Das Dach der E-Lok

Würden wir uns auf den Dächern der Lokomotiven bewegen und dabei eine Reise durch die Geschichte machen, würden wir schnell erkennen, dass sich diese Dächer im Lauf der Jahre verändert haben. Teile, die früher dazu gehörten, gibt es nun nicht mehr und neue Teile, die es früher nicht gab, kamen hinzu. So gesehen lohnt es sich, wenn wir einen Blick auf das Dach der Lokomotive werfen, den diese Dächer bieten viel.

Der uns schon bekannte Stromabnehmer nimmt auf allen Dächern viel Platz weg und ist deshalb auf jeder elektrischen Lokomotive ein markantes Bauteil, das sofort auffällt. Er veränderte sich im Lauf der Jahre und wurde dadurch kleiner und leichter. Gerade der dadurch gewonnene Platz, konnte man danach für andere Bauteile nutzen. Daher wir es Bauteile geben, die auf dem Dach vorhanden sind. Genau um diese Teile wird es nun gehen.

Mit dem Stromabnehmer ist das freilich noch nicht gemacht, denn wir benötigen doch einen Anschluss für die Bauteile. Niemand, der ein wenig Verstand im Kopf hat, montiert einen Stromabnehmer ohne weiteren Anschluss auf eine Lokomotive. Das ist totes Material und Gewicht, das man mitschleppen muss. Warum sollte man daher so einen Blödsinn machen. Also Stromabnehmer werden nicht zum Jux auf das Dach gestellt. Ach, ich höre Proteste?

Gut, ich weiss, die Schweizerischen Bundesbahnen SBB machen solchen Unfug. Bei SBB Historic gibt es tatsächlich eine Lokomotive die einen Stromabnehmer auf dem Dach hat, ohne dass dieser irgendwie angeschlossen wäre. Nur warum macht man solchen Unsinn? Es waren genau Sie, die hier protestiert haben, denn SBB Historic ging es bei der Lokomotive genau so. Deshalb gibt es nun etwas, was es eigentlich gar nicht geben sollte. Ach ja, hier noch ein Bild von der Lokomotive.

Wir wollen uns jedoch um die normale Fortsetzung des benötigten Stromabnehmers kümmern.

Damit entfernen wir uns vom Objekt, das nur aus Spass montiert wurde. Wie erkennt man aber einen solchen korrekt angeschlossenen Stromab-nehmer?

Ganz einfach, es ich das Exemplar, das die Fahrleitung berührt. Dieses muss wohl funktionieren, denn nur so kommt die Spannung aus der Fahrleitung überhaupt auf die Lokomotive.

Beim Bild handelt es sich daher um den nächsten an der Fahrleitung anliegenden Stromabnehmer.

Die Stromabnehmer zur Zierde kümmern uns jetzt nicht mehr, denn wir wollen ja die Funktion der elektrischen Lokomotive kennen lernen, deshalb setzen wir nun unseren Rundgang über das Dach der Lokomotive fort.

Wie wir auf das Dach kommen, müssen wir dabei nicht genauer ansehen, denn es reicht, wenn die Profis hoch müssen.

Die Aufsteighilfe um auf das Dach der Lokomotive zu kommen, nennt man Dachleiter. Diese Dachleiter ist bei den älteren Lokomotiven fest eingebaut worden. Sie kann ausgeklappt werden und gibt dann den Aufstieg frei. Ein Ventil hindert jedoch, dass der Stromabnehmer gehoben bleibt. Andere Dachleitern werden angesteckt oder eingehängt. Wichtig ist, dass Dachleitern kein Spielzeug sind und nur von geschultem Personal benutzt werden dürfen.

Wer eine Dachleiter benutzt, gelangt auf das Dach der Lokomotive und dieses ist sehr nahe bei der Fahrleitung. Daher muss man sich davon überzeugen, dass keine Spannung in der Fahrleitung vorhanden ist. Weil wir das jedoch optisch oder akustisch nicht können, werden wir es sein lassen. Wir blicken zwar auf das Dach einer Lokomotive, besteigen es jedoch nicht, sondern blicken von oben auf das Dach, es ist sicherer so. Es sei denn, wir stürzen von der Brücke.

Die Dachleitung: Jeder angeschlossene Stromabnehmer ist an eine Leitung angeschlossen, die Dachleitung genannt wird. Mit dieser Leitung wird die Spannung aus der Fahrleitung den auf der Lokomotive verbauten Teilen zugeführt. Optisch unterschiedet sich diese Dachleitung in der Ausführung, aber sie ist mit wenigen Ausnahmen auf dem Dach vorhanden und dort auch zu erkennen. Wobei, es gibt elektrische Lokomotiven, wo man die Dachleitung nicht sieht.

Wie gesagt, bei der Lokomotive auf dem Bild sieht man die Dachleitung nicht. Vorhanden ist sie jedoch, denn auch diese Lokomotive funktioniert ohne Dachleitung gar nicht.

Man sieht die Dachleitung nicht, weil man sie unter Abdeckungen versteckt hat. Bei anderen Lokomotiven machte man das jedoch nicht und so können wir uns dort die Dachleitung genauer ansehen.

Wichtig ist nur, dass wir wissen, auch wenn man sie nicht sieht, die Dachleitung ist vorhanden.

Die Dachleitung hat eigentlich nur eine einfache Aufgabe. Sie verbindet die elektrischen Bauteile der Lokomotive über das Dach mit dem dort montierten Stromabnehmer.

Sie kann als einfaches auf dem Dach verlegtes Kabel oder als eigentliche Stromschiene, die auf Isolatoren steht, aufgebaut werden.

Wie sich die Dachleitung präsentiert, hängt vom Baujahr der Lokomotive ab, denn früher zeigte man die Ausrüstung noch. Heute versteckt man sie lieber.

Es werden mit der Dachleitung wirklich alle Bauteile der elektrischen Ausrüstung auf dem Dach miteinander verbunden. Das heisst, dass sie bei Lokomotiven mit zwei Stromabnehmern über die ganze Länge des Daches geführt werden muss. Schliesslich kann nur so mit einem beliebigen Stromabnehmer gefahren werden. Gibt es hingegen auf dem Dach Stromabnehmer für zwei Systeme, gibt es oft auch zwei Dachleitungen.

Die  über das Dach verlaufende Leitung verhindert aber, dass man einzelne Teile vom Dach entfernen kann. Dies ist aber nötig, weil man bei gewissen Lokomotiven einen Teil des Daches entfernen muss um die Bauteile im Kasten zu kommen. Nur so kann man an die in der Lokomotive montierten Teile reparieren. Deshalb musste man eine Lösung für das Problem finden und diese Dachleitung  an bestimmten Orten unterteilen.

Das Trennmesser: Trennmesser wurden eigentlich nur bei älteren Lokomotiven verwendet. Der Grund ist einfach, denn man merkte, dass man die Dächer nicht so oft entfernen musste, als das zu erwarten war. Man konnte sich daher auf andere Möglichkeiten, wie eine einfach trennbare Leitung konzentrieren. Jedoch war auf dem Dach ein Bauteil, das man mit einem Trennmesser von der Ausrüstung der Lokomotive trennen können musste. Ich spreche vom Stromabnehmer der Lokomotive, wenn diese davon zwei Stück besass.

Ein defekter Stromabnehmer darf nicht verwendet werden und liegt vielleicht so auf dem Dach, dass er einen Kurzschluss verursacht. Damit man mit der Lokomotive noch fahren kann, muss man den Stromabnehmer abtrennen können. Genau hier kommen die Trennmesser zum Einsatz. Daher lohnt es sich, wenn wir einen genaueren Blick auf diese Trennmesser werfen. Nur so erfahren wir, was es für Bauteile sind.

Beim Trennmesser handelt sich dabei um einen speziellen Schalter, die manuell aus einer sicheren Position gedreht werden kann. Dadurch öffnet man einen Kontakt, so dass die Dachleitung unterbrochen wird. Das Trennmesser ist daher ein Schalter, der jedoch auf Grund seines Aufbaues nicht unter Spannung und daher stromführend geöffnet werden darf, denn er könnte bei so einem Vorgang zerstört werden. Trennmesser gibt es überall in elektrischen Leitungen und sie funktionieren ähnlich, müssen einfach anders bedient werden.

Trennlitzen ersetzten später die Trennmesser und waren erst noch viel besser. Zwar konnten die Trennlitze nicht mehr aus dem innern Teil der Lokomotive getrennt werden und einen Schalter in dem Sinn gab es auch nicht mehr.

Dafür waren diese in der Stromschiene eingebauten Litzen viel billiger und leichter. Dadurch konnte man diese Trennlitzen an mehreren Stellen einbauen. In der Folge konnte das Dach in Segmenten entfernt werden.

Das geringere Gewicht und die Tatsache, dass die Dachleitung selten getrennt werden musste, sprachen ganz klar für die Trennlitze.

Diese konnten viel Gewicht einsparen und übernahmen ihre Funktion sehr gut. Der Nachteil, dass man sie auf dem Dach lösen musste, war zu vernachlässigen, denn man musste ja auch das zu entfernende Bauteil auf dem Dach lösen. Das konnte mit dem gleichen Arbeitsgang erledigt werden.

Die so gestaltete Dachleitung verbindet nun alle wichtigen Bauteile auf dem Dach. Diese wären, der später genauer beschriebene Hauptschalter und die schon bekannten Stromabnehmer.

So hat man eine durchgehende Verbindung auf dem Dach. Die Spannung aus der Fahrleitung kann in der Folge auf der Lokomotive genutzt werden. Bevor wir das aber machen, schauen wir uns noch ein paar Kleinigkeiten auf dem Dach an, denn es gibt dort auch andere Bauteile, die man ansehen muss.

Die Dachsicherung: Bei einigen Lokomotiven wird die Dachleitung durch eine Dachsicherung unterbrochen. Diese Dachsicherung ersetzt den auf diesen Lokomotiven nicht mehr benötigten Hauptschalter. Sie übernimmt dabei die Aufgabe, die jede Sicherung, die wir kennen übernimmt, sie unterbricht den Stromkreis, wenn der Strom zu hoch wird. Nur muss man bei der Dachsicherung die hohe Spannung noch berücksichtigen.

Hier kann man klar sagen, dass der Schutz der Ausrüstung nur in wenigen Fällen mit einer Dachsicherung gemacht wird. Die meisten Lokomotiven benutzen dazu gleich den Hauptschalter.

Trotzdem ist die Dachsicherung eine gute Einrichtung, die anfänglich sogar noch in Reihe zu den Hauptschaltern verwendet wurde. Dabei arbeitet die Sicherung, wie jede Sicherung, auf Zerstörung. Einmal angesprochen muss sie ersetzt werden.

Solche Sicherungen kennen Sie vielleicht noch aus Ihrer Kindheit. Die Sicherungen im Haus, die einmal defekt, ersetzt werden mussten. Meistens passierte das am Abend, wenn es im Keller dunkel war und man gerade den Fernseher eingeschaltet hatte.

Man musste dann in den Keller und die Sicherung ersetzen. Die Lokomotive muss daher in eine Werkstatt geschleppt werden. Dort kann man die Sicherung anschliessend reparieren, denn Dachsicherungen wegen repariert und nicht weggeworfen.

Grundsätzlich sieht die Dachsicherung von der Seite aus, wie ein Trichter. Am anderen Ende dieses Trichters erkennt man einen dünnen Faden.

Steigt der Strom nun zu stark an, wird der Faden glühend und bricht. Die Sicherung brennt im wahrsten Sinne des Wortes durch. Nun steigt zwischen den beiden Kontakten die Spannung an und es entsteht ein Lichtbogen. Dieser Lichtbogen wandert den Trichter hoch und wird so durch die grösser werdende Distanz gelöscht.

Damit die Sicherung wieder verwendet werden kann, muss nun in einer Werkstatt der geschmolzene Faden ersetzt werden. Ist dieser Faden ersetzt, ist die Dachsicherung wieder voll funktionsfähig und das Fahrzeug kann wieder eingesetzt werden. Diesen Vorgang lässt sich immer wieder wiederholen. Besonders grössere Schmelzsicherungen arbeiten ebenfalls nach diesem Prinzip. Dazu gehört auch die Dachsicherung, welche jedoch immer mehr verschwindet. Zu gut funktionieren die Hauptschalter.

Der Spannungsschutz: Nachdem wir mit der Dachsicherung den Schutz vor zu hohen Strömen kennen gelernt haben, kommen wir zur Ausrüstung, die eine Lokomotive vor zu hohen Spannungen schützt. Solche hohen Spannungen können zum Beispiel auftreten, wenn eine Lokomotive versehentlich unter eine Fahrleitung mit zu hoher Spannung eingeschaltet wird. Jedoch ist der weitaus grössere Anteil solcher Überspannungen auf Blitzeinschläge zurückzuführen.

Die Blitzschutzspule, die an der Dachleitung angeschlossen ist, ist eine Einrichtung, die vor einem Blitzschlag schützen soll. Sie wurde jedoch nur bei den ersten elektrischen Lokomotiven eingebaut. Später wurde sie durch andere Bauteile ersetzt, die diese Aufgabe auch übernehmen konnten. Doch wir wollen uns nun diese Blitzschutzspule etwas genauer ansehen und damit deren Funktion kennen lernen.

Die Aufgabe der Blitzschutzspule war klar, sie sollte die elektrische Ausrüstung der Lokomotive vor einem Blitzeinschlag schützen. Die Blitze fürchtete man auf den elektrischen Lokomotiven, denn die kurzzeitig erzeugte hohe Leistung war auf den Lokomotiven nicht zu beherrschen. Man musste deshalb einen Schutz vor diesen Blitzen einbauen und diesen Schutz hoffte man mit der Blitzschutzspule gefunden zu haben.

An der Dachleitung angeschlossen und elektrisch über einen speziellen induktiven Widerstand mit dem Dach verbunden, sollte die Blitzschutzspule diese Funktion übernehmen. Der Widerstand war in seiner Grösse so bemessen, dass die normale Fahrleitungsspannung nicht auf die Erdung und auf das Lokomotivdach kam. Der Widerstand in dieser Spule war dazu zu gross. Zwar wurde ein kleiner Teil der Leistung benötigt, aber der war wirklich sehr gering.

Traf nun ein Blitz die Dachleitung oder die Fahrleitung, stieg die Spannung in dieser Blitzschutzspule schlagartig an. Die Spule konnte diese hohe Spannung nicht mehr bewältigen und schaltete durch. Der Blitz wurde so direkt auf das Dach der Lokomotive abgeführt. Da elektrische Energie immer dem geringsten Widerstand folgt, war die Lokomotive so vor den Blitzen geschützt. Die Blitzschutzspule hat somit ihre Aufgabe übernommen und der Ausrüstung passierte nichts.

Da aber Blitze immer einer eigenen Regel folgen, stellte man schnell fest, dass die Spule nicht genügend schnell reagierte und so der Blitz trotzdem in die elektrischen Einrichtungen vordringen konnte. Man erkannte aber auch, dass die automatische Abschaltung der Lokomotive schnell genug erfolgt und so die Ausrüstung gut genug vor Blitzen geschützt ist. Die Blitzschutzspule verschwand von den Lokomotiven und geriet in Vergessenheit.

Moderne Lokomotiven haben einen Hochspannungsableiter bekommen. Der hat wieder die Aufgabe, die Ausrüstung der Lokomotive vor zu hohen Spannungen zu schützen. Diese Hochspannungsableiter funktionierten nach dem Prinzip der Luftisolation. Die normale Spannung kann zwischen den Kontakten mit der Luft isoliert werden. Steigt die Spannung an, kommt es zum Lichtbogen. Der Blitz wird auf das Dach abgeleitet. Daher auch die Bezeichnung Hochspannungsableiter.

Doch nun wollen wir die Spannung in die Lokomotive leiten. Das ist bei hohen Spannungen nicht so leicht, wie bei Ihnen zu Hause, wo die Spannung aus einem Rohr kommt und dort angeschlossen wird, wo sich die Sicherungen befinden. Auf dem Dach einer Lokomotive muss man eine bessere Lösung finden. Wobei die Lösung mit dem isolierten Kabel natürlich mit den modernen Lösungen auch ging. Doch wir führen nun die Spannung durch das Dach.

Die Dachdurchführung: Führt man die Spannung durch ein Dach, nennt man das passend Dachdurchführung. Dieser Schritt muss gemacht werden, weil die weiteren Bauteile im Maschinenraum untergebracht werden. Früher löste man das mit frei stehenden Transformatoren, denn so konnte man den Weg durch das Dach sparen. Doch, wo liegt denn bei einer Dachdurchführung das Problem?

In erster Linie muss die hohe Spannung und der nicht unbeträchtliche Strom an dieser Stelle durchgeführt werden. Der Strom verlangt massive Leiter und die Spannung umfangreiche Isolationen. All das kombiniert sich mit den Bedürfnissen eines Daches, denn das sollte dicht sein, denn schliesslich will man kein Wasser im Maschinenraum. So gesehen sind sehr viele Punkte, die einer Dachdurchführung anvertraut werden. Daher verdient sie es, dass wir hier über sie ein paar Worte verlieren.

Abgeschlossen wird die Dachausrüstung an die Bauteile im Maschinenraum mit der Dachdurchführung. Danach ist die elektrische Spannung im innern der Lokomotive und wir haben das Dach endgültig verlassen.

Durch die Tatsache, dass wir hohe Spannungen durch ein Dach führen wollen, begründet schon die Erwähnung der Dachdurchführung. Diese Spannung muss gegen das Dach ausreichend isoliert sein und sollte das Dach gleichzeitig noch dicht halten. Genau hier lagen anfänglich die grössten Probleme.

Deshalb besitzen die Dachdurchführungen einen festen Körper aus Kunststoff. Dieser spezielle Kunststoff ist ein Kunstharzgemisch, das äusserst stabil ist und isolierend wirkt.

Es isoliert die darin verlaufende Dachleitung gegenüber dem Dach. Das Bauteil ist in einer speziellen Befestigungsplatte montiert worden. Diese wird dann einfach mit Dichtungen auf das Dach montiert. Viel mehr gibt es bei einer Dachdurchführung nicht zu sehen. Gut, anfänglich ergänzte man sie noch mit einem Isolator aus Porzellan.

Bei einer modernen oder mittelalterlichen Lokomotive haben wir unser Dach nun verlassen. Das ist das, was Sie beobachten können, wenn Sie zum Beispiel einmal auf das Dach einer Lokomotive blicken.

Mehr gibt es da nicht zu sehen. Klar, die meisten Lokomotiven haben keine Dachsicherung, dafür einen Hauptschalter, der diese Aufgabe übernimmt. Aber auch die älteren Modelle haben wir abgeschlossen, denn die hatten die gleichen Bauteile, nur dass es dort nicht immer eine Dachdurchführung hatte.

Das war nun unser Rundgang auf dem Dach einer Lokomotive. Wir können es wieder verlassen und uns um die weiteren Bauteile der Lokomotive kümmern. Wie schon gesagt, ist bei den meisten Lokomotiven ein Hauptschalter montiert worden. Davon erkennen wir auf dem Dach nicht mal bei allen Lokomotiven die Kontakte. Deshalb behaupte ich jetzt einfach so, dass der Hauptschalter bereits in der Lokomotive angeordnet ist. Das gilt eigentlich auch, wenn die Kontakte zu erkennen sind. Doch nun zu den Hauptschaltern.

 

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