Überlegen: Elektrische Zugförderung

Man kann sich also lange den Kopf darüber zerbrechen, ob man die Kraft besser mit höchstem Komfort hydraulisch überträgt, oder ob man besser ein reines Schaltgetriebe mit optimaler Energie-Effizienz wie beim guten alten Schienenbus der Baureihen 795 und 798 einsetzt und dafür »suboptimale« Fahreigenschaften in Kauf nimmt. Man kann sich auch jeden erdenklichen Kompromiss hieraus ausdenken, wie sie z. B. in den Baureihen 630, 632, 643 und 648 im Einsatz sind. Man kann auch das »Kupferbergwerk« einer dieselelektrischen Kraft-Übertragung mit sich herum schleppen.

Oder man streicht den Dieselmotor, zieht einen Fahrdraht über dem Gleis entlang und betreibt die Fahrzeuge mit Strom aus dem Netz! Zum Glück fahren Eisenbahnen auf einer Bahn aus Eisen, wie der Name sagt, so dass ein Rückweg für den Strom von vornherein gegeben ist. Eisen ist nicht der optimale elektrische Leiter, aber der Querschnitt der Schienen ist hinreichend groß, um dem Fahrleitungsdraht aus Kupfer ebenbürtig zu sein, also kein Problem! Dann kann man die ganze Debatte über die Kraft-Übertragung vergessen. Ein einstufiges – manchmal zweistufiges – fixes Übersetzungsgetriebe genügt, denn der Elektromotor vereint sehr gute Wirkungsgrade von deutlich über 90% mit optimalen Eigenschaften für den Fahrzeug-Antrieb:

  • Höchstes Drehmoment im Stillstand – keine Kupplung, kein Schaltgetriebe, kein Drehmomentwandler erforderlich,
  • kurzzeitige Überlastbarkeit – höheres Beschleunigungs-Vermögen als die Nennleistung erwarten lässt (Stichwort »Stundenleistung« bei Lokomotiven),
  • kein Leerlauf-Verbrauch im Stillstand, beim Rollen und Bremsen
  • und vor allem die Umkehrbarkeit des Prozesses, Generatorbetrieb beim Bremsen

machen den elektrischen Antrieb unter all den zuvor dargelegten Aspekten zur nahezu idealen Lösung gerade für Bahnfahrzeuge. Schon die alten Reihenschlussmotoren der Schaltwerkloks glänzten durch robuste Bauform, hohe Leistungsdichte und eine dem Bahnbetrieb auf den Leib geschneiderte Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie. Da diese Motoren aber vom Aufbau her Gleichstrommaschinen sind, die nur deshalb auch mit Wechselstrom laufen, weil derselbe Strom nacheinander – also ohne Phasenverschiebung – sowohl durch die Erregerwicklung als auch durch den Anker fließt und die zweimalige Umpolung der Magnete sich somit aufhebt, erzeugen sie beim Bremsen Gleichstrom. Dieser lässt sich nicht in die Fahrleitung zurück speisen und muss über Bremswiderstände absorbiert werden. Später hätte man diese Lokomotiven zusätzlich mit einem Umrichter nachrüsten können, der den Gleichstrom in Wechselstrom von 16,7 Hz umwandelt, doch war dies bei 30 bis 40 Jahre alten Fahrzeugen nicht mehr wirtschaftlich. Dann kauft man lieber nach und nach neue.

Denn bereits seit 1980 befindet sich die BR 120, die weltweit erste mit »synthetischem« Drehstrom betriebene Lokomotive, bei der DB im praktischen Einsatz: Ein leistungselektronischer Umrichter verwandelt den Wechselstrom aus der Fahrleitung in Gleichstrom und den Gleichstrom sodann in Drehstrom. Dessen Spannung und Frequenz lassen sich unabhängig voneinander in weiten Grenzen stufenlos verstellen. Der Strom lässt sich begrenzen. Dem Drehstrom-Asynchronmotor kann daher nahezu unabhängig von der ihm eigenen Charakteristik praktisch jede andere Charakteristik aufgezwungen werden. Das Wichtigste ist: Er kann auch als Generator betrieben werden. Ein Elektromotor und ein Generator sind im Prinzip dasselbe. Der größte Teil der zum Beschleunigen oder auf Steigungsstrecken aufgewendeten Energie kann so beim Verzögern bzw. bei Talfahrt wieder zurückgewonnen werden.

Bild 22
Bild 22: Die Motoren haben sich gewandelt, das Konzept ist geblieben, ob beim alten Reihenschlussmotor z. B. der BR 110…

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Bild 23
Bild 23: …oder mit modernen Drehstrommotoren, z. B. im ICE2: Ein Motor pro Achse, einstufiges Zahnrad-Getriebe, keine Kupplung, keine Gangschaltung!

Theorie und Praxis

Jedenfalls im Prinzip ist das so. Die Praxis zeigt leider allzu häufig, dass unser oben genannter IC-Zug aus einer Lokomotive der BR 120 oder der moderneren Nachfolgerin BR 101 und 9 Reisezugwagen überraschend zum Bremsen gezwungen wird oder der Fahrplan – bzw. des Lokführers Bestreben, ihn wieder einzuholen – das sanfte Bremsen über nur 4 von 40 Achsen nicht gestattet. Der ganze Zug muss beitragen. Der Geruch von heißen Bremsbelägen zeugt davon. Tatsächlich konnte die Lok wieder einmal nur einen kleinen Teil der kinetischen Energie zurück gewinnen. So wird (in »statistisch ausgewählten Messwerten«, also keiner vollständigen Erhebung) für die BR 120 eine Rückspeisequote von nur 6,4% angegeben. Die BR 101 bringt es immerhin auf 9,3%.

Das ist leider an der Tagesordnung, auch im Nahverkehr, wo moderne Doppelstockwagen mit einer modernen Umrichter gesteuerten Lokomotive wie der BR 146 auf einer traditionellen Strecke verkehren. Zwar wird für die BR 146 eine zunächst erfreulich wirkende Rückspeisequote von 18,6% angegeben, doch vergleichen wir dies einmal mit dem theoretischen Potenzial und lassen wir einen solchen Zug mit 5 Wagen doch einmal von Aachen nach Dortmund fahren. Der Zug wiegt etwa 300 t, fährt in der Regel 140 km/h schnell und hält auf der Strecke 22 Mal. Zwei Stationen lassen wir unberücksichtigt, weil es sich um Stadtteile von Aachen handelt und dazwischen sicher nicht die volle Geschwindigkeit erreicht wird. Dann verbraucht der Zug allein für die 20 Beschleunigungs-Vorgänge etwa 1600 kWh – die, wie klar geworden sein sollte, den Löwenanteil des gesamten Energie-Verbrauchs ausmachen. Allein zur Überwindung der Reibungswiderstände, führe der Zug die gesamte Strecke konstant mit 140 km/h, wäre nur knapp halb so viel aufzuwenden. Tatsächlich ist es noch weniger, da der Zug – leider – bei Weitem nicht dauernd so schnell fährt und die Luftreibung im Quadrat zur Geschwindigkeit steigt. Führe nämlich der Zug die Strecke zwar ohne Halt, aber in der im Fahrplan vorgesehenen Zeit – also konstant mit seiner Durchschnittsgeschwindigkeit von 53 km/h – so fiele der Energiebedarf zur Überwindung der Reibungswiderstände noch einmal um mehr als die Hälfte. Zur Beschleunigung ist also – je nach dem, wie man es sieht – gut doppelt so viel bzw. fast die fünffache Energie aufzuwenden wie zum »eigentlichen Fahren«. Im Idealfall werden von diesem größeren Anteil des Energie-Verbrauchs beim zweimaligen Durchlaufen des gesamten Antriebsstrangs mit dem erwähnten Wirkungsgrad von jeweils 87% also insgesamt 75% zurück gewonnen. Sind es im Realfall vielleicht nur 25%, so ergibt dies einen Unterschied von 800 kWh zwischen Optimum und Realität. Beim Niedertarif macht dies 60 €, zur Hochtarifzeit fast 70 € je Fahrt aus.

Die Frage, wer sich den »Gewinn« einsteckt, wenn Strom von einer DB-Lok in eine andere DB-Lok fließt, müssen die Betriebswirte der DB Energie untereinander klären. Die Antwort liegt wahrscheinlich in den Privatbahnen, die ebenfalls Strom aus dem DB-Netz entnehmen und nach Verbrauch abrechnen. Die Fahrzeuge sind mit geeigneten Stromzählern ausgerüstet, die Verbrauch und Rückspeisung getrennt erfassen, denn es kann nicht angehen, dass ein Nutzer ein fremdes Netz – zuerst zum Verbrauch und dann zum Rückspeisen – zwei Mal nutzt und unter dem Strich nichts dafür bezahlt. Das wäre gerade so, als bekäme man die Maut für beide gefahrene Strecken zurück erstattet, wenn man dieselbe Strecke hin und zurück fährt. So viel zur Erklärung der unterschiedlichen Tarife für »frischen« und »gebrauchten« Strom – obwohl doch der Strom immer »neuwertig« beim Verbraucher ankommt – und damit zurück zu den Kosten, Preisen und Einspar-Potenzialen unseres Regionalzuges bei der Rückspeisung:

Bild 24
Bild 24: Zupackend und wartungsintensiv: Scheibenbremsen im ICE2 – doch ihr Gebrauch ließe sich durch optimale Infrastruktur minimieren

Bei 6 Fahrten pro Tag und 8,5 Cent pro Kilowattstunde kommen 370 €, bei 300 Verkehrstagen im Jahr 111 000 € zusammen. Auch könnte man den Standpunkt beziehen, wenn dieselbe Gesellschaft, die den Strom erzeugt, ihn auch verbraucht, müsse für rückgespeiste Energie derselbe Preis angesetzt werden wie für den Verbrauch, da es sich unter dem Strich um eingesparten Verbrauch handelt. Doch wie auch immer man rechnet, könnte der optimale Einsatz der (nun schon einmal eingebauten und somit bezahlten!) Spartechnik gegenüber deren geschätztem gegenwärtigem, suboptimalem Gebrauch über das voraussichtlich 30 Dienstjahre währende Leben der Lok also über 3 Millionen Euro einsparen – wenn nur die Technik rund herum jener in der Lok entspräche und angemessen ausgelegt wäre. Insgesamt, so lässt sich hiermit schätzen, könnte die Rückspeisetechnik im Laufe der Dienstzeit der Lok etwa so viel einsparen wie die ganze Lok gekostet hat – die ganze Lok und nicht etwa nur der Mehrpreis dieser Spartechnik! Dabei wurde mit Energiepreisen von 2014 gerechnet, weil neuere zur Zeit offenbar nicht zu bekommen sind, und nur die Energiekosten berücksichtigt, nicht der eingesparte Verschleiß an Bremsscheiben und Bremsbelägen (Bild 24).

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Plant die Bahnen mit Verstand: Neue Züge braucht das Land!

Der oben beschriebene Zug benötigt also knapp ein Drittel seines gesamten Energie-Verbrauchs zur Überwindung der Reibung und gut zwei Drittel für die Beschleunigungen. Von diesen zwei Dritteln könnten theoretisch drei Viertel zurück gewonnen werden. Damit müsste der Zug zwischen Dortmund und Aachen gut halb so viel Energie ins Netz speisen wie er insgesamt von dort bezogen hat. Tatsächlich aber berichtet DB Regio für 2017 eine Rückspeiserate von nur 20% (der aufgenommenen elektrischen Energie laut Stromzählern in den Loks). Wo aber bleiben die anderen 30%? Das bestehende Potenzial ist bislang offensichtlich nur zu 2/5 ausgeschöpft. Rückspeiseleistung wird offensichtlich ein Bisschen wie Fallobst behandelt: Schön, wenn man zufällig darauf stößt, aber wenn nicht, dann eben nicht – und wehe, der Obstbauer erwischt einen beim »Fallobst pflücken«, indem man der Natur ein wenig nachhilft! Warum ist das so?

Bild 25
Bild 25: Gehört in jeden Führerstand, nicht nur in den der BR 402: Ein Zugkraft-Messgerät (links), doch der Bereich reicht wesentlich weiter ins Negative als ins Positive, denn bremsen können alle Achsen – und tun es auch noch immer zu oft

Nun, wenn bei einem Reibungskoeffizienten von 0,35 (bei Nässe weniger, in Verbindung mit Herbstlaub noch weniger) nur 84 t von insgesamt 300 t auf den Antriebsrädern (Antriebsachsen oder, bahntechnisch korrekt, »Radsätze«) liegen, muss die Nutzbremsung aber zwangsläufig ein Teil-Erfolg bleiben, oder die Bremsung müsste dermaßen früh eingeleitet werden, dass der Fahrplan hierfür mehr Luft ausweisen müsste. Im Klartext: Die Verbindung mit 20 Zwischenhalten würde langsamer. Dies liegt weder im Interesse der Bahn noch ihrer Fahrgäste. Die Haftgrenze ist aber der kritische Faktor bei der Traktion, und ein Zug kann daher unter voller Ausnutzung der generatorischen Bremsung prinzipiell nicht stärker bremsen als derselbe Zug auch beschleunigen kann, selbst wenn alle heute vorhandenen Vorkehrungen, die zur besseren Beschleunigung beitragen, wie etwa stufenlose, ruckfreie Regelung und Schleuderschutz, im Einsatz sind.

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Zwischenbemerkung zu den Fachausdrücken

Fachsprachen sind nützlich; klingt doch »Radsatzwellenschaden« gleich etwas weniger gefährlich als »Achsbruch«. Das ist aber nur das Eine. Viele Ausdrücke der Allgemeinsprache kommen darüber hinaus in spezifischen Fachsprachen nicht vor, weil es das Beschriebene in dem betreffenden Fachbereich nicht gibt. Manchmal werden diese Ausdrücke aber auch mit einer neuen, fachsprachlichen Bedeutung belegt. Den »Taubenschlag« hatten wir schon. Auch werden bei der Bahn zwar keine Hosen, wohl aber Züge »aufgebügelt«, also der Stromabnehmerbügel hochgefahren. »Bogenschnell« durchfahren Neigetriebzüge jetzt mitunter wieder die Kurven, also schneller als für konventionelle Fahrzeuge zugelassen (zwischenzeitlich gab es dagegen – wegen technischer Probleme – wenn überhaupt, dann nur eine »Komfortneigung« ohne erhöhte Geschwindigkeit). Auch kann ein Schienenfahrzeug im herkömmlichen Sinn nicht schleudern. Der Ausdruck »schleudern« wird daher für eine neue Verwendung frei und bezeichnet im Bahnjargon das Durchdrehen der Antriebsräder – und somit, wie gesagt, eine äußerst kritische Traktionsgröße. Moderne Triebfahrzeuge sind in der Regel mit einem »Schleuderschutz« ausgestattet, vom PKW her als ASR (Anti-Schlupf-Regelung) bekannt. Diese nimmt sofort das auf eine Achse einwirkende Antriebsmoment zurück, sobald deren Drehzahl über die der anderen Achsen ansteigt. Natürlich ist der Schleuderschutz bei allen elektrischen Fahrzeugen mit Nutzbremsung auch umgekehrt aktiv und wirkt also beim Bremsen als ABS, bei der Bahn »Blockierschutz« genannt. Eine graduelle Verbesserung der Beschleunigung und somit auch der Nutzbremsung hat der elektronisch gesteuerte Schleuderschutz insofern gebracht, als immer an der Haftgrenze der Gleitreibung gefahren werden kann, wo bislang das Feingefühl des Lokführers gefragt war – mit den zwangsläufigen Sicherheitsmargen und Reaktionszeiten. Eine Möglichkeit der separaten Beeinflussung einzelner Achsen war ihm auch nicht gegeben, sondern lediglich der Überwachung der Motorströme (Bild 7). Wenn eine Achse ins Schleudern geriet, musste die speisende Spannung aller Fahrmotoren zurück gestuft werden. Das ist heute besser, wo ein Umrichter nur ein bis zwei Motoren speist. Der Nutzen der Rückspeise-Fähigkeit moderner Elektrolokomotiven bleibt aber leider in der heutigen Praxis noch begrenzt.

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ICE – der ultimative Zug?

Auch die Geburt der ICE-Züge, die 1991 den fahrplanmäßigen Verkehr aufnahmen, brachte hier noch keinen Quantensprung. Der ICE1 wurde als Triebzug relativ großer, aber variabler Länge mit zwei Triebköpfen konzipiert. Dies ist noch kein echter Triebwagen, sondern entspricht eher einem Zug mit einer integrierten, nur zu diesem Wagentyp passenden Lokomotive an jedem Ende. Entsprechend erhielten die Triebköpfe die Baureihen-Bezeichnung 401 und die Wagen die Nr. 801 (siehe Abschnitt »Baureihen-Bezeichnungen«), und die Fahrdynamik unterschied sich unwesentlich von der eines konventionellen, Lok bespannten Zuges. Schließlich werden auch diese bei entsprechender Länge unter Umständen mit zwei Lokomotiven ausgestattet.

Bild 26
Bild 26: Erst ein ICE3-Triebzug erreicht mit 330 km/h eine Reisegeschwindigkeit, zu deren gleichförmigem Fahren die verfügbare Antriebsleistung von 8 MW weit gehend ausgeschöpft werden muss
Bild27
Bild 27: Ein Gefälle von 15‰ (nur 1,5%!) ohne Antrieb und ungebremst herunter rollend, würde der ICE3-Triebzug (nach Stunden) eine Endgeschwindigkeit von 300 km/h erreichen

Das als ICE2 bekannte Nachfolgemodell der BR 402 / 802 ist kürzer und hat nur einen Triebkopf. Am anderen Ende wird ein Steuerwagen mitgeführt. Von ferne lässt sich dieser Zug vom Vorgänger unterscheiden, weil der »Buckel« auf dem Speisewagen nun entfallen ist. Der Einsatz erfolgt zum Teil als »Flügelzug«, also als Doppelzug, der an einem bestimmten Bahnhof im Verlauf der Strecke getrennt wird, z. B. von Berlin (fahrplanmäßig mit 250 km/h) kommend in Hamm. Der eine Zug bedient die Ruhrgebietsstrecke über Dortmund, Bochum, Essen und Duisburg nach Düsseldorf und der andere die parallele Hauptstrecke über Hagen, Wuppertal und Solingen nach Köln. Dies macht den Einsatz flexibler, aber unser Quantensprung hinsichtlich der Fahrdynamik und der Energie-Effizienz ließ noch immer auf sich warten.

Bild 28
Bild 28: Beschleunigung eines ICE3-Triebzuges über der gefahrenen Strecke
Bild 29: Beschleunigung eines ICE3-Triebzuges über der Fahrzeit
Bild 29: Beschleunigung eines ICE3-Triebzuges über der Fahrzeit

Dieser ging im Jahr 2000 in Form des ICE3, des Triebzuges der BR 403, in Betrieb, eines echten Triebwagenzuges ohne Lokomotive oder Triebkopf und mit einer fixen Länge von 8 Wagen. Der Antrieb und sämtliche für den Betrieb erforderliche Komponenten sind unterflur angebracht. Es gibt 2 Trafowagen, die je einen Bahntransformator beherbergen, 2 Umrichterwagen und 4 Motorwagen mit je 4 auf je eine Achse wirkenden Drehstrom-Fahrmotoren zu je 500 kW Nennleistung. Obwohl 4 Wagen nicht direkt über einen Antrieb verfügen, werden auch diese als BR 403 bezeichnet, denn der Zug bildet eine feste Einheit, und auch diese 4 Wagen beinhalten für den Antrieb erforderliche Komponenten. Bei den Baureihen 401/801, 402/802 und neuerdings der BR 412/812 ist das anders.

Das 32-achsige Fahrzeug hat also 16 einzeln angetriebene Achsen und eine Antriebsleistung von insgesamt 8 MW – und nicht nur das, sondern der Zug verfügt auch über 16 Umrichter mit 16 separaten Regel-Einrichtungen. Dieser Aufwand hat sich allerdings als unverhältnismäßig teuer erwiesen, und zukünftige Versionen werden wieder wenigstens jeweils 2 Achsen zwar mit 2 Motoren, aber nur einem Umrichter antreiben, denn der Einsatz von Asynchronmotoren kann über den Schlupf zumindest einen sehr geringfügigen Unterschied im Abnutzungsgrad der Räder ausgleichen. So wie der Einsatz permanent erregter Synchronmotoren fortschreitet, wie sie für Triebwagenzüge allmählich üblich werden, müssten von einem gemeinsam gespeisten Stromrichter gespeiste Motoren so streng synchron laufen als wären sie über Zahnräder gekuppelt.

Entsprechendes gilt für das »Schwestermodell«, die BR 406, die der BR 403 äußerlich und innerlich gleich ist, jedoch über die Fähigkeit verfügt, ausländische Stromsysteme mit 1,5 kV Gleichspannung, 3 kV Gleichspannung sowie 25 kV Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hz aus dem öffentlichen Netz – einem sehr verbreiteten Bahnstromsystem – zu verdauen. Mithin verfügt dieser Zug über mehrere Stromabnehmer (das einzige äußerliche Unterscheidungsmerkmal) und die Leittechnik und Zulassungen für Fahrten ins Ausland.

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Plant die Strecken mit Verstand: Neue Gleise braucht das Land!

Wie auch immer – neue Züge allein bringen keinerlei Fortschritt, wenn ihnen die vorhandene Infrastruktur nicht gerecht wird. Da das Wort »Bahn« für ein Fahrzeug ebenso stehen kann wie für den Fahrweg, auf dem es fährt, wird schon klar, dass das »System Bahn« ganzheitlich betrachtet werden muss.

Fernverkehr

Erst wenn er auf die »Rennbahn«, die Hochgeschwindigkeitsstrecke zwischen Köln und Frankfurt / Main, entlassen wird, zeigt der moderne Zug dann, wie Eisenbahn fahren heute eigentlich sein sollte. Hier verkehren bislang ausschließlich ICE3-Triebzüge, und diese zumeist in Doppeltraktion als 400 m lange, 820 t schwere und entsprechend bis zu 16 MW aus der Fahrleitung beziehende Züge mit 16 Wagen und gut 800 Sitzplätzen – die oft genug noch nicht einmal ausreichen, um die Nachfrage zu befriedigen. Die höchstzulässige Geschwindigkeit von 330 km/h verleiht dem Begriff »Hochgeschwindigkeitszug« neue Dimensionen, doch das ist nicht das Wichtigste. Sanft gleitend, noch ehe der gemeine Fahrgast es überhaupt wahrnimmt, aber dennoch um Klassen kräftiger als jeder IC-, ICE1- oder ICE2-Zug beschleunigt das Fahrzeug bis auf seine fahrplanmäßige Geschwindigkeit von 300 km/h. »Wie schnell mögen wir jetzt wohl sein?« fragte die neue Mitfahrerin, »180?« Dann fällt ihr Blick auf die Anzeige im Wagen: »299 km/h« steht dort. »Was, so viel? Das merkt man ja überhaupt nicht!«

Die dicken Leiterseile, die man parallel zur Fahrleitung aufgehängt hat, legen beredtes Zeugnis davon ab – nein, nicht davon, wie viel Strom hier verbraten wird, sondern in erster Linie, wie viel Strom hier von einem Zug zum anderen hin und her geschoben wird, damit »der Laden läuft«. Eigentlich sollten sie immer so dick sein – nicht nur, um die Temperatur und die Betriebsspannung im Fahrdraht beim gleichzeitigen Beschleunigen oder Bremsen mehrerer Züge innerhalb zulässiger Grenzen zu halten, sondern auch, um die hiermit verbundenen Energie-Verluste zu reduzieren. Unter Umständen rechnet sich das auch auf anderen, nicht ganz so stark und so schnell befahrenen Strecken. Bei den Niederländischen Staatsbahnen wurde dies vor Jahren schon untersucht, steht verschiedentlich immer wieder zur Diskussion und erregte u. a. an der TU Wien und bei einer Firma in Österreich großes Interesse.

Die meisten Züge halten noch ein Mal im »Kunstbahnhof« Siegburg / Bonn. Einige fahren die gesamte Strecke bis Frankfurt Flughafen Fernbahnhof ohne Halt – 180 km in 48 Minuten! Der Routenplaner errechnet für die Autobahn auf dieser Strecke die doppelte Zeit. So sieht das dann auch aus, wenn der Blick auf die parallel verlaufende Autobahn einmal frei wird: Die Straßenfahrzeuge scheinen allesamt mehr oder weniger zu stehen.

Ein Zug fährt noch einen Schlenker über den Flughafenbahnhof Köln / Bonn und nimmt im weiteren Verlauf auch noch die anderen »Kunstbahnhöfe« Limburg Süd und Montabaur mit, die hier inmitten der grünen Wiese speziell für diese Strecke errichtet wurden. Das kostet einen Doppelzug rund 2500 kWh allein für die Beschleunigungs-Vorgänge. Ein teurer Spaß wäre das, könnte davon nicht das Meiste beim Bremsen wieder ins Netz zurück gegeben werden. Doch gerade dafür ist diese Neubaustrecke optimal eingerichtet: Sehr große Kurvenradien, im Zweifel lieber Brücken oder Tunnel, koste es, was es wolle, aber das Fahrgast-Aufkommen zeigt, dass die 6 Milliarden Euro schwere Investition sich lohnt! Die Journalisten, die so gern dieses »Prestige-Objekt« als »Fehlinvestition« geißeln, kennen es offenbar nur von außen. Ihnen sei eine Probefahrt am Montagmorgen oder Freitagnachmittag angeraten – jedoch verbunden mit der dringenden Empfehlung, sich frühzeitig eine Platzkarte zu besorgen, sonst endet der Versuch mit einer Stehpartie! Bei täglich 50 Verbindungen je Fahrtrichtung, großenteils mit Doppelzügen, kommen jährlich fast eine Milliarde Euro in die Kasse.

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Vor allem neue Bahnhöfe bräuchte das Land

Die Züge durchfahren die Bahnhöfe schnurgerade und mit unverminderter Geschwindigkeit, was bei traditionell gewachsenen Bahnhöfen vollkommen illusorisch wäre.

Die Züge, die hier anhalten, fahren frühzeitig in sehr sanften Bögen vom Durchfahrtgleis ab und halten an der Seite in gehörigem Abstand vom Durchfahrtgleis. Das ist vom Konzept her im Vergleich zu historisch gewachsenen Bahnhöfen ein Unterschied wie eine Ampelkreuzung gegenüber der Ausfahrt aus der Autobahn. Dabei setzt der Bremsvorgang gerade rechtzeitig ein, um den Zug unter vollem Gebrauch der Nutzbremsung auf den Punkt genau an der richtigen Stelle zum Stehen zu bringen – nicht früher und nicht später. Wenn ein solcher Doppelzug beispielsweise in Frankfurt Flughafen Fernbahnhof einfährt, kann der Führerstand am Beginn des Bahnsteigs noch mit gut 100 km/h hinein rasen. Dennoch hört man ausschließlich die hohen Summtöne der Umrichter und erst im allerletzten Moment vor dem Anhalten ein kurzes Quietschen der konventionellen Bremse. Ob die Bremsen eines solch modernen Zuges so schauerlich quietschen müssen, ist eine andere Frage, aber sei es drum. Der Zug hält kurz an und ist, sobald der Zugführer das Signal gibt, im Nu wieder auf und davon. Wenn der letzte Wagen den Bahnsteig verlässt, kann er gut und gern schon wieder 80 km/h schnell sein. Das richtige Konzept von Fahrzeug, Streckenführung und Bahnhof weist hier den Weg in die Zukunft – zu Gunsten der Energie-Effizienz und gleichzeitig im Sinne des Fahrgastes, der schnell bedient werden möchte. Versierte Stammkunden der DB wissen aus trauriger Erfahrung, wie viele Minuten ein Zug – auch ein ICE3 – vor der Einfahrt in einen »konventionellen« Bahnhof schon vor sich hin dümpelt und wie oft der Zug noch mit niedriger Geschwindigkeit Weichen überfahren und das Gleis wechseln muss, während die weniger erfahrenen Fahrgäste schon seit geraumer Zeit an den Türen zum Aussteigen bereit stehen und noch entsprechend oft durcheinander gewürfelt werden. Am »Kunstbahnhof« dagegen sind auch »BahnCard-100-Dauerfahrer« immer wieder frappiert, wie schnell man plötzlich aussteigen muss, wenn man nicht über das Ziel hinaus fahren möchte.

Bedauerlicher Weise gibt es bislang nur sehr wenige solcher Strecken, die ganz und gar auf die neuen Fahrzeuge abgestimmt sind und umgekehrt, denn hierbei handelt es sich um Mammut-Projekte. Bekanntlich arbeitet die DB AG zur Zeit heftig daran, dieses Angebot auszuweiten. Um in Deutschland auch die bestehenden Strecken etwas aufzupeppen und besser auszunutzen, wurden ergänzend die Neigezug-Triebwagen ICE-T entwickelt, die 7-teilige BR 411 und die 5-teilige BR 415, die mit ihrer Höchstgeschwindigkeit von 230 km/h gern als Kombipack mit zusammen 12 Wagen auftreten und das gleiche Ambiente wie die ICE3-Züge bieten.

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Regionalverkehr

Für den Nah- und Regionalverkehr gingen die entsprechenden Fahrzeuge der Baureihen 422 / 423 / 424 / 425 / 426 in Betrieb, die als Regional-Express ebenso wie als S-Bahn-Züge mit 140 km/h bzw. 160 km/h schon seit der »Expo 2000« ihren Dienst verrichten. Immer neue Züge (BR 442, BR 1440) kommen hinzu, auch befeuert durch das vermehrte Auftreten privater Anbieter, die oftmals andere Modelle einkaufen – die dann auch nicht in das Nummernsystem der DB passen. Nur die vollständigen UIC-Nummern müssen alle Fahrzeuge tragen.

Durch den ebenfalls auf viele Achsen verteilten Antrieb, somit sehr weit reichende Rückspeise-Möglichkeit und konsequenten Leichtbau wurde gleichzeitig das Angebot für den Fahrgast verbessert und der Energie-Verbrauch minimiert. Eine Einsparung des Energie-Verbrauchs von über 70% gegenüber den hierdurch abgelösten schweren Zügen mit Schaltwerksloks scheint durchaus möglich. Schon gegenüber dem Vorläufer-Modell, dem S-Bahn-Triebwagen der Baureihe 420, gibt die Bahn selbst in ihren Bahntech-Mitteilungen eine Einsparung von 56% an. Eine andere Quelle nennt 40%. Dabei wurden auch diese Triebwagen schon unter reichlichem Einsatz von Aluminium gebaut; nur arbeitet die dynamische Bremse dort noch auf Bremswiderstände. So viel relative Ersparnis auf einmal gibt es sonst kaum jemals. Nur der Ersatz von Glühbirnen durch Kompakt-Leuchtstofflampen und dann durch die LED-Leuchtmittel gibt ein einsames, leuchtendes Parallel-Beispiel ab – aber absolut gesehen auf sehr viel niedrigerem Niveau! Die Baureihen 403, 411, 415 und 422 bis 426 sind die ultimativen Züge und weisen hierzulande schon den Weg, wohin die Bahntechnik weltweit gehen sollte, wenn Energie eines Tages nicht nur teuer, sondern schlichtweg knapp wird. An den S-Bahn-Triebwagen der Baureihen 422 und 423 wurden schon 2013 im praktischen Betrieb 40,6% Rückspeisung gemessen.

Sowohl die Baureihen 401 und 402, die immerhin in 2011 eine Rückspeisung von 13% der aufgenommenen Energie berichteten, als auch beispielsweise die französischen TGV sind gegen die ICE3-Züge der BR 403 / 406 / 407 vom Konzept her schon veraltet; stellt doch derselbe Bericht für diese Baureihen nicht weniger als 17,4% Rückspeisung fest – und dies, während sie auf der Hochgeschwindigkeitsstrecke Frankfurt(M) - Köln selten halten, was das Sparpotenzial absolut schmälert, und mit sehr hoher Geschwindigkeit fahren, was den Energieverbrauch für die Luftreibung beträchtlich steigert und so das Sparpotenzial relativ noch einmal in den Keller zieht. Andererseits aber, heißt es in dem Bericht, sei die Strecke auch reich an Steigungen und Gefällen, an einer Stelle z. B. mit einem unmittelbaren Übergang von 40‰ Gefälle auf 40‰ Steigung. Selbst bei 300 km/h jedoch könne auf dem Gefälle nur die Hälfte der Hangabtriebskraft zum Vortrieb genutzt werden; der Rest werde über die Fahrmotoren aufgenommen und zurück gespeist! Dies deckt sich mit den Berechnungen zum Fernverkehr. Die Strecke ist also mit Verstand gebaut – auch mit den steilen Steigungen.

Während dessen jedoch wurden die ICE-Züge der ersten und der zweiten Generation für weitere 15 Dienstjahre komplett überholt. Solche Züge sind sehr teuer und müssen laufen und laufen und laufen, damit sich die Sache lohnt. 15 Millionen Kilometer (warum sagt eigentlich niemand »15 Gigameter«?) dürften sie bei der Ausmusterung nach mindestens 30 Jahren hinter sich haben. Eine Investitionspolitik »von der Hand in den Mund« wäre hier falscher als sonst irgendwo. Zum Glück sind die Weichen bei der DB AG heute richtig gestellt. Dass beispielsweise die Rückspeisefähigkeit bereits seit 30 Jahren in die Elektrolokomotiven eingebaut wird, auch wenn und obwohl sie vielleicht anfangs nur begrenzten Nutzen brachte und bringt, ist in Anbetracht der langen Nutzungsdauer dieser Maschinen genau das richtige Signal. Weitsichtiger geht es nun wirklich nicht mehr.

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Ausland

Nun hat Deutschland allerdings Glück im Unglück, dass seine Großstädte im Zweiten Weltkrieg weit gehend zerstört wurden. Dadurch konnte man fast überall bei Adam und Eva anfangen und Durchgangs-Bahnhöfe errichten. Auch die neue Hauptstadt hat ihre Teilung nun in jeder Hinsicht überwunden und endlich einen Hauptbahnhof erhalten, der zudem kein Kopfbahnhof ist. Ärgerlich ist nur die Berliner Stadtbahn. So kurvenreich ist diese nicht für ICE-Verkehr tauglich. Man musste sich aber am Machbaren orientieren. Dem Stuttgarter Kopfbahnhof geht es zur Zeit an den Kragen, und Frankfurt am Main leistet sich zusätzlich den Flughafenbahnhof als Durchgangs-Bahnhof.

Hingegen in London, Paris, Madrid, Barcelona, Mailand, Rom … – die Liste ließe sich beliebig fortsetzen – scheinen Besucher zwar willkommen. Eine reine Durchfahrt mit dem Zug aber ist völlig unmöglich. Fernbahnlinien kommen aus allen möglichen Richtungen und enden mehr oder weniger nahe am Zentrum – meist eher weniger.

Nun ist jedoch die Siedlungsstruktur in den meisten Ländern mit wenigen großen Metropolen und unbewohnten Flächen dazwischen anders. 10% aller Franzosen leben in ihrer Hauptstadt; in Deutschland sind es nur etwa 4%. Die Flächen zwischen den Ballungsräumen sind bei uns von einer Vielzahl mittlerer und kleiner Städte übersät. Das gibt dem Ausland mehr Raum für die Anwendung der Hochgeschwindigkeits-Bahnverbindungen. Spanien, Russland, China, Saudi-Arabien, die Türkei und viele andere bauen zur Zeit solche Strecken auf oder haben sie schon seit einigen Jahren in Betrieb. Dabei kommen zum Teil eigene Entwicklungen zum Einsatz (China), zum Teil werden die Züge aus Deutschland bezogen (die Siemens »Velaro« Familie, zu der auch die BR 403 gehört, läuft z. B. in Russland mit 10 Wagen und besonderer Ausstattung für sibirische Verhältnisse) – ganz davon abgesehen, dass die traditionellen Bahn-Nationen Frankreich und Japan über solche Bahnen schon deutlich länger verfügen als Deutschland.

Vielleicht ist im Vergleich dazu das neue deutsche Konzept mit Grüne-Wiese-»Kunstbahnhöfen« nicht nur praxisgerechter, sondern auch zukunftsfähiger, denn der Mensch von heute sieht sich nicht mehr mit der Frage konfrontiert, ob er mit der Bahn fährt oder sich ein Auto kauft, sondern fährt mit dem Auto zur Bahn. Parkplätze gibt es dort auf der Wiese, und sollte nun das Elektroauto trotz aller widrigen Umstände seinen Platz auf dem Markt finden, dann liegt er dort, direkt neben dem Fernbahnhof, denn bis dorthin könnten den Fahrgast auch die heute schon verfügbaren Akkumulatoren mit akzeptabler Geschwindigkeit und dem gebührenden Komfort bringen. Die Zukunft liegt im Verbund der Verkehrsmittel; dann hat auch das Elektromobil seinen Sinn und eine Chance. So machen es letztlich elektrische Bahnen möglich, dass das Elektroauto seinen Sinn und Zweck bekommt. Strom macht mobil!

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Hochgeschwindigkeitszug oder schnelles Reisen?

Genau hier setzen die Kritiker des Hochgeschwindigkeitsverkehrs an, dass ein schnelles oder superschnelles Fahrzeug gar nichts hilft, wenn es nicht auf speziell hierauf abgestimmten Fahrwegen verkehrt – und damit haben sie Recht. Andere Länder hätten ein Hochgeschwindigkeitsnetz, wird dann moniert, aber Deutschland habe hier und da einmal ein paar Einsprengsel von Hochgeschwindigkeitsstrecken. Nun ist allerdings zum einen Rom auch nicht an einem Tag erbaut worden und der Konflikt zwischen Umweltschutzgruppen, die den Ausbau des Bahnverkehrs fordern, und Umweltschutzgruppen, die ihn jeweils im konkreten Fall verhindern wollen, nirgends so scharf. Des Weiteren findet man aber auch kaum eine Region auf der Welt, die eine relativ hohe Bevölkerungsdichte mit so relativ homogener Verteilung statt Konzentration auf eine oder wenige Metropolen aufweist, so dass es selten lange dauert, bis man wieder einen Bahnhof antrifft, an dem zu halten für den Schnellzug eben doch lohnt. Wo diese Struktur mehr oder weniger durchbrochen wird, vorzugsweise in Ostdeutschland, bewahrheitet sich allerdings die Erkenntnis. So fuhr einst der IC 2861 von Köln nach Berlin den 241 km langen Streckenabschnitt von Hannover bis Spandau ohne Halt fahrplanmäßig in gerade mal 1:23 h. Ein Zug mit einer höchstzulässigen Geschwindigkeit von 200 km/h erreicht hier also einen Netto-Durchschnitt ohne Einrechnung der Aufenthalte von nicht weniger als 174 km/h, also 87% der Höchstgeschwindigkeit (Tabelle 4)! Der Bruttowert über den gesamten Zuglauf liegt dagegen nur bei 120 km/h – oder was heißt schon »nur«? Der ICE 516 von München nach Dortmund brachte es auf der Hochgeschwindigkeitsstrecke zwischen Frankfurt Flughafen und Siegburg / Bonn auf fahrplanmäßige 227 km/h, landet aber im Gesamtschnitt über die 697 km lange Strecke bei nur 116 km/h, also weniger als der IC und nur 35% seiner zulässigen Höchstgeschwindigkeit (Tabelle 5)!

Tabelle 4
Tabelle 4: Dieser IC-Zug fährt 241 km seiner fahrplanmäßigen Strecke mit einer fahrplanmäßigen Durchschnittsgeschwindigkeit von 87% seiner höchstzulässigen Geschwindigkeit

Es stimmt also: Die Strecke macht’s, nicht der Zug. Was zu beweisen war. Folgerichtig haben die Nachfolge-Modelle des ICE3 eine etwas moderatere Höchstgeschwindigkeit. Die Rekorde sind gejagt; jetzt kann man sich darum kümmern, den praktischen Nutzwert zu optimieren. Die neue aufgepeppte Version des ICE3, die 2013 in Betrieb gegangene BR 407, die mit verbesserten Wirkungsgraden, niedrigerem CW-Wert und etwas weniger Masse – mithin also nochmals deutlich gesenktem Energieverbrauch – aufwarten konnte, weist eine höchstzulässige Geschwindigkeit von »nur noch« 320 km/h auf. Am Konzept an sich gab es keine wesentlichen Änderungen.

Dann war es Zeit, die recht alten IC-Reisezugwagen zu ersetzen. Unter dem Arbeitsnamen »ICx« wurde ein nun wieder modular aufgebauter Triebwagenzug entwickelt. Hier lassen sich motorisierte »Powercars« mit Laufwagen flexibel kombinieren. Als der Zug dann 2017 mit den Baureihennummern 412 bzw. 812 den Betrieb aufnahm, hieß er aber überraschender Weise »ICE4«. Man darf argwöhnen, dass er sich berechtigt fühlt, unter der Bezeichnung »ICE« höhere Fahrpreise zu erheben. Die Höchstgeschwindigkeit liegt »nur noch« bei 250 km/h. Dennoch soll er auch auf der Hochgeschwindigkeitsstrecke zwischen Köln und Frankfurt zum Einsatz kommen – die bis dato allein den Baureihen 403 und 406 vorbehalten ist. Vorerst sind 7-teilige, 12-teilige und 13-teilige Garnituren unterwegs.

Für den IC-Verkehr nahmen während dessen neue Doppelstockwagen den Verkehr auf. Sie unterscheiden sich äußerlich nur in der Farbe von den sehr verbreiteten Regionalzugwagen. Die Innen-Einrichtung wurde etwas aufgepeppt, doch sind diese Wagen wie jene nur für 160 km/h zugelassen. Eine Aufwertung mit dem Pinsel? Wenn das so weiter geht, sehen wir demnächst Straßenbahnen in ICE-Farben in unseren Städten, die nur mit Fernverkehrs-Fahrscheinen benutzt werden dürfen. Allerdings hat sich auch durch diese Umstellung z. B. die über 7 Stunden in Anspruch nehmende Direkt-Verbindung von Dresden nach Köln gegenüber den alten, 200 km/h schnellen IC-Zügen um nur 10 Minuten verlängert. Alles ist relativ.

Tabelle 5
Tabelle 5: Dieser ICE-Zug fährt im gesamten Verlauf seiner fahrplanmäßigen Strecke nur mit einer fahrplanmäßigen Durchschnittsgeschwindigkeit von 35% seiner höchstzulässigen Geschwindigkeit