Die Entwicklung der Elektrolokomotive: Motoren und Steuerung
Von der Stromversorgung über eine dritte Schiene bis zu elektronischen Systemen: Die wichtigsten Entwicklungsschritte der elektrischen Traktion und warum sie ebenso von der Bahninfrastruktur wie von der Lokomotive abhängt.
Das Wichtigste
Eine Elektrolokomotive bezieht ihre Energie aus einer externen Infrastruktur und nicht aus einem mitgeführten Primärantrieb. Von Siemens’ Vorführung 1879 bis zur elektronischen Steuerung entwickelte sich die Technik gemeinsam mit der Infrastruktur der Bahnstrecken.
Was elektrische Traktion auszeichnet
Eine Elektrolokomotive bezieht ihre Energie aus einer externen Quelle, normalerweise über eine Oberleitung oder eine Stromschiene. Auch eine dieselelektrische Lokomotive nutzt eine elektrische Kraftübertragung. Sie erzeugt den Strom dafür jedoch an Bord mit einem Primärantrieb und ist deshalb nicht auf eine elektrifizierte Strecke angewiesen.
Der Unterschied betrifft mehr als den Fahrzeugaufbau: Eine Elektrolokomotive ist darauf angewiesen, dass die Infrastruktur die Energie passend zur jeweiligen Strecke bereitstellt. Elektrische Traktion ist daher nicht nur eine Technologie an Bord.
Quellen dieses Abschnitts: Locomotora eléctrica ↗
Von der Vorführung 1879 zur U-Bahn
Werner von Siemens präsentierte 1879 in Berlin einen elektrischen Zug. Der Strom kam über eine isolierte Stromschiene in der Mitte des Gleises zum Zug – ein frühes Beispiel dafür, wie sich die Energieversorgung vom Fahrzeug trennen und über die Infrastruktur lösen ließ.
Elektrische Traktion bewährte sich im Untergrund, wo der Rauch von Dampflokomotiven ein Problem darstellte. Die City and South London Railway nahm 1890 den Betrieb mit Elektrolokomotiven auf; die baulichen Bedingungen dieser Strecke ließen den Einsatz von Dampfkraft nicht zu. Das Beispiel zeigt, dass die Einführung auch von den Bedingungen des jeweiligen Einsatzorts abhing.
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Motoren und Steuerungssysteme
Die Entwicklung führte nicht zu einer einzigen technischen Lösung für alle Bahnnetze. Zu den dokumentierten Fortschritten gehört der Einsatz von Umrichtern, die einphasigen Strom in der Lokomotive in dreiphasigen Wechselstrom umwandeln konnten. So ließ sich die Energie an Bord umformen, um die Motoren zu versorgen.
Später ermöglichten elektronische Steuerungssysteme den Einsatz zunehmend kleinerer und leistungsstärkerer Elektromotoren. Dabei wurde nicht einfach nur ein Bauteil ersetzt: Die elektronische Steuerung der Traktion erweiterte die Möglichkeiten, den Betrieb der Motoren zu regeln. Welche Lösungen zum Einsatz kommen, hängt jedoch vom jeweiligen Fahrzeug und Bahnsystem ab.
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Die Elektrifizierung steckt auch in der Strecke
Damit eine Elektrolokomotive fahren kann, braucht die Strecke feste Anlagen zur Stromversorgung und zum Betrieb. Dazu gehören Oberleitung oder Stromschiene, Unterwerke und Steuerungssysteme. Auswahl und Anordnung dieser Komponenten bestimmen mit, ob Zug und Infrastruktur miteinander kompatibel sind.
Das erklärt, warum es für ganz Europa oder jedes Bahnnetz keine einheitliche Entwicklungsgeschichte gibt: Elektrifizierung bedeutet, eine feste Bahninfrastruktur aufzubauen – nicht nur neue Lokomotiven anzuschaffen. Außerdem zeigt sich hier ein praktischer Unterschied zu Dampf- und Diesellokomotiven: Die elektrische Traktion setzt voraus, dass die Energieversorgung entlang der Strecke verfügbar ist.
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- Beim Vergleich zweier Bahnsysteme sollten die Eigenschaften des Fahrzeugs von denen des versorgenden Netzes unterschieden werden.
- Eine Oberleitung oder Stromschiene allein beschreibt noch nicht die gesamte Anlage; auch Unterwerke und Steuerungssysteme spielen eine Rolle.
Die Entwicklung von Fahrzeug und Infrastruktur
Die dokumentierten Meilensteine zeigen einen Wandel auf zwei Ebenen: Zunächst entwickelten sich verschiedene Möglichkeiten, den Strom zum Zug zu bringen; später ermöglichten Fortschritte bei Umwandlung und Steuerung kleinere und leistungsstärkere Motoren. Zugleich hing die Verbreitung dieser Antriebsart von festen Anlagen und den Bedingungen der jeweiligen Strecke ab.
Die Entwicklung der Elektrolokomotive lässt sich daher nicht als allgemeingültige Abfolge von Modellen darstellen. Siemens’ Vorführung von 1879, der Einsatz auf der City and South London Railway ab 1890 sowie spätere Fortschritte bei Umwandlung und Steuerung stehen für verschiedene Etappen. Jedes Bahnnetz entwickelte sich jedoch auf eigene Weise.
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Worin unterscheidet sich eine Elektrolokomotive von einer dieselelektrischen Lokomotive?
Eine Elektrolokomotive bezieht ihre Energie aus einer externen Quelle wie einer Oberleitung oder Stromschiene. Eine dieselelektrische Lokomotive hat einen Primärantrieb an Bord, der den Strom für die elektrische Kraftübertragung erzeugt.
Wann präsentierte Siemens den ersten elektrischen Zug?
Werner von Siemens präsentierte 1879 in Berlin einen elektrischen Zug. Der Strom wurde über eine isolierte Stromschiene in der Mitte des Gleises zugeführt.
Warum braucht eine Elektrolokomotive mehr als nur das Fahrzeug selbst?
Sie ist auf die Stromversorgung der Strecke angewiesen. Zur Elektrifizierung gehören Anlagen wie Oberleitung oder Stromschiene, Unterwerke und Steuerungssysteme.
