfalls in den meisten Fällen Zweisystemfahrzeuge benötigt. In Deutschland müssen beim Tram-Train-Betrieb sowohl die Bestimmungen und Vorschriften der Straßenbahn-Betriebsordnung der BOStrab (im Straßenbahnbetrieb), als auch die Vorschriften des Bahnrechts EBO (im Eisenbahnbetrieb) erfüllt werden. Andere Länder kennen ähnliche Vorschriften. Dies gilt auch für Stadtbahnnetze und Straßenbahnnetze, deren Strecken teilweise auch auf Eisenbahnstrecken geführt werden, wie etwa die Stadtbahnen in Karlsruhe, Chemnitz, Kassel und Saarbrücken. Darüber hinaus bestehen doppelte Anforderungen an das Lichtraumprofil, an das zu unterstützende Gleisprofil, an die Zugsicherungssysteme (z. B. IWS im Straßenbahn- und PZB im Eisenbahnbetrieb) und an die Außenbeleuchtung (z. B. Fahrtrichtungsanzeiger im Straßenbahnverkehr und Dreilicht-Spitzensignal und Anzeige des Zugendes auf Eisenbahnstrecken).

Zweisystem-Straßenbahn

Der Karlsruher Verkehrsverbund setzt in großem Umfang Straßenbahnfahrzeuge ein, die beim Einfahren in das Bahnnetz automatisch von 750-Volt-Gleichspannung im Straßenbahnnetz auf 15-kV-Wechselspannung im Bahnnetz umschalten und umgekehrt. Das 1992 verwirklichte Konzept wurde als Karlsruher Modell zum Vorbild für viele Straßenbahnen, beispielsweise die Saarbahn seit 1997 und die RegioTram Kassel seit 2004, dort werden als Weltneuheit auch Dieselelektrische Normalspurstraßenbahn-Fahrzeuge eingesetzt, die auch im 600-V- und 15-kV-Netz betrieben werden können. Combino-Straßenbahnen befahren die miteinander verbundenen Netze der Harzer Schmalspurbahn und der Straßenbahn Nordhausen seit 2004.

Ausland

Auf dem Pariser S-Bahnsystem RER kommen auf den Linien B, C, und D Zweisystemfahrzeuge zum Einsatz. Diese arbeiten mit dem 1500-Volt-Gleichstrom der städtischen RATP-S-Bahnlinien und des südwestlichen SNCF-Gleichstromnetzes und mit dem 25-kV-Strom aus der Oberleitung der nördlichen Regionen von Paris. Diese Fahrzeuge gibt es sowohl in einstöckiger als auch doppelstöckiger Ausführung. Sie gehören zum Teil der RATP, zum Teil der SNCF.

Die Strecken in die New Yorker Grand Central Station sind mit Stromschiene und 650 V Gleichstrom ausgestattet. Für die weitere Strecke in Richtung New Haven benutzte die New York, New Haven and Hartford Railroad eine 1907 bis 1920 errichtete Oberleitung mit 11 kV 25 Hz Wechselstrom. Dafür wurden entsprechende Mehrsystem-Lokomotiven beschafft um die Strecke ohne Lokwechsel zu befahren. Ab 1956 erfolgt der Einsatz der Lokomotiven EMD FL9, die neben dem Stromabnehmer für die Stromschiene auch einen dieselelektrischen Antrieb besaßen. Einige dieser Lokomotiven sind noch heute bei der Metro-North Railroad im Einsatz. Ab 1995 erfolgte die Beschaffung neuer Mehrsystemlokomotiven (Stromschiene/Diesel) GE P32ACDM für Amtrak, Metro-North und das Connecticut Department of Transportation. Außerdem werden Mehrsystemtriebwagen für den Vorort- und Nahverkehr eingesetzt. Mehrsystemlokomotiven der Bauart EMD DM30AC sind bei der Long Island Rail Road im Betrieb.

Die portugiesische Staatsbahn CP beschafft derzeit Zweisystemzüge für 1500-Volt-Gleichstrom und 25-kV-Wechselstrom für das Lissabonner S-Bahnnetz.

Auch einige Züge der russische Version des Velaro (Velaro RUS) werden für zwei Stromsysteme ausgestattet (3 kV Gleichstrom und 25 kV Wechselstrom), sowie der italienische Eurostar Italia (ETR 500).

Literatur

• Die deutschen Mehrsystemlokomotiven – EK-Special 77, EK-Verlag, Freiburg 2005

Einzelnachweise

1. ↑ Weißer Zug, grüne Banane und Schwarzer Peter in Frankfurter Allgemeine Zeitung vom 4. März 2003
2. ↑ 80 000 Fahrgäste nutzen den ICE. In: Frankfurter Allgemeine Zeitung vom 3. September 2002