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Elektrifizieren zur Dekarbonisierung

Dank eines Hybridantriebs aus Siemens-Standardkomponenten halbiert sich der Kraftstoffverbrauch von Schienenfahrzeugen für den Oberleitungsbau. Und mit den leistungsstarken Batterien können die Arbeitsgeräte elektrisch betrieben werden.

Damit der Bahnbetrieb zuverlässig und sicher funktioniert — mehr als 10.000 Züge verkehren täglich auf dem SBB-Netzwerk — müssen die Oberleitungen regelmäßig überprüft, gewartet und, falls erforderlich, repariert oder ersetzt werden. Zu diesem Zweck werden spezielle Wartungsfahrzeuge eingesetzt, die Hebebühnen, Kräne, Maschinen und das benötigte Material zum Wartungsbereich transportieren — normalerweise nachts, wenn der Fahrplan unterbrochen ist. Eine Lokomotive zieht die Wartungsfahrzeuge zur Baustelle, wo sie mit Dieselmotoren betrieben werden. Vor Kurzem wurden fünf Hybrid-Schienenfahrzeuge für Oberleitungsarbeiten eingesetzt, powered by einem Siemens 1PH8 Simotics M Kompaktsynchronmotor mit vier Lithium-Ionen-Batterien.

„Upcycling“ von Güterwagen

Die Hybrid-Wartungsfahrzeuge fallen auf: Das gelbe Fahrgestell konkurriert mit den schicken LED-Leuchten um Aufmerksamkeit. Allerdings ist nicht alles neu an den Fahrzeugen, verrät Ralph Kessler, CEO des Automatisierungsspezialisten Späni Elektro-Mechanik AG, der das Hybridfahrzeug zusammen mit dem Maschinenhersteller Tafag AG entwickelt und gebaut hat: „Das Fahrwerk besteht aus einem ehemaligen Güterwagen. Das wurde komplett restauriert. Wir haben eine Achse des Autos entfernt und stattdessen einen kompakten 69-kW-Synchronmotor von Simotics eingebaut.“ Ein Vorteil dieser Lösung: Die Autos sind bereits zertifiziert. Eine komplette Neuentwicklung und das Einholen aller Genehmigungen wären mit sehr hohen Kosten verbunden.

Durch die intensive Zusammenarbeit mit Siemens konnten wir viel Know-how auf dem Gebiet der Hybridtechnologie aufbauen.
Ralph Kessler, CEO, Späni Elektromechanik AG

Im vorderen Fahrzeugbereich befindet sich das sogenannte Energiemodul, eine beeindruckende Konstruktion, in der sich auch die Fahrerkabine befindet. Es enthält einen 15-kW-Dieselgenerator mit Partikelfilter, das Sinamics S120-Antriebssystem, die vier Batterien, die Leistungselektronik mit zwei S7-Steuerungen für Betrieb und Batteriemanagement, die gesamte Hydraulik sowie die Bremspneumatik.

Die Komponenten außerhalb des beheizbaren Energiemoduls sind in „Siplus Extreme“ für besonders raue Umgebungsbedingungen konzipiert: Mechanische, chemische oder biologische Beanspruchung, Kondensation und Temperaturen bis zu minus 25 Grad können den Komponenten nichts anhaben.

Sparen Sie bis zu 50 Prozent Kraftstoff

Mit der Hebebühnenkonstruktion wiegt das Fahrzeug etwa 37 Tonnen. Dank dieses hohen Gewichts muss das Auto nicht abgestützt werden, auch wenn die Plattform, die bis zu 14 m hoch ist, über zwei Gleise weit zur Seite schwingt. Diese Arbeitserleichterung wird vom Wartungspersonal geschätzt, da Freileitungsarbeiten mitten in der Nacht und bei jedem Wetter oft eine Herausforderung sind.

Die ersten Fahrten mit den neuen Wartungsfahrzeugen sind vielversprechend: Kessler schätzt, dass der neue Dieselmotor 50 Prozent weniger Kraftstoff verbraucht als der vorherige. Heute wird der Verbrennungsmotor — wenn überhaupt — ausschließlich zum Laden der Batterien verwendet und läuft immer im idealen Betriebspunkt. Sogar seine Restenergie fließt in die Batterien. Sobald diese ausreichend geladen sind, schaltet sich der Motor automatisch ab und das Fahrzeug funktioniert wieder elektrisch.