Sowohl die Triebzuge der Baureihe RABe 511, als auch die Modelle der Reihe RABe 515, waren nur für eine Spannung in der Fahrleitung von 15 000 Volt und 16.7 Hertz ausgelegt worden. Die Ausrüstung mit weiteren Stromsystemen war nicht vorgesehen. Da mit den Einheiten nur der Nahverkehr abgedeckt werden sollte, waren keine anderen Spannungen nötig. Das obwohl einige Fahrzeuge der Reihe RABe 511 für Deutschland vorgesehen waren.

Die elektrische Ausrüstung der Züge war auf die beiden Endwagen verteilt worden. Dabei waren die-se nicht nur im mechanischen Teil identisch, son-dern auch bei der elektrischen Ausrüstung.

Dieser als Redundanz bezeichnete Aufbau mit me-hreren unabhängigen Einheiten wurde von den Kun-den gefordert. Wir können uns daher bei der wei-teren Betrachtung auf einen Endwagen beschränken. Ich wählte daher die Nummer 100.

Die Fahrleitungsspannung wurde mit einem Stromabnehmer auf das Fahrzeug übertragen. Dieser wurde dabei im Bereich des hinteren Drehgestells montiert. Dabei wurde darauf geachtet, dass dieser über dem Drehpunkt platziert wurde. Je genauer die Position war, desto besser arbeitete der Stromabnehmer im Betrieb. Die definierten Toleranzen bei der Fahrleitung wurden deshalb durch das Fahrzeug nicht ausgenutzt.

Es wurde ein Einholmstromabnehmer neuster Bauart verwendet. Dieser wurde auf dem Fahrzeug so ausgerichtet, dass das im Bügel vorhandene Gelenk gegen den Wagen 200 ausgerichtet wurde. So konnte der auf dem Dach verfügbare Platz optimal ausgenutzt werden. Gerade im Bereich des Stromabnehmers gab es noch weitere Bauteile der elektrischen Ausrüstung. Durch das zweite Deck, musste daher der Bügel optimal ausgerichtet werden.

Erwähnt werden muss, dass bei den langen Modellen für die Schweizerischen Bundesbahnen SBB der Platz vorhanden war, um einen weiteren Stromabnehmer zu montieren. So hätte hier bei den mit einer Zulassung für Deutschland versehenen Zügen auch ein Modell montiert werden, dass zur dort verbauten Fahrleitung ausgelegt wurde. Diese als Option vorgesehene Ausrüstung wurde jedoch nicht umgesetzt.

Um den Bügel zu heben, wurde Druckluft benötigt. Wurde diese dem Zylinder zugeführt, konnte die Kraft der Senkfeder aufge-hoben werden. Das führte dazu, dass der Stromabnehmer durch die Kraft der Hubfeder gehoben wurde.

Das erfolgte so lange, bis ein Widerstand in Form des Fahr-drahtes vorhanden war. Durch die Feder wurden die Schleifleis-ten nun mit einem definierten Druck gegen den Fahrdraht ge-drückt und so der Kontakt hergestellt.

Fehlte die Fahrleitung jedoch konnte es leicht passieren, dass sich der Bügel durchstrecken konnte. Das führte dazu, dass der Stromabnehmer nicht mehr mit der Kraft der Federn gesenkt werden konnte und beschädigt wurde.

Um diesen Effekt zu verhindern war eine in der Schweiz übliche Höhenbegrenzung eingebaut worden. Diese erlaubte es dem Bügel sich nur in einem Bereich von 2 500 mm zu bewegen.

Das durch die Kraft der Hubfeder gegen den Fahrdraht gedrückte Schleifstück bestand aus den seitlichen Notlaufhörnern und der beiden Schleifleisten, die Teil einer Wippe waren. Für die Notlaufhörner wurden isolierte Exemplare verwendet. Damit konnte das Schleifstück auf eine Breite von 1 450 mm ausgelegt werden. So wurden die üblichen Modelle verwendet. Jedoch wurden diese auch vor Schäden geschützt.

Eine Schlagsicherung prüfte, ob die Kraft auf die Wippe nicht zu gross wurde. Ergänzt wurde diese mit der Schleifleistenüberwachung. Beide Systeme arbeiteten mit Druckluft und besorgten eine sofortige Absenkung des Stromabnehmers. So sollten weitere Schäden am Stromabnehmer und an der Fahrleitung wirksam verhindert werden. Diese Notabsenkung arbeitete nach dem gleichen Prinzip, wie die normale Lösung.

Der Bügel wurde wieder gesenkt, wenn die Druckluft aus dem Zylinder ent-lassen wurde. Da dies sehr schnell erfolgte, kam es zu einem Unterdruck. Dadurch wurden die Schleifleisten vom Fahrdraht gerissen.

Anschliessend wirkte die Kraft der Senkfeder und diese war höher als die Kraft der Hubfeder. Der Stromabnehmer wurde so gesenkt und kam auf den gefederten Auflagen zu liegen. Dank der Senkfeder blieb er auch in dieser Position.

Speziell waren eigentlich nur die Triebzüge der Baureihe RABe 511, die über eine Zulassung in Deutschland verfügten. Bei diesen Fahrzeugen kamen jedoch keine weiteren Stromabnehmer zur Montage.

Damit konnten die Modelle nur auf der Strecke zwischen Schaffhausen und Singen eingesetzt werden, da dort die Fahrleitung nach den Normen der Schweizerischen Bundesbahnen SBB aufgebaut worden war.

Damit haben wir die Fahrleitungsspannung auf das Fahrzeug übertragen. Sie wurde nun der am Stromabnehmer angeschlossenen Dachleitung zugeführt. Diese Leitung war nicht, wie sonst üblich als Stromschiene ausgeführt worden. Vielmehr wurde ein Hochspannungskabel verwendet, das durch den ganzen Zug gezogen wurde. Sie haben richtig gelesen, das Kabel wurde durch die Zwischenwagen gezogen.

Bei Doppelstockwagen bestand immer das Problem, dass der Platz für solche Kabel nicht vorhanden war. Dank verbesserten Isolationen bei den Hochspannungskabeln konnte deren Durchmesser jedoch so weit verringert werden, dass das Kabel durch den Wagen geführt wurde. So waren aber die beiden Stromabnehmer verbunden und der Triebzug konnte mit nur einem gehobenen Bügel eingesetzt werden, was auch hier für einen Ersatz sorgte.

Um das Hochspannungskabel und die weitere elek-trische Ausrüstung vor zu hohen Spannungen zu schü-tzen, war ein Überspannungsableiter eingebaut wor-den. Dieser erzeugte auf dem Dach bei zu hoher Spannung einen Kurzschluss.

Dabei war diese so eingestellt worden, dass der Ab-leiter aktiviert wurde, sollte der Zug unter 25 000 Volt benutzt werden. Im dem Moment, wo der Bügel den Fahrdraht berührte kam es zum Kurzschluss.

An dieser Dachleitung wurden die Hauptschalter angeschlossen. Dabei gab es bei jedem Endwagen zwei Schalter. Für den ganzen Zug bedeutete das, dass vier Stück verbaut wurden. Diese Lösung hatte jedoch den Vorteil auf den beiden Endwagen.

Dort konnte, wie bei den Zwischenwagen die Dach-leitung benutzt werden. Zudem wurde im eigentlichen Traktionsteil die Redundanz weiter erhöht, was den Betrieb zuverlässiger machte.

Bei den Hauptschaltern wurden die damals üblichen Vakuumhauptschalter verbaut. Das in diesen Modellen verwendete Vakuum verhinderte beim Ausschalten den gefürchteten Lichtbogen.

Dieser konnte ohne ionisierte Luft nicht entstehen. Die Modelle waren daher ausgesprochen betriebssicher und sie wurden so leicht, dass zwei Exemplare auf einem Fahrzeug verbaut werden konnten. Druckluft wurde nur noch für die Schaltung benötigt.

Durch die elektronische Steuerung dieser Schalter, konnten diese so geschaltet werden, dass hohe Spannungen vermieden werden konnten. Erfolgte die Schaltung beim Nulldurchgang, konnte der Schalter so geschlossen werden, dass der dumpfe Knall älterer Modelle nicht mehr zu hören war. Wichtig war das, weil sich der Schalter beim hinteren Drehgestell beim Durchgang befand und so die Fahrgäste erschrecken konnte.

Parallel zu jedem Hauptschalter wurde ein Erdungsschalter eingebaut. Dieser wurde manuell bedient und jeder erlaubte es, die gesamte Dachleitung und die Ausrüstung nach dem Hauptschalter gegen Erde zu schalten.

Das verhinderte bei Störungen den Arbeitsaufwand. Das Personal musste bei einem Defekt an einem Teil nicht dem kompletten Zug umschalten. Beim lang-en Zug hätte nur der Weg viel Zeit gekostet.

Die nun geschaltete Spannung aus der Fahrleitung wurde am Primärstrom-wandler vorbei dem Transformator zugeführt. Der Stromwandler prüfte den in der Leitung fliessenden Strom.

Eine Neuerung war er nicht, denn solche Wandler waren schon früh ver-wendet worden um die Relais kleiner zu halten. Letztlich war es aber nur ein Schutz, wie der ebenfalls vorhandene Überspannungsableiter. Die Anlage war so gut geschützt.

Im Transformator wurde die Spannung aus der Fahrleitung der Primärwick-lung zugeführt. Diese hatte keine Anzapfungen erhalten und wurde auf der anderen Seite am Rückleiter angeschlossen.

Dieser wurde durch den ganzen Zug geführt. So waren alle Transformatoren auf dieser Seite wieder miteinander verbunden worden. Letztlich war dieser Rückleiter noch mit den an den acht Triebachsen angebrachten Erdungsbürsten verbunden.

Damit haben wir den Primärstromkreis mit der hohen Spannung aus der Fahrleitung abgeschlossen. Die Leistung wurde im Transformator nun mit der Hilfe des Eisenkerns und mit magnetischen Feldern auf die eingebauten Sekundärwicklungen übertragen. Es war daher eine galvanische Isolation vorhanden. Wir werden uns nun dem Antriebsstromkreis zuwenden. Im nächsten Kapitel werden wir jedoch an diesen Punkt zurückkehren.

Im Transformator waren zwei Sekundärwicklungen für die Traktion vorhanden. Diese unterteilen den Antriebsstromkreis erneut. Jedoch waren die bei-den Kreise nicht mehr identisch aufgebaut worden.

Wir werden uns daher die aufwendigere Lösung der Fahrmotoren eins und drei ansehen. Keine Angst, sie verpassen die anderen beiden Motoren nicht, denn bei diesen fehlte lediglich ein Teil, der jedoch nicht dem Antrieb direkt diente.

Die vom Transformator zugeführte Spannung mit einem Wert von 400 Volt wurde über die Trenner den Stromrichtern zugeführt. Dabei waren diese Trenner dazu vorgesehen, bei einer Störung an diesem Teil den defekten Bereich abzutrennen.

Der Triebzug verlor damit jedoch nur noch einen Achtel der Antriebsleistung. Jedoch gab es je nach betroffenem Stromrichter Einschränkungen, die zu-sätzlich beachtet werden mussten.

Bei jedem Fahrmotor waren zwei Spulen und zwei Eingangsstromrichter vorhanden. Diese arbeiteten jedoch parallel und verringerten nur den Strom. Die beiden Stromrichter wurden mit IGBT-Transistoren aufgebaut.

Im Traktionsbetrieb arbeiteten sie als einfacher Gleichrichter. Die nun vorhandene Gleichspannung wurde ohne weitere Behandlung dem offenen Zwischenkreis zugeführt. Hier gab es nun die erwähnten Unterschiede.

Nur bei den Fahrmotoren eins und drei wurde der Zwischenkreis zusätzlich zur Versorgung des Stromrichters für die Hilfsbetriebe genutzt. Diesen Stromkreis werden wir in einem eigenen Kapitel ansehen. Daher folgen wir weiter dem Stromkreis für die Motoren. Ab dem Zwischenkreis war bei allen Fahrmotoren wieder eine identische Lösung verwendet worden. Wir können uns daher auf einen Teil beschränken und nur einen Motor ansehen.

Am Zwischenkreis wurde der Stromrichter für den Fahrmotor angeschlossen. Dieser wurde ebenfalls mit IGBT-Transistoren aufgebaut. Die Schaltung war nun aber so aufgebaut worden, dass aus der Gleichspannung ein Drehstrom erzeugt wurde.

Dieser war sowohl bei der Spannung, als auch bei der Frequenz veränderlich. Daher konnte dieser Drehstrom ohne weitere Aufbereitung direkt dem ange-schlossenen Fahrmotor zugeführt werden.

Durch die Verwendung von geregeltem Drehstrom konnte auch auf die bei klassischen Lösungen erforderlichen Wendeschalter verzichtet werden. Die bei den für dieses Stromsystem ausgelegten Motoren mögliche Umschaltung von Stern- auf Dreieckschaltung wurde jedoch verzichtet.

Die gesamte Regelung erfolgte daher im Umrichter. Zudem waren auch keine Trennhüpfer vorhanden, so dass bei einem defekten Motor der Stromrichter ausgeschaltet wurde.

Als Fahrmotor wurde ein für Drehstrom ausgelegter Asynchronmotor verwendet. Diese Motoren hatten sich bei der Traktion durchgesetzt und sie waren einfach im Aufbau. Durch die sehr robuste Bauweise und die Tatsache, dass diese Motoren bei geringem Gewicht hohe Leistungen erzeugen konnten, waren sie Ideal. Wir sollten daher etwas genauer auf das Datenblatt sehen. Dabei betrachten wir jedoch den ganzen Triebzug.

Die Anfahrzugkraft des Triebzuges lag bei 400 kN. Diese Zugkraft konnte bis zu einer Geschwindigkeit von 54 km/h beigehalten werden. Danach reduzierte sich die Zugkraft jedoch. Bei der Höchstgeschwindigkeit von 160 km/h stand immer noch eine Restzugkraft von 140 kN zur Verfügung. Da nun aber ein Triebzug keine Anhängelast mitführen musste, müssen wir diese Zugkräfte auf eine andere Weise ansehen.

Umgewandelt wurde die Zugkraft bei einem Triebzug in Beschleunigung. Diese betrug maximal 1.32 m/s² und sie war bei allen Zügen gleich. Bei den vierteiligen Einheiten konnte dieser Wert einfach bis zu einer etwas höheren Geschwindigkeit gehalten werden.

Die Triebzüge RABe 511 und RABe 515 verfügten bei geringer Geschwindigkeit über eine gute Beschleunigung und waren daher für den Betrieb von S-Bahnen mit sehr vielen Haltestellen ausgelegt worden.

Damit Sie sich ein klares Bild machen können, erwähnte ich, dass mit dieser Beschleunigung der vierteilige Trieb-zug innerhalb von 22 Sekunden auf 100 km/h gebracht werden konnte.

Für einen schweren Zug mit Doppelstockwagen waren das ausgezeichnete Werte. Jedoch konnten solche Werte nur umgesetzt werden, wenn die Leistung entsprechend aus-gelegt wurde. Hier gab es bei den Modellen keine Unterschiede mehr.

Uns fehlt noch ein Blick auf die Leistungsdaten. Der Triebzug verfügte über eine maximal abrufbare Leistung von 6 000 kW. Damit entsprach dieser Wert nahezu der Lokomotive Re 460, die bei den Schweizerischen Bundesbahnen SBB im Betrieb war. Jedoch sank dieser Wert sehr schnell und bei der Leistungsgrenze konnte noch ein Wert von 4 000 kW abgerufen werden. Auch jetzt waren diese Werte immer noch recht hoch.

Eine Eigenschaft der verwendeten Asynchronmotoren ist, dass sie bei einer Drehzahl, die grösser jener der Frequenz ist, automatisch in den generatorischen Betrieb wechseln. Diese als Kippeffekt bezeichnete Eigenschaft wurde für eine elektrische Nutzstrombremse genutzt. Dabei mussten jedoch die Stromrichter anders geschaltet werden. Fachlich wurde daher davon gesprochen, dass auch diese einen Kippeffekt hatten.

Der Drehstrom der Motoren wurde daher im Gleichrichter in den Zwischenkreis gespeist. Die Regelung der Bremskraft erfolgte in diesem Stromrichter. Dazu wurde die Vorgabe der Frequenz angepasst und so der maximal mögliche Strom an den Fahrmotoren begrenzt. Daher war der Stromrichter in dieser Betriebsart kein einfacher Gleichrichter und die Ansteuerung wurde einfach für die elektrische Bremse konfiguriert. Eine einfache Lösung, die jedoch technisch sehr aufwendig zu lösen war.

Der bisher als Gleichrichter arbeitende Eingangsstromrichter kippte ebenfalls und so wurde ein zur Fahrleitung passender Wechselstrom erzeugt. Der Transformator wandelte diese nur noch auf den passenden Wert um. So wurde die Spannung letztlich an die Fahrleitung abgegeben, wo sie von anderen Zügen für die Beschleunigung genutzt werden konnte. Eine sehr einfach aufgebaute elektrische Bremse.

Auch bei der elektrischen Bremse wollen wir uns die technischen Daten ansehen. Bei den Triebzügen konnte mit der Nutzstrombremse eine maximale Bremskraft von 310 kN erzeugt werden. Damit lag dieser Wert über den meisten Lokomotiven. Jedoch musste man beim Triebzug nicht auf die maximalen Kräfte an den Puffern achten. Jedoch waren diese hohen Werte nur bei Geschwindigkeiten unter 80 km/h verfügbar.