Die elektrische Lokomotive ist zusammen mit den Triebwagen und den Triebzügen zum Inbegriff der modernen Eisenbahn geworden. In diesem Artikel werden wir nur die Lokomotive behandeln. Alle behandelten Themen können ohne Probleme auch auf die Triebwagen und Triebzüge übertragen werden. Es geht genau genommen um den elektrischen Aufbau der Triebfahrzeuge und in diesem Bereich sind alle gleich.

Beginnen wir zuerst mit der Frage, wie diese elektrische Energie auf das Fahrzeug übertagen wird? Die Antwort ist dabei simpel, denn es spielt eigentlich keine Rolle.

Abhängig ist das vom Aufbau der Zuführung und das ist schlicht ein anderes Kapitel, denn bei der elektrischen Lokomotive wird diese Energie nur noch umgesetzt.

Das ist ein spannendes Thema. Trotzdem werden wir ein-en kurzen Blick auf die Übertragung werfen. Wer diese Seite besuchte, versteht, dass es viele Lösungen gibt.

Das kann über das Dach erfolgen, aber auch seitlich von speziellen Schienen. In dem Fall stammt die Energie immer von einem Kraftwerk.

Elektrische Lokomotiven können die benötigte Energie aber auch von einem «Kraftwerk» beziehen, das sich auf dem Fahrzeug befindet.

Dazu werden Benzin- oder Dieselmotoren benutzt. Selbst Akkumulatoren sind möglich. Gemeinsam ist, dass diese eine elektrische Energie erzeugen.

Weiterführende Informationen zur Übertragung der elek-trischen Energie finden Sie im Artikel «Das Dach der Eisen-bahn».

Diese ist mit Ausnahme der Lösungen mit der Erzeugung auf dem Fahrzeug immer ein Bestandteil der elektrischen Lokomotive. Modelle mit Dieselmotor, die diesen für die Erzeugung einer elektrischen Energie nutzen, sind eigentlich elektrische Triebfahrzeuge, denn viele Punkte sind mit dieser vergleichbar.

Wer sich mit den Dampflokomotiven befasste und sich nun diesem Thema zuwendet muss komplett umdenken. Bei den Dampflokomotiven wurde aus Wasser Dampf erzeugt und diesen dann genutzt. Das erlaubte es diesen dynamisch zu nutzen. Bei einer elektrischen Lokomotive ist das jedoch anders, denn hier kann man nur einen Schalter ein- oder ausschalten. Die Effekte mit der Dehnung des Dampfes sind schlicht nicht möglich.

Trotzdem müssen wir kurz zu den Dampflokomo-tiven zurückkehren, denn aus der Geschichte wis-sen wir, dass die elektrischen Lokomotiven für deren Ablösung verantwortlich waren.

Das führt automatisch zur Frage, warum das denn so war, denn das System mit Dampf funktionierte und musste daher nicht deswegen von der elek-trischen Traktion abgelöst werden. Es ist aber auch mit der Geschichte von Ländern verbunden.

Immer wieder kann man lesen, dass die hohen Preise für die benötigte Kohle während dem ersten Weltkrieg ausschlaggebend gewesen sei. Das kann man bei den Ländern, die keine eigenen Vorkommen hatten durchaus annehmen, denn diese hatten mit den Preisen schwer zu kämpfen. Mehr als den Durchbruch und die schnelle Umsetzung kann diesem Umstand jedoch nicht zugeschlagen werden, denn es gab elektrische Lokomotiven schon früher.

Erste Gehversuche gab es schon vor 1900 und damals waren Kohlen billig zu beziehen. Es war ein anderer Punkt, der den Durchbruch brachte und der hat mit der Verbrennung zu tun. Thermische Lokomotiven, wie die Dampflokomotiven erzeugten die benötigte Energie mit einer Verbrennung. Bei jeder Verbrennung entstehen jedoch Gase, die für den Menschen durchaus sehr gefährlich werden können.

Zum Problem wurden diese erst, als auch lange Tunnel befahren wurden. Dort konnte der Rauch und damit diese Gase nicht abziehen. Sie sammelten sich und das konnte eine grosse Gefahr für das Personal und die Fahrgäste darstellen. Zwar gab es Lösungen, die waren aber auch nicht mehr als ein Versuch. Das Problem gab es mit den elektrischen Lokomotiven schlicht nicht mehr, denn bei dieser entstehen diese Gase nicht mehr.

Als Beispiel für das Problem beim Rauch der Dampflokomotive neh-me ich einen von einer Firma durchgeführten Versuch. Dort ging man davon aus, dass mit den neuartigen elektrischen Lokomotiven die Städte vom beissenden Rauch befreit werden könnten.

Gerade in jenen mit grossen Bahnhöfen war der Rauch, der von die-sem durch die Gassen zog ein Ärgernis. Nicht beachtet wurde, dass damals durchaus mit Kohle geheizt wurde.

Es war wahrlich ein schwerer Start für die elektrische Lokomotive und ihre Fahrleitung. Die Lösungen funktionierten nicht optimal und auch sonst war aus dem Versuch nicht nur gute Kunde zu hören.

Probleme mit Telegrafen und mit den ersten Modellen gab es. Trotz-dem konnte sich diese Traktionsform immer besser in Szene setzen und auch wir wissen, dass Anfänge nicht immer leicht zu bewältigen sind.

Die ersten Bahnen fuhren mit Gleichstrom. Bei diesem hatte man einen Motor zur Verfügung. Jedoch gab es bei grösseren Netzen ein Problem, denn je weiter man sich von der Einspeisung entfernte, desto geringer wurde die Spannung.

Das war ein Problem, das umfangreiche Umstellungen lange Zeit verhinderte. Erst mit höheren Spannungen konnte besser gearbeitet werden. Doch es gab um 1900 noch andere Stromsysteme.

Während an einigen Orten mit Drehstrom gearbeitet wurde, kamen auch Lösungen für Wechselstrom in Schwung. Mit verbesserten Modellen konnten die Leistungen erhöht werden und das war ein wichtiger Punkt bei der Umstellung, denn mit den Möglichkeiten der elektrischen Lokomotiven konnten die Dampflokomotiven einfach nicht mehr mithalten. Dabei war ein wichtiger Punkt, dass schneller gefahren werden konnte.

Die moderne Lösung ist nur zum Vergleich. Spannend sind die beiden anderen elektrischen Lokomotiven im Vergleich zur aufgeführten Dampflokomotive. Die Reihe Fb 5/7 kam sogar zu gleichen Zeit und wir erkennen, dass dort nahezu die doppelte Leistung vorhanden war. Trotzdem konnte nicht viel mehr Last gezogen werden, aber bei der Geschwindigkeit zeigt sich der Unterschied. Die Reihe Ce 6/8 II wurde auf Kraft ausgelegt.

Eine elektrische Lokomotive ist daher problemlos in der Lage auch bei hohen Geschwindigkeiten hohe Leistungen und entsprechende Zugkräfte zu erbringen. Es gab jedoch auch Einbussen. So konnte bei der Anfahrzugkraft nicht der Wert erreicht werden, der von einer Dampflokomotive erzeugt wurde. Doch damit ist es eben auch nicht getan, denn mit zunehmender Geschwindigkeit verflüchtigte sich der Vorteil.

Der Vergleich von zwei direkten Gegnern zeigt den grössten Vorteil der elektrischen Lokomotive auf. Die im Jahre 1913 an die Schweizerischen Bundesbahnen SBB ausgelieferte Baureihe C 5/6 galt als grösste Dampflokomotive der Schweiz. Die von der BLS beschaffte Fb 5/7 konnte diesen Wert jedoch ohne grosse Probleme toppen und das ergab der kleinen Bahn einen Vorteil, der so wichtig war, aber nicht alle überzeugen konnte.

Nicht in der Tabelle berücksichtigt habe ich die in jenen Jahren ausgelieferten Modelle für Drehstrom. Diese konnten mit dem Modell der BLS durchaus mithalten und dieses sogar noch übertreffen. Das Problem dort war die benötigte Fahrleitung. Was jedoch mit Drehstrom möglich ist, zeigte die moderne Lokomotive in der Tabelle. Die ersten Bahnen kamen und damit auch die elektrischen Lösungen bei den Triebfahrzeugen.

Letztlich war es aber der Weltkrieg, der den Dampflokomotiven in der Schweiz den Gnadenstoss gab. Die zum Vergleich herangezogene elektrische Lokomotive entstand nur deswegen, weil es mit der Dampflokomotive Probleme gab. Es war der Weltkrieg, der den Dampflokomotiven die Kohlen nahm und ihnen das Genick brach. Davon unberührt drehten die ersten grossen elektrischen Lokomotiven am Lötschberg ihre Runden ohne dass sie etwas von ihrer Leistung einbüssten.

Nur wenige Jahre später fuhr dann auch bei den Schweizerischen Bundesbahnen SBB die erste elektrische Lokomotive über die Strecke aller Strecken. Das war die wichtige Gotthardbahn.

Ein Kampf auf Leben und Tod begann und dabei setzten die Dampflokomotiven den Rauch und den darin enthaltenen Russ ein.

Nur das konnte den Durchbruch nicht ver-hindern, denn es gab noch den Scheitel-tunnel und der hatte es in sich.

Mit den Dampflokomotiven hatte man in diesem immer wieder das Problem mit dem Dampf.

Dieser verdeckte aber nur, dass die gefährliche Konzentration beim Kohlen-monoxyd sehr hoch war. Dieses war im Rauch enthalten und im besten Fall verursachte es Kopfschmerzen. Weitaus gefährlicher ist aber, dass es durchaus auch zum Tod führen konnte. Die elektrischen Lokomotiven hatten damit kein Problem zu bekunden.

Die elektrischen Lokomotiven siegten in der Schweiz auf der ganzen Breite. Es war nur noch eine Frage der Zeit, bis die letzte Dampflokomotive aus dem planmässigen Verkehr verschwand. 1967 war es bei den Schweizerischen Bundesbahnen SBB soweit, die Züge in der Schweiz gehörten mit wenigen Ausnahmen den elektrischen Lokomotiven und Triebwagen. Die allerletzte mit Dampf betriebene Maschine konnte sich aber bis 1982 halten.

Wenn wir nun aber in anderen Ländern einen Blick riskierten, dann kann dort eine ähnliche Entwicklung erkannt werden. Auch in Nationen, die durchaus reichhaltige Vorkommen bei der Kohle hatten, konnte sich die elektrische Lokomotive durchsetzen. Es waren wirklich die hohen Leistungen und die Möglichkeit sehr grosse Distanzen zu befahren. Ein einfacher Betrieb, der jedoch meistens nur mit Wechselstrom ging.

Die mit Rauch und Russ verpesteten Bahnhöfe ge-hörten der Vergangenheit an, die elektrischen Lo-komotiven waren sauber und machten kaum Schmutz. Es gab nun Triebwagen, die speziell auf ihr Arbeitsgebiet abgestimmt werden konnten.

Lösungen, die bisher kaum vorstellbar waren. Mit den Triebzügen wurden sogar sehr hohe Geschwin-digkeiten möglich. Mit einer Dampflokomotive kann nicht mit 574,79 km/h gefahren werden.

So war die elektrische Lokomotive mit ihren Trieb-wagen nicht mehr zu schlagen. Man begann auch diese Maschinen zu lieben. Bespiele dafür gibt es in jedem Land und als Beispiel nehme ich das «Kro-kodil».

Wie gut die elektrische Traktion wirklich ist, zeigt ein besonderes Beispiel. Die Brienz – Rothorn – Bahn BRB ist berühmt für die 2022 eingesetzten Dampflokomotiven und auch dort sollten nun elektrische Triebfahrzeuge den Betrieb über-nehmen.

In der heutigen Zeit ist auch das Kohlendioxyd ver-teufelt worden. Es wird für die Probleme mit dem Klima verantwortlich gemacht.

Die Lösung für das Problem gibt es, es ist die elektrische Lokomotive. Diese wollen wir nun genauer kennen lernen, denn es muss wirklich ein spannendes Bauteil sein, wenn kleine Bahnen ihren touristischen Vorteil deswegen sogar freiwillig aufgeben. Ein besseres Zeugnis gibt es nicht.

Nur so einfach mit der Vorstellung ist es auch wieder nicht. Es gibt eine schier endlose Zahl von elektrischen Lokomotiven und diese arbeiten zu allem Übel noch mit unterschiedlichen Fahrleitungen. Das führt automatisch zu einem Chaos, das verhindert werden muss. Das geht nur, wenn wir einige Punkte bei der Betrachtung auslassen. Das ohne zu viel zu verlieren. Ein Tanz auf dem Hochseil ohne eine Sicherung.

Die Beschreibung der Ausrüstung und den Aufbau einer elektrischen Lokomotive erfolgt dem normalen Strompfad entlang. Das heisst, wir beginnen dort, wo wir bei der Fahrleitung aufgehört haben.

Dort gibt es zahlreiche Lösungen. Ich entschied mich für die Übertragung der elektrischen Energie für die Bügelfahrleitung mit Kettenwerk und abgespanntem Fahrdraht. Es ist schlicht die häufigste Lösung, die da-zu genutzt wurde.

Bei der Abnahme der Spannung aus der Fahrleitung mit einem dazu passenden Stromabnehmer kann es zu einer Unterbrechung kommen. Diese nennt man Bügelsprung.

Besonders in der Nacht und bei kalten Tagen kann dieser am Lichtbogen erkannt werden. Diese sind bei der Fahrleitung wo sie entstehen nicht so gefährlich, wie bei der elektrischen Lokomotive, die damit durchaus schwer zu kämpfen hat.

Ein Bügelsprung führt dazu, dass der Stromfluss unterbrochen wird. Das kann bei der Lokomotive zu einem Ausfall der Zugkraft führen. Ist der Kontakt jedoch wieder gesichert, kann es zu Sprüngen bei der Zugkraft kommen. Daher werden wir den Bügelsprung auf der Lokomotive erneut aufnehmen, denn auf dieser werden Massnahmen zum Schutz vorgenommen, Es ist für die Lokomotive wirklich gar nicht gut.

Begeben wir uns nun auf das Dach der elektrischen Lokomotive und diese wird an einer Bügelfahrleitung betrieben. Auf dem Dach bietet sich der Platz für zahlreiche Baugruppen an. Was dort verbaut werden kann, muss nicht mehr im Fahrzeug erfolgen. Wir beginnen dort, wo die Spannung beim Stromabnehmer abgenommen wurde. Hier beginnt die elektrische Lokomotive und das durchaus bei allen Fahrleitungen.

Bevor wir uns nun aber mit den Details befassen, müssen wir noch einen Punkt klären und das ist der Aufbau. Grundsätzlich ist in allen Bereichen eine einmalige An-wendung kein Problem.

Jedoch ist in dem Fall bei nur einem Ausfall das Fahrzeug nicht mehr einsatzfähig. Daher sind Bahnen darum bemüht, die Probleme in diesem Punkt zu lösen. Das geht auf ein-fache Weise, man führt einfach einige Bereiche mehrmals aus.

Eine mehrfache Ausführung der einzelnen Baugruppen, wird als Redundanz bezeichnet. Der Begriff wurde aus der la-teinischen Sprache genommen. Das dortige redundare kann mit überlaufen, sich reichlich ergiessen übersetzt werden.

Damit können wir jedoch nicht so viel anfangen. Jedoch kann man überlaufen auch mit ausreichend vorhanden deuten und dann sind wir dem Begriff schon etwas näher.

Genau genommen wird mit der Redundanz umschrieben, dass wichtige Bauteile doppelt vorhanden sein müssen. Fällt eines davon aus, kann das zweite oder ein weiteres System übernehmen und es kommt nicht zu einem Ausfall.

Was bei der Eisenbahn den Betrieb sichert, kann in der Luftfahrt wichtig sein, denn dort wurde diese Lösung schon länger eingesetzt und dort sind drei Systeme, die sich sogar gegenseitig überwachen.

Nicht bei allen elektrischen Lokomotiven und Triebwagen ist eine vollständige Redundanz vorhanden. Es hängt davon ab zu welcher Zeit diese gebaut wurden und wie viel Sicherheit verlangt wird. Wir werden Baugruppen kennen lernen, die so zuverlässig sind, dass sie oft nur einmal verbaut werden. Bei anderen Teilen ist sogar eine mehrfache Ausführung vorhanden. Daher kann längst nicht von klaren Regeln gesprochen werden.