Oberleitung - Overhead line

Eine Oberleitung oder Oberleitung ist ein elektrisches Kabel , das verwendet wird, um elektrische Energie an Elektrolokomotiven , Oberleitungsbusse oder Straßenbahnen zu übertragen . Es ist verschieden bekannt als:

  • Oberleitung
  • Oberleitungssystem ( OCS )
  • Überkopfausrüstung ( OHE )
  • Oberleitungsausrüstung ( OLE oder OHLE )
  • Freileitungen ( OHL )
  • Oberleitung ( OHW )
  • Zugdraht
  • Laufkatzendraht

In diesem Artikel wird der Oberbegriff Oberleitung verwendet, wie er vom Internationalen Eisenbahnverband verwendet wird .

Eine Oberleitung besteht aus einem oder mehreren Drähten (oder Schienen , insbesondere in Tunneln), die über Gleisen liegen und in regelmäßigen Abständen durch Anschluss an Zubringerstationen auf ein hohes elektrisches Potenzial gebracht werden. Die Zuführstationen sind in der Regel aus einem eingespeist Hochspannungsstromnetz .

Überblick

Die elektrischen Züge , die ihren Strom aus Freileitungen sammeln verwenden , um ein Gerät wie ein Pantograph , Bogen Kollektor oder Trolleystange . Es drückt gegen die Unterseite der untersten Oberleitung, dem Fahrdraht. Stromabnehmer sind elektrisch leitfähig und lassen den Strom durch die Stahlräder auf einer oder beiden Laufschienen zum Zug bzw. zur Straßenbahn und zurück zum Zubringerbahnhof fließen. Nicht-elektrische Lokomotiven (wie beispielsweise Dieselmotoren ) , die entlang dieser Spuren ohne die Freileitung zu beeinflussen, übergeben können , obwohl es mit Schwierigkeiten sein kann , Kopffreiheit . Alternative Stromübertragungsschemata für Züge umfassen dritte Schiene , bodennahe Stromversorgung , Batterien und elektromagnetische Induktion .

Konstruktion

Streckenarbeiter bei der Instandhaltung von Fahrzeugen bei der Reparatur von Oberleitungen (Polen)
Oben über einer Weiche in Toronto : Zwei Läufer für Stromabnehmer flankieren den Trolley-Polfrosch.

Um eine gute Hochgeschwindigkeitsstromaufnahme zu erreichen, ist es erforderlich, die Fahrdrahtgeometrie in definierten Grenzen zu halten. Dies wird normalerweise erreicht, indem der Fahrdraht von einem zweiten Draht, der als bekannt ist, abgestützt wird Kurierdraht (in den USA und Kanada) oderOberleitung(in Großbritannien). Dieser Draht nähertder natürlichen Weg eines Drahtes zwischen zwei Punkten aufgereiht, eineKettenkurve, wodurch die Verwendung von „catenary“ diesen Draht zu beschreibenoder manchmal das gesamte System. Dieser Draht wird in regelmäßigen Abständen durch vertikale Drähte, sogenannte "Dropper" oder "Dropwires", mit dem Fahrdraht verbunden. Es wird regelmäßig an Strukturen, durch eineRolle, ein Glied oder eineKlemme getragen. Das gesamte System wird dann einer mechanischenSpannungausgesetzt.

Wenn sich der Stromabnehmer unter dem Fahrdraht bewegt, verschleißt der Kohleeinsatz oben auf dem Stromabnehmer mit der Zeit. Auf geraden Gleisen wird der Fahrdraht links und rechts von der Mitte leicht im Zickzack von jeder Stütze zur nächsten geführt, damit die Einlage gleichmäßig verschleißt und somit Kerben vermieden werden. In Kurven führt der "gerade" Draht zwischen den Stützen dazu, dass der Kontaktpunkt die Oberfläche des Stromabnehmers kreuzt, wenn der Zug um die Kurve fährt. Die Bewegung des Fahrdrahtes über den Kopf des Stromabnehmers wird als "Sweep" bezeichnet.

Der Zick-Zack-Verlauf der Oberleitung ist bei Oberleitungsmasten nicht erforderlich. Bei Straßenbahnen wird ein Fahrdraht ohne Tragseil verwendet.

Depotbereiche haben in der Regel nur einen einzigen Draht und werden als "einfache Ausrüstung" oder "Trolley-Draht" bezeichnet. Als Oberleitungssysteme konzipiert wurden, war eine gute Stromaufnahme nur bei niedrigen Geschwindigkeiten mit einem einzigen Draht möglich. Um höhere Geschwindigkeiten zu ermöglichen, wurden zwei zusätzliche Gerätetypen entwickelt:

  • Vernähte Ausrüstung verwendet einen zusätzlichen Draht an jeder Stützstruktur, der auf beiden Seiten des Boten-/Fahrleitungsdrahts endet.
  • Verbundgeräte verwenden einen zweiten Stützdraht, den sogenannten "Hilfsdraht", zwischen dem Tragseil / Fahrdraht und dem Fahrdraht. Tropfer unterstützen den Hilfsdraht vom Tragdraht, während zusätzliche Tropfer den Fahrdraht vom Hilfsdraht unterstützen. Der Hilfsdraht kann aus einem leitfähigeren, aber weniger verschleißfesten Metall bestehen, wodurch die Übertragungseffizienz erhöht wird.

Frühere Falldrähte sorgten für eine physische Unterstützung des Fahrdrahts, ohne die Fahrleitung und die Fahrdrähte elektrisch zu verbinden. Moderne Systeme verwenden stromführende Tropfer, wodurch separate Drähte überflüssig werden.

Das heutige Übertragungssystem entstand vor etwa 100 Jahren. Ein einfacheres System wurde in den 1970er Jahren von der Pirelli Construction Company vorgeschlagen, das aus einem einzelnen Draht besteht, der an jeder Stütze für 2,5 Meter (8 ft 2 in) seiner Länge in einen abgeschnittenen, extrudierten Aluminiumträger eingebettet ist, wobei die Drahtkontaktfläche freiliegt. Eine etwas höhere Spannung als vor dem Abschneiden des Trägers führte zu einem ausgelenkten Profil für den Draht, das mit 250 Meilen pro Stunde (400 km/h) von einem pneumatischen Servostromabnehmer mit nur 3 g Beschleunigung problemlos bewältigt werden konnte  .

Parallele Freileitungen

Ein Schalter in parallelen Freileitungen

Ein Stromkreis benötigt mindestens zwei Leiter. Straßenbahnen und Bahnen nutzen die Oberleitung als eine Seite des Rundkurses und die Stahlschienen als andere Seite des Rundkurses. Bei einem Trolleybus oder Trolley-Lkw stehen keine Schienen für den Rückstrom zur Verfügung, da die Fahrzeuge Gummireifen auf der Fahrbahn verwenden. Trolleybusse verwenden eine zweite parallele Oberleitung für den Rückweg und zwei Oberleitungsmasten , von denen eine jede Oberleitung berührt. ( Stromabnehmer sind im Allgemeinen nicht mit parallelen Oberleitungen kompatibel.) Der Stromkreis wird durch Verwendung beider Drähte geschlossen. Parallele Oberleitungen werden auch bei den seltenen Bahnen mit Drehstrom-Bahnelektrifizierung eingesetzt .

Arten von Drähten

In der Sowjetunion wurden die folgenden Arten von Drähten/Kabeln verwendet. Für den Fahrdraht wurde kaltgezogenes Vollkupfer verwendet, um eine gute Leitfähigkeit zu gewährleisten . Der Draht ist nicht rund, sondern hat seitliche Rillen, damit die Kleiderbügel daran befestigt werden können. Die Größen waren (im Querschnittsbereich) 85, 100 oder 150 mm 2 . Um den Draht stärker zu machen, können 0,04 % Zinn hinzugefügt werden. Der Draht muss der durch Lichtbogenbildung erzeugten Hitze widerstehen und daher sollten solche Drähte niemals thermisch gespleißt werden.

Der Boten- (oder Oberleitungs-) Draht muss sowohl stark als auch gut leitend sein. Sie verwendeten mehradrige Drähte (oder Kabel) mit 19 Strängen in jedem Kabel (oder Draht). Für die Litzen wurden Kupfer, Aluminium und/oder Stahl verwendet. Alle 19 Stränge könnten aus dem gleichen Metall bestehen, oder einige Stränge könnten aus Festigkeitsgründen aus Stahl bestehen, während die verbleibenden Stränge aus Aluminium oder Kupfer wegen der Leitfähigkeit bestehen. Ein anderer Typ sah aus, als hätte er alle Kupferdrähte, aber in jedem Draht befand sich ein Stahlkern für die Festigkeit. Die Stahllitzen waren verzinkt, konnten aber zum besseren Korrosionsschutz mit einem Korrosionsschutzmittel beschichtet werden.

Spannen

Leitungsspannung in Deutschland.

Oberleitungsdrähte werden unter mechanischer Spannung gehalten, da der Stromabnehmer mechanische Schwingungen im Draht verursacht und die Welle schneller laufen muss als der Zug, um zu vermeiden, dass stehende Wellen erzeugt werden , die zu Drahtbrüchen führen würden. Das Spannen der Leine macht die Wellen schneller und reduziert auch den Durchhang durch die Schwerkraft.

Bei mittleren und hohen Geschwindigkeiten werden die Drähte im Allgemeinen durch Gewichte oder gelegentlich durch hydraulische Spannvorrichtungen gespannt. Beide Methoden sind als "Auto-Tensing" (AT) oder "Constant Tension" bekannt und stellen sicher, dass die Spannung praktisch unabhängig von der Temperatur ist. Die Spannungen liegen typischerweise zwischen 9 und 20  kN (2.000 und 4.500  lbf ) pro Draht. Wenn Gewichte verwendet werden, gleiten sie auf einer am Mast befestigten Stange oder einem Rohr auf und ab, um ein Schwanken zu verhindern.

Bei niedrigen Geschwindigkeiten und in Tunneln mit konstanten Temperaturen können Geräte mit festem Anschluss (FT) verwendet werden, wobei die Drähte direkt an den Strukturen an jedem Ende der Oberleitung angeschlossen werden. Die Spannung beträgt im Allgemeinen etwa 10 kN (2.200 lbf). Diese Art von Ausrüstung hängt an heißen Tagen durch und ist an kalten Tagen straff gespannt.

Bei AT ist die durchgängige Länge der Freileitung durch die Höhenänderung der Gewichte begrenzt, wenn sich die Freileitung bei Temperaturänderungen ausdehnt und zusammenzieht. Diese Bewegung ist proportional zum Abstand zwischen den Ankern. Die Spannlänge hat ein Maximum. Für die meisten 25-kV- OHL-Geräte in Großbritannien beträgt die maximale Spannlänge 1.970 m (6.460 ft).

Ein zusätzliches Problem bei AT-Geräten besteht darin, dass sich die gesamte Spannlänge frei entlang der Schiene bewegen kann, wenn an beiden Enden Ausgleichsgewichte angebracht sind. Um dies zu vermeiden, schränkt ein Mittelpunktanker (MPA) nahe der Mitte der Spannlänge die Bewegung des Tragseils/Fahrdrahts ein, indem er ihn verankert; der Fahrdraht und seine Aufhängungen können sich nur innerhalb der Grenzen des MPA bewegen. MPAs werden manchmal an niedrigen Brücken befestigt oder auf andere Weise an vertikalen Oberleitungsmasten oder Portal-Oberleitungsstützen verankert. Eine Zuglänge kann als fester Mittelpunkt angesehen werden, wobei sich die beiden halben Zuglängen mit der Temperatur ausdehnen und zusammenziehen.

Die meisten Systeme verfügen über eine Bremse, um ein vollständiges Auflösen der Drähte zu verhindern, wenn ein Draht bricht oder die Spannung verloren geht. Deutsche Systeme verwenden normalerweise eine einzelne große Spannrolle (im Grunde ein Ratschenmechanismus ) mit einem Zahnkranz, der an einem am Mast angelenkten Arm montiert ist. Normalerweise heben der Abwärtszug der Gewichte und der reaktive Aufwärtszug der gespannten Drähte die Rolle an, so dass ihre Zähne weit von einem Anschlag am Mast entfernt sind. Die Rolle kann sich frei drehen, während sich die Gewichte nach oben oder unten bewegen, wenn sich die Drähte zusammenziehen oder ausdehnen. Wenn die Spannung verloren geht, fällt die Rolle zum Mast zurück und einer ihrer Zähne klemmt gegen den Anschlag. Dies stoppt die weitere Drehung, begrenzt den Schaden und hält den unbeschädigten Teil des Drahtes intakt, bis er repariert werden kann. Andere Systeme verwenden verschiedene Bremsmechanismen, normalerweise mit mehreren kleineren Riemenscheiben in einer Flaschenzug- Anordnung.

Geht kaputt

Leitungen sind in Abschnitte unterteilt, um den Umfang eines Ausfalls zu begrenzen und Wartungsarbeiten zu ermöglichen.

Abschnitt Pause

Ein Streckentrenner an einem Streckenbruch in der 12-kV-Oberleitung von Amtrak

Um die Wartung der Freileitung zu ermöglichen, ohne das gesamte System abschalten zu müssen, wird die Leitung in elektrisch getrennte Abschnitte, sogenannte "Abschnitte", unterteilt. Abschnitte entsprechen oft Zuglängen. Der Übergang von Sektion zu Sektion wird als „Sektionsbruch“ bezeichnet und ist so angelegt, dass der Stromabnehmer des Fahrzeugs in ständigem Kontakt mit dem einen oder anderen Draht steht.

Bei Bugkollektoren und Stromabnehmern erfolgt dies dadurch, dass zwei Fahrdrähte nebeneinander über die Länge zwischen 2 oder 4 Drahtstützen verlaufen. Ein neuer fällt herunter und der alte hebt sich, so dass der Stromabnehmer reibungslos von einem zum anderen übergehen kann. Die beiden Drähte berühren sich nicht (obwohl der Bugkollektor oder Stromabnehmer kurzzeitig beide Drähte berührt). Im Normalbetrieb sind die beiden Sektionen elektrisch verbunden; je nach System kann dies ein Isolator, Festkontakt oder ein Booster-Transformator sein). Der Isolator ermöglicht es, den Strom zum Abschnitt für Wartungsarbeiten zu unterbrechen.

Bei Oberleitungen, die für Oberleitungsmasten ausgelegt sind, erfolgt dies durch einen neutralen Abschnitt zwischen den Drähten, der einen Isolator erfordert. Der Fahrer der Straßenbahn oder des Oberleitungsbusses muss die Stromaufnahme vor dem Durchfahren des Oberleitungsmastes vorübergehend reduzieren, um eine Beschädigung des Isolators durch Lichtbogen zu vermeiden.

Lokomotiven mit Stromabnehmer dürfen im einseitig spannungslosen Zustand keinen Streckenbruch durchfahren. Die Lokomotive würde eingeklemmt, aber beim Passieren der Abschnittsunterbrechung schließt der Stromabnehmer kurz die beiden Oberleitungen kurz. Wenn die gegenüberliegende Leitung stromlos ist, kann dieser Spannungstransient die Leistungsschalter auslösen. Wenn die Leitung gewartet wird, kann es zu Verletzungen kommen, wenn die Oberleitung plötzlich mit Strom versorgt wird. Selbst wenn die Oberleitung zum Schutz des Personals ordnungsgemäß geerdet ist, kann der über den Stromabnehmer erzeugte Lichtbogen den Stromabnehmer, den Oberleitungsisolator oder beide beschädigen.

Neutralteil (Phasenunterbrechung)

Neutrale Abschnittsanzeigetafel, die bei Eisenbahnen in Großbritannien verwendet wird . Sechs davon wären an Kreuzungen erforderlich

In einem größeren elektrifizierten Bahn-, Straßenbahn- oder Trolleybus-System ist es manchmal erforderlich, verschiedene Gleisbereiche aus unterschiedlichen Stromnetzen zu versorgen, ohne eine Synchronisierung der Phasen zu gewährleisten. Lange Leitungen können an verschiedenen Punkten und in verschiedenen Phasen an das nationale Netz des Landes angeschlossen werden. (Manchmal werden die Abschnitte mit unterschiedlichen Spannungen oder Frequenzen gespeist.) Die Netze können normal synchronisiert werden, aber Ereignisse können die Synchronisierung unterbrechen. Für DC- Systeme ist dies kein Problem . Wechselstromsysteme haben eine besondere Sicherheitsauswirkung, da das Bahnelektrifizierungssystem als "Hintertür"-Verbindung zwischen verschiedenen Teilen fungieren würde, was unter anderem dazu führen würde, dass ein Abschnitt des Netzes, der für die Wartung stromlos war, vom Umspannwerk wieder mit Energie versorgt wird Gefahr schaffen.

Aus diesen Gründen werden neutrale Abschnitte in der Elektrifizierung zwischen den Abschnitten platziert, die von verschiedenen Punkten eines nationalen Netzes oder verschiedenen Phasen oder Netzen, die nicht synchronisiert sind, gespeist werden. Es ist höchst unerwünscht, synchronisierte Netze zu verbinden. Dagegen reicht ein einfacher Streckenbruch nicht aus, da der Stromabnehmer beide Strecken kurzzeitig verbindet.

In Ländern wie Frankreich, Südafrika und Großbritannien betätigt ein Paar Permanentmagnete neben den Schienen auf beiden Seiten des neutralen Abschnitts einen am Drehgestell montierten Wandler im Zug, der ein Öffnen und Schließen eines großen elektrischen Leistungsschalters bewirkt, wenn die Lokomotive oder das Stromabnehmerfahrzeug eines Triebzuges überfährt sie. Im Vereinigten Königreich werden Geräte ähnlich dem automatischen Warnsystem (AWS) verwendet, jedoch mit Magnetpaaren, die außerhalb der Laufschienen platziert sind (im Gegensatz zu den AWS-Magneten, die in der Mitte zwischen den Schienen platziert sind). Schilder am Streckenrand auf der Zufahrt zum neutralen Abschnitt warnen den Fahrer, die Zugkraft abzuschalten und durch den toten Abschnitt zu rollen.

Ein neutraler Abschnitt oder eine Phasenunterbrechung besteht aus zwei isolierten Unterbrechungen Rücken an Rücken mit einem kurzen Leitungsabschnitt, der zu keinem Netz gehört. Einige Systeme erhöhen das Sicherheitsniveau, indem der Mittelpunkt des geerdeten Neutralabschnitts geerdet wird. Das Vorhandensein des geerdeten Abschnitts in der Mitte soll sicherstellen, dass bei einem Ausfall des vom Messumformer gesteuerten Geräts und auch dem Fahrer, die Stromzufuhr nicht abzuschalten, die Energie des Lichtbogens, der vom Stromabnehmer auf dem Weg zum neutralen Abschnitt getroffen wird, zur Erde geleitet wird , die Leistungsschalter von Umspannwerken betätigen, anstatt die Isolatoren durch den Lichtbogen entweder in einen Abschnitt zu überbrücken, der für die Wartung abgeschaltet wurde, einen Abschnitt, der von einer anderen Phase gespeist wird, oder eine Backdoor-Verbindung zwischen verschiedenen Teilen des nationalen Stromnetzes des Landes einzurichten.

25 kV AC neutrale Zone in Rumänien

Bei der Pennsylvania Railroad wurden Phasenbrüche durch eine Positionslichtsignalfläche mit allen acht radialen Positionen mit Linsen und ohne Mittellicht angezeigt. Wenn die Phasenunterbrechung aktiv war (die Oberleitungsabschnitte phasenverschoben), brannten alle Lichter. Der Aspekt des Positionslichtsignals wurde ursprünglich von der Pennsylvania Railroad entwickelt und von Amtrak fortgeführt und von Metro North übernommen . An den Oberleitungsstützen wurden Metallschilder mit den Buchstaben "PB" aufgehängt, die durch ein Muster von Bohrlöchern erzeugt wurden.

Toter Abschnitt

In Amerika wurde vor allem von der Pennsylvania Railroad eine besondere Kategorie von Phasenunterbrechungen entwickelt. Da sein Bahnstromnetz zentral versorgt und nur durch anormale Bedingungen segmentiert war, waren normale Phasenunterbrechungen in der Regel nicht aktiv. Phase Pausen , die immer dann aktiviert wurden , wurden als „Dead Sections“ bekannt: sie wurden oft zur Trennung der Netzsysteme (zum Beispiel des Hells Gate Bridge Grenze zwischen Amtrak und Metro North ‚s Elektrisierungen) , die nie in-Phase sein. Da ein toter Abschnitt immer tot ist, wurde kein spezielles Signalbild entwickelt, um die Fahrer vor seiner Anwesenheit zu warnen, und ein Metallschild mit "DS" in Bohrlochbuchstaben wurde an den Oberleitungsstützen gehängt.

Lücken

Eine Drehbrücke in der Nähe von Meppel , Niederlande. Auf der Brücke gibt es keine Oberleitung; der Zug rollt mit angehobenem Stromabnehmer durch.

Gelegentlich können Lücken in den Oberleitungen vorhanden sein, wenn von einer Spannung auf eine andere umgeschaltet wird oder um Schiffe an fahrbaren Brücken freizugeben, als kostengünstigere Alternative zu fahrbaren Oberleitungen. Elektrische Züge rollen über die Lücken. Um eine Lichtbogenbildung zu vermeiden, muss der Strom vor Erreichen der Lücke abgeschaltet werden und normalerweise wird der Stromabnehmer abgesenkt.

Oberleitungsstromschienen

B&O's Overhead Third Rail System an der Guilford Avenue in Baltimore, 1901, Teil der Baltimore Belt Line . Die zentrale Lage der Oberleitungen wurde durch die vielen Tunnel auf der Strecke vorgegeben: Die ∩- förmigen Schienen wurden am höchsten Punkt im Dach platziert, um den größten Freiraum zu schaffen.

Bei begrenzten Durchfahrtshöhen wie in Tunneln kann die Oberleitung durch eine starre Oberleitung ersetzt werden. Ein frühes Beispiel war in den Tunneln der Baltimore Belt Line , wo eine -Profilstange (aus drei Eisenstreifen hergestellt und auf Holz montiert) verwendet wurde, wobei der Messingkontakt in der Nut lief. Als die Oberleitung im Simplontunnel angehoben wurde , um höheres Rollmaterial aufzunehmen, kam eine Schiene zum Einsatz. An Stellen, an denen das Spannen der Drähte nicht praktikabel ist, zum Beispiel auf beweglichen Brücken, kann auch eine starre Hängeschiene verwendet werden .

Betrieb der Oberleitungsstromschienen an der Shaw's Cove Railroad Bridge in Connecticut

Bei einer beweglichen Brücke mit starrer Oberleitung ist am Brückenportal (letzter Pfosten vor der beweglichen Brücke) ein Übergang vom Fahrdrahtsystem in eine Oberleitungsstromschiene erforderlich. Beispielsweise kann die Stromversorgung über ein Fahrdrahtsystem in der Nähe einer Drehbrücke erfolgen . Der Fahrdraht umfasst typischerweise einen Tragdraht (auch Fahrdraht genannt) und einen Fahrdraht, wo er auf den Stromabnehmer trifft. Der Tragseil wird am Portal terminiert, während der Fahrdraht am Übergangsendabschnitt in das Oberleitungs-Stromschienenprofil läuft, bevor er am Portal terminiert wird. Zwischen der Oberleitungsstromschiene am Übergangsendabschnitt und der über die gesamte Spannweite der Drehbrücke verlaufenden Oberleitungsstromschiene besteht ein Spalt. Der Spalt wird zum Öffnen und Schließen der Drehbrücke benötigt. Um die Stromschienen bei geschlossener Brücke miteinander zu verbinden, gibt es einen weiteren Stromschienenabschnitt namens „Drehüberlappung“, der mit einem Motor ausgestattet ist. Wenn die Brücke vollständig geschlossen ist, wird der Motor der Drehüberlappung betrieben, um sie von einer geneigten Position in die horizontale Position zu drehen, wodurch die Stromschienen am Übergangsendabschnitt und die Brücke miteinander verbunden werden, um Strom zuzuführen.

An Straßenbahnhaltestellen werden wie beim Combino Supra kurze Stromschienen montiert .

Kreuzungen

Straßenbahnoberleitung (diagonal) überqueren Oberleitungsdrähte (horizontal), fotografiert am Bahnhofplatz, Bern, Schweiz
Kommentierte Version des Fotos links, Hervorhebung der Komponenten
  Straßenbahnschaffner
  Oberleitungsbusdrähte
  isolierte Wanne

Straßenbahnen beziehen ihre Energie von einer einzigen Oberleitung bei etwa 500 bis 750 V . Oberleitungsbusse beziehen von zwei Oberleitungen mit ähnlicher Spannung, und mindestens eine der Oberleitungsdrähte muss von Straßenbahndrähten isoliert sein. Dies wird in der Regel durch die Trolleybus Drähte erfolgt kontinuierlich durch die Überfahrt ausgeführt wird , mit der Straßenbahn Leiter wenige Zentimeter abzusenken. In der Nähe der Kreuzung auf jeder Seite verwandelt sich der Straßenbahndraht in einen massiven Balken, der etwa einen halben Meter parallel zu den Trolleybusdrähten verläuft. Eine weitere, an ihren Enden ähnlich abgewinkelte Stange wird zwischen die Oberleitungsdrähte gehängt, die oben elektrisch mit dem Straßenbahndraht verbunden sind. Der Stromabnehmer der Straßenbahn überbrückt die Lücke zwischen den verschiedenen Zugbegleitern und sorgt so für einen kontinuierlichen Stromfluss.

Wo sich der Straßenbahndraht kreuzt, werden die Oberleitungsbusdrähte durch eine umgekehrte Wanne aus Isoliermaterial geschützt, die sich 20 oder 30 mm (0,79 oder 1,18 Zoll) nach unten erstreckt.

Bis 1946 verband ein Bahnübergang in Stockholm , Schweden die Eisenbahn südlich des Stockholmer Hauptbahnhofs und eine Straßenbahn. Die Straßenbahn wurde mit 600-700 V DC und die Bahn mit 15 kV AC betrieben . Im Schweizeren Dorf von Oberentfelden , der Menziken-Aarau-Schöftland Linie Betrieb bei 750 V DC überquert die SBB Linie bei 15 kV AC; in Suhr gab es früher eine ähnliche Kreuzung zwischen den beiden Linien, die jedoch 2010 durch eine Unterführung ersetzt wurde. Einige Kreuzungen zwischen Straßenbahn/Stadtbahn und Eisenbahn sind in Deutschland vorhanden. In Zürich , Schweiz, hat die VBZ Obuslinie 32 einen Bahnübergang mit der 1200 V DC Uetliberg Bahnlinie ; an vielen Stellen kreuzen Trolleybuslinien die Straßenbahn. In einigen Städten teilten sich Oberleitungsbusse und Straßenbahnen eine positive (Zufuhr-)Leitung. In solchen Fällen kann ein normaler Trolleybus-Frosch verwendet werden.

Alternativ können am Kreuzungspunkt Abschnittsunterbrechungen angeordnet werden, so dass die Kreuzung elektrisch spannungsfrei ist.

Australien

In vielen Städten gab es Straßenbahnen und Trolleybusse mit Trolleystangen. Sie verwendeten isolierte Frequenzweichen, bei denen Straßenbahnfahrer den Controller auf Neutral stellen und ausrollen mussten. Trolleybus-Fahrer mussten entweder vom Gas gehen oder auf Hilfsenergie umschalten.

In Melbourne , Victoria , stellen Straßenbahnfahrer den Controller in Neutralstellung und fahren durch Abschnittsisolatoren, die durch Isolatormarkierungen zwischen den Schienen gekennzeichnet sind.

Melbourne hat drei Bahnübergänge zwischen elektrifizierten S-Bahnen und Straßenbahnlinien. Sie verfügen über mechanische Schalteinrichtungen (Wechsler), um die 1.500 V DC Oberleitung der Bahn und die 650 V DC der Straßenbahnen, genannt Tram Square, zu schalten. Es wurden Vorschläge gemacht, diese Kreuzungen zu trennen oder die Straßenbahnlinien umzuleiten.

Griechenland

Athen hat zwei Kreuzungen von Straßenbahn- und Oberleitungsbussen in Vas. Amalias Avenue und Vas. Olgas Avenue und in der Ardittou Street und Athanasiou Diakou Street. Sie verwenden die oben genannte Lösung.

Italien

In Rom kreuzen sich an der Kreuzung zwischen Viale Regina Margherita und Via Nomentana die Straßenbahn- und Trolleybuslinien: Straßenbahn auf Viale Regina Margherita und Trolleybus auf Via Nomentana. Die Kreuzung ist orthogonal, daher war die typische Anordnung nicht verfügbar.

In Mailand kreuzen die meisten Straßenbahnlinien ein- oder zweimal ihre kreisförmige Obuslinie . Trolleybus- und Straßenbahndrähte verlaufen parallel in Straßen wie der Viale Stelvio, der Viale Umbria und der Viale Tibaldi.

Mehrere Freileitungen

Zwei Oberleitungsstromschienen für das gleiche Gleis. Links 1200 V DC für die Uetlibergbahn (der Stromabnehmer ist asymmetrisch montiert, um Strom von dieser Schiene zu beziehen); rechts, 15 kV AC für die Sihltalbahn

Einige Bahnen verwendeten zwei oder drei Oberleitungen, in der Regel zur Übertragung von Drehstrom . Diese wird nur bei der Gornergrat- und Jungfraubahn in der Schweiz, dem Petit Train de la Rhune in Frankreich und der Corcovado-Zahnradbahn in Brasilien eingesetzt. Bis 1976 war es in Italien weit verbreitet. Bei diesen Bahnen werden die beiden Leiter für zwei verschiedene Phasen des Drehstroms verwendet, während die Schiene für die dritte Phase verwendet wurde. Der Neutralleiter wurde nicht verwendet.

Einige Drehstrombahnen verwendeten drei Oberleitungen. Dies waren eine Versuchsbahnstrecke von Siemens in Berlin-Lichtenberg 1898 (Länge 1,8 Kilometer), die Militärbahn zwischen Marienfelde und Zossen zwischen 1901 und 1904 (Länge 23,4 Kilometer) und ein 800 Meter langer Abschnitt einer Kohlebahn bei Köln zwischen 1940 und 1949.

In Gleichstromsystemen wurden manchmal bipolare Oberleitungen verwendet, um galvanische Korrosion von Metallteilen in der Nähe der Eisenbahn zu vermeiden , wie zum Beispiel auf dem Chemin de fer de la Mure .

Alle Systeme mit mehreren Oberleitungen haben ein hohes Kurzschlussrisiko an Weichen und sind daher eher unpraktisch, insbesondere wenn hohe Spannungen verwendet werden oder Züge mit hoher Geschwindigkeit durch die Weichen fahren.

Die Sihltal Zürich Uetliberg Bahn verfügt über zwei Linien mit unterschiedlicher Elektrifizierung. Um unterschiedliche elektrische Systeme auf gemeinsamen Gleisen nutzen zu können, hat die Sihltalbahn ihre Oberleitung direkt oberhalb des Zuges, während die Uetlibergbahn ihre Oberleitung seitlich wegführt.

Oberleitung

Oberleitung (oberes Foto) ist für Schienenfahrzeuge mit höherer Geschwindigkeit geeignet. Trolley-Draht (unteres Foto) ist für langsamere Straßenbahnen (Straßenbahnen) und Stadtbahnen geeignet.
Oberleitungsschiene auf den Gräben und Tunneln der RER- Linie C im Zentrum von Paris
Verbundoberleitungsanlagen von JR West
Eine ältere Eisenbahnbrücke in Berwick-upon-Tweed , die mit Oberleitungen nachgerüstet wurde

Eine Oberleitung ist ein System von Overhead - Drähten verwendeten zur Versorgung Strom an eine Lokomotive , Straßenbahn ( Straßenbahn ) oder Stadtbahnfahrzeug , das mit einem ausgestattet ist Pantographen .

Portal mit alten und neuen Hängegeräten am Bahnhof Grivita , Bukarest .

Im Gegensatz zu einfachen Oberleitungen, bei denen der nicht isolierte Draht mit Klemmen an eng beabstandeten Querdrähten befestigt ist, die von Masten getragen werden, verwenden Oberleitungssysteme mindestens zwei Drähte. Das Fahr- oder Tragseil wird mit einer bestimmten Spannung zwischen den Leitungsstrukturen eingehängt, und ein zweites Seil wird durch das Tragseil auf Spannung gehalten , das in regelmäßigen Abständen durch Klemmen und Verbindungsdrähte, sogenannte Dropper, daran befestigt wird . Der zweite Draht ist gerade und eben, parallel zum Gleis , über ihm aufgehängt wie die Fahrbahn einer Hängebrücke über Wasser.

Oberleitungssysteme sind für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb geeignet, während einfache Drahtsysteme, die weniger teuer zu bauen und zu warten sind, auf Stadtbahn- oder Straßenbahnlinien, insbesondere auf Stadtstraßen, üblich sind. Solche Fahrzeuge können entweder mit einem Stromabnehmer oder einem Trolleymast ausgestattet werden .

Der Nordostkorridor in den Vereinigten Staaten verfügt über eine Oberleitung über die 600 Meilen (970 km) zwischen Boston , Massachusetts und Washington, DC für die Intercity- Züge von Amtrak . S-Bahn- Agenturen wie MARC , SEPTA , NJ Transit und Metro-North Railroad nutzen die Oberleitung, um lokale Dienste bereitzustellen.

In Cleveland, Ohio, verwenden die Überland-/Stadtbahnlinien und die schwere Bahnlinie aufgrund einer städtischen Verordnung, die die Luftverschmutzung durch die große Anzahl von Dampfzügen, die durch Cleveland zwischen der Ostküste und Chicago fuhren, begrenzen soll, die gleichen Oberleitungen. Die Züge wechselten von Dampf- auf Elektrolokomotiven bei den Collinwood Railyards etwa 16 km östlich der Innenstadt und bei Linndale auf der Westseite. Als Cleveland seine S-Bahn-Linie zwischen dem Flughafen, der Innenstadt und darüber hinaus baute, verwendete es eine ähnliche Oberleitung, wobei Elektrifizierungsausrüstung verwendet wurde, die nach der Umstellung der Eisenbahnen von Dampf auf Diesel übrig blieb. Leichte und schwere Bahnen teilen sich die Gleise für etwa 3 Meilen (4,8 km) entlang der roten (schweren Bahn) Linie des Cleveland Hopkins International Airport , der blauen und grünen Überland-/Stadtbahnlinien zwischen dem Cleveland Union Terminal und kurz hinter der Station East 55th Street, wo die Linien trennen.

Ein Teil der Boston, Massachusetts Blue Line durch die nordöstlichen Vororte verwendet Oberleitungen, ebenso wie die Green Line.

Höhe

Die Höhe der Oberleitung kann an Bahnübergängen Gefahren verursachen , wo sie von Straßenfahrzeugen angefahren werden kann. An den Zufahrten sind Warnschilder angebracht, die die Fahrer auf die maximale Sicherheitshöhe hinweisen.

Die Verkabelung in den meisten Ländern ist zu niedrig, um Doppelstapel-Containerzüge zuzulassen . Der Kanaltunnel verfügt über eine Oberleitung mit verlängerter Höhe, um Pkw- und Lkw-Transporter mit doppelter Höhe aufzunehmen. China und Indien betreiben elektrifizierte Strecken mit extrahohen Kabeln und Stromabnehmern, um Doppelstapel-Containerzüge zu ermöglichen.

Probleme mit Überkopfgeräten

Freileitungen können durch starken Wind beeinträchtigt werden, was dazu führt, dass Drähte schwingen. Stromstürme können den Strom durch Blitzeinschläge auf Anlagen mit Oberleitung ausfallen lassen und Züge nach einem Stromstoß zum Stillstand bringen .

Bei kaltem oder frostigem Wetter kann Eis die Oberleitungen bedecken. Dies kann zu einem schlechten elektrischen Kontakt zwischen dem Kollektor und der Freileitung führen, was zu Lichtbögen und Überspannungen führen kann.

Die Installation von Freileitungen kann den Wiederaufbau von Brücken erfordern, um einen sicheren elektrischen Durchgang zu gewährleisten.

Freileitungen erfordern wie die meisten elektrifizierten Systeme beim Bau des Systems einen höheren Investitionsaufwand als ein gleichwertiges nichtelektrisches System. Während für eine konventionelle Bahnstrecke nur Gefälle, Schotter, Schwellen und Schienen benötigt werden, benötigt ein Oberleitungssystem auch ein komplexes System aus Tragwerken, Leitungen, Isolatoren, Stromsteuerungssystemen und Stromleitungen, die alle gewartet werden müssen. Dies macht nichtelektrische Systeme kurzfristig attraktiver, obwohl sich elektrische Systeme irgendwann amortisieren können. Außerdem machen die zusätzlichen Bau- und Wartungskosten pro Meile Oberleitungssysteme für Fernbahnen weniger attraktiv, wie sie in Nordamerika zu finden sind, wo die Entfernungen zwischen den Städten in der Regel viel größer sind als in Europa. Derart lange Leitungen erfordern enorme Investitionen in die Freileitungsausrüstung, und die dauerhafte Stromversorgung langer Abschnitte der Oberleitung ist mit großen Schwierigkeiten verbunden, insbesondere in Gebieten, in denen der Energiebedarf bereits das Angebot übersteigt.

Viele Menschen betrachten Freileitungen aufgrund der vielen Tragkonstruktionen und komplizierten Systeme von Drähten und Kabeln, die die Luft füllen , als " Sichtverschmutzung ". Solche Überlegungen haben dazu geführt, dass Freileitungen und Kommunikationsleitungen nach Möglichkeit durch erdverlegte Kabel ersetzt werden. Das Thema spitzte sich in Großbritannien mit dem Elektrifizierungsplan der Great Western Main Line zu, insbesondere durch die Goring Gap. Eine Protestgruppe mit eigener Website hat sich gebildet.

Der wertvolle Kupferleiter kann auch gestohlen werden, wie zum Beispiel die Strecke Lahore-Khanewal in Pakistan und der Streckenabschnitt Gweru-Harare in Simbabwe .

Geschichte

Die erste Straßenbahn mit Oberleitung wurde von Werner von Siemens auf der Internationalen Elektrizitätsausstellung 1881 in Paris vorgestellt : die Installation wurde danach entfernt. Im Oktober 1883 verkehrte auf der Mödlinger und Hinterbrühler Straßenbahn in Österreich der erste permanente Straßenbahnbetrieb mit Oberleitung . Die Straßenbahnen hatten zweipolige Oberleitungen, bestehend aus zwei U-Rohren, in denen die Stromabnehmer hingen und wie Shuttles fuhren. Von April bis Juni 1882 hatte Siemens ein ähnliches System an seinem Electromote getestet , einem frühen Vorläufer des Obus .

Wesentlich einfacher und funktionaler war eine Oberleitung in Kombination mit einem vom Fahrzeug getragenen und von unten an die Leitung gepressten Stromabnehmer. Dieses System für den Bahnverkehr mit einer unipolaren Strecke wurde 1888 von Frank J. Sprague erfunden . Ab 1889 wurde es bei der Richmond Union Passenger Railway in Richmond, Virginia , eingesetzt und war wegweisend für die elektrische Traktion.

Galerie

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

Externe Links