Elektrolokomotive

Elektrolokomotiven (kurz E-Loks oder Elektroloks) sind Zugmaschinen der Eisenbahn. Der Fahr-Antrieb ist bei E-Loks rein elektrisch im Gegensatz beispielsweise zu diesel-elektrisch oder elektrisch-dampfgetriebenen Lokomotiven.

Eine erste Elektrolokomotive baute 1879 Werner von Siemens in Berlin für eine Ausstellungsbahn.

1895 wurde mit der Strecke Meckenbeuren-Tettnang im damaligen Königreich Württemberg die erste elektrisch betriebene Vollbahn in Deutschland errichtet.

Bauformen

Ein Hauptrahmen trägt bei der Elektrolok den großen Haupt-Transformator, die Motor- und Brems-Kühllüfter und weitere Versorgungs- und Steuereinrichtungen sowie auch die meist an beiden Enden des Fahrzeugs angeordneten Führerstände.

Erste Elektroloks hatten auf dem Hauptrahmen große Motoren mit Kurbelstangen-Übertragung auf die Treibräder und die mit Kuppelstangen angeschlossenen weiteren Kuppelräder. Ähnlich wie bei Dampflokomotiven gab es hier auch zusätzliche Laufräder zur Abstützung überhängender Rahmenteile.

Moderne Elektroloks haben ausschließlich Einzelachsantrieb mit jeweils eigenem Motor auf jeder Achse. Die Radsätze mitsamt dem Fahrmotor sind meist in paarig unter dem Hauptrahmen angeordneten Drehgestellen mit je 2 oder 3 Radsätzen zusammengefasst.

Die mit einem Antrieb versehenen Endwagen von Elektro-Triebzügen sind technisch oft weitgehend identisch mit einer einzelnen Elektrolokomotive. Der Unterschied besteht lediglich in der Ausstattung mit nur einem Führerstand und den Kupplungseinrichtungen zu den Triebzug-Waggons.

Energieversorgung

Elektrolokomotiven beziehen ihre Primärenergie meist während der Fahrt aus einer Oberleitung oder aus einer Stromschiene über Stromabnehmer. Die teils sehr hohe Fahrleitungsspannung (bis 25 000 Volt Wechselstrom) wird auf der Lokomotive in einem Transformator auf niedrigere Spannungen für den Motorbetrieb heruntertransformiert. Bei E-Loks für Gleichstrombetrieb (1500 bis 3000 Volt) werden die Motoren unmittelbar mit der Fahrleitungsspannung angetrieben.

Hochgespannter Wechselstrom läßt ich mit geringeren Verlusten als Gleichstrom übertragen. Daher wurde im deutschen Fernbahn-Netz 15 kV Einphasenwechselstrom als Standard eingeführt. Da die übliche Frequenz von 50 Hz an den Kommutatoren der relativ langsam laufenden Bahnmotoren zu starken Funkenbildungen führte, wurde gleichzeitig eine niedrigere Frequenz von 16 2/3 Hz (heute: 16,7 Hz) eingeführt. Die Spannung zwischen zwei Kommutatorlamellen darf unter der Kohlebürste nicht über 3,5 V steigen, weil sonst die abgleitende Lamelle einen Funken zieht. Die Spannung in der Neutralen Zone ist belastungsabhängig. Sie konnte in den Anfangsjahren nicht vollständig kompensiert werden. Die Funkenbildung führt zu Oberflächenschäden des Kommutators und Verrußung, was zu Kurzschlüssen zwischen den Lamellen führen kann. Bei niedrigen Frequenzen ist die Querspannung geringer.

Letzter Stand der Entwicklung sind Drehstrom-Antriebe, die aus dem Gleichstrom (1-3 kV) oder dem einphasigen Wechselstrom der Fahrleitung in Frequenzumrichtern den Drehstrom zum Antrieb der Asynchron-Fahrmotoren gewinnen. Mehrsystemlokomotiven können mit dieser Technik bei unterschiedlichen Fahrleitungsspannungen fahren. Damit ist ein grenzüberschreitender Verkehr ohne zeitraubenden Lokomotivwechsel möglich.

Diese Technologie erlaubt auch den generatorischen Betrieb der Fahrmotoren und die Rückspeisung der Bremsenergie in die Fahrleitung.

Geschwindigkeits-Entwicklung bei elektrischer Traktion

• 1889 USA, Baltimore, elektrischer Triebwagen erreicht 185 km/h
• 1903 Deutschland, AEG-Triebwagen mit Drehstromantrieb, 210 km/h
• 1954 Frankreich, SNCF, Elektro-Lok BB 9004 und CC 7107 jeweils 331 km/h
• 1981 Frankreich, SNCF, elektrischer Triebzug TGV, 380 km/h
• 1988 Deutsche Bundesbahn, elektrischer Triebzug IC Experimental, 406,9 km/h
• 1990 Frankreich, SNCF, elektrischer Triebzug TGV-Atlantique Nr.325, 515,3 km/h

Weblinks

• Geschichte und Daten zur ersten Nachkriegs-E-Lok Deutschlands