| GTW 2/6 -
eine moderne doppelte "Rowan-Komposition" als "Low Cost - Low Floor - Light
Rail Vehicle" (Teil IV) von Hans Streiff, SEAK, Dipl. El.-Ing. ETHZ, CH-Nussbaumen |
Antriebseinheit und
Leistungselektronik Inbetriebsetzungen Nachfrage nach schienengebundenen Leichttriebwagen Verbreitung
und Hersteller Wagenbauliche Teile GTW 2/6 - Teil III (vorherige Seite)
|
| Antriebseinheit und Leistungselektronik |
| Wegen der einheitlichen Reserveteilhaltung für bereits bestehende
Triebfahrzeuge besitzen die mit Gleichstrom betriebenen Meterspur-Doppelgelenktriebwagen
wassergekühlte Ventilsätze mit GTO-Schaltelementen ("Gate-turn-off"-, d.h.
abschaltbare Thyristoren). In zwei Ventilsätzen erzeugen total drei Phasenbausteine aus
der Gleichspannung die für die Drehstromfahrmotoren benötigte veränderlichen
Dreiphasenwechselspannung bei variabler Speisefrequenz, währenddem ein vierter
Phasenbaustein in gleicher Funktion als Bremssteller bei allfälligem
Widerstandsbremsbetrieb sowie alternativ als Momentanüberspannungsbegrenzer unter
Mitbenützung des Bremswiderstandes dient. Der Antriebsstromrichter speist die beiden
vierpoligen, fremdbelüfteten Fahrmotoren ab gemeinsamer Sammelschiene. Mit der Wahl von
GTO-Phasenbausteinen im Antriebsumrichter liegt -- obwohl bereits mit Wasser- statt
Ölkühlung ausgestattet -- für Neubau-Triebfahrzeuge eine der letzten Anwendungen der
für das Baukonzept "Lokomotive 2000" entwickelten modularen Umrichtergeneration
vor.
Bei den erstmals für Einphasenwechselstrombetrieb vorgesehenen Normalspur-Doppelgelenktriebwagen kommen Umrichter aus der zukunftsgerichteten, höchsten Anforderungen genügenden MPC-Produktefamilie ("Modul Power Converter") mit IGBT-Schaltelementen ("Insulated Gate Bipolar Transistor", abschaltbarer Leistungstransistor) zur Anwendung. Der modular aufgebaute Umrichter mit wirksamer Wasserkühlung setzt sich aus sieben Phasenbausteinen und einem Momentanüberspannungsbegrenzer (MUB) zusammen. Letzterer schützt den Umrichter bei aussergewöhnlichen Schaltungsabläufen und entlädt die im Kondensator geladene Zwischenkreisenergie über einen MUB-Widerstand. Von den sieben Phasenbausteinen übernehmen drei die Erzeugung der veränderlichen Dreiphasenwechselspannung bei variabler Speisefrequenz für den Drehstromantrieb, die restlichen vier bilden den Netzstromrichter mit der zweiphasigen Anschaltung der beiden Transformator-Sekundärwicklungen an den Gleichspannungs-Zwischenkreis. Der gesamte Umrichter befindet sich zusammen mit Zwischenkreis- und Saugkreis-Kondensatoren in einem Stromrichterblock. Die Saugkreisdrosselspule ist im Transformatorkessel untergebracht. Der Antriebsstromrichter speist die beiden sechspoligen, mantelbelüfteten Fahrmotoren ab gemeinsamer Sammelschiene. Bei den für dieselelektrischen Betrieb vorgesehenen Normalspur-Triebwagen, deren Antriebseinheit sich im Wesentlichen auf den dreiphasigen Antriebswechselrichter beschränkt, enthalten die Ventilsätze luftgekühlte ICDN-Schaltelemente mit gleichen Schaltfunktionen wie die wassergekühlten IGBT-Elemente. Wie beim Gleichstrom-Triebwagen erzeugen total drei Phasenbausteine aus der Gleichspannung die für die Drehstromfahrmotoren benötigte veränderlichen Dreiphasenwechselspannung bei variabler Speisefrequenz, währenddem ein vierter Phasenbaustein in gleicher Funktion als Bremssteller beim Widerstandsbremsbetrieb sowie alternativ als Momentanüberspannungsbegrenzer unter Mitbenützung des Bremswiderstandes dient.
|
 Motorwagen
zum Doppelgelenktriebwagen ABe 526 der MThB mit Blick auf die
"Umrichterseite" bei entfernten Seitenwandverschalungen. Das Apparategerüst in
der Mitte ist Teil des Stromrichterblockes mit der rückseitigen Abdeckung der
Starkstromverbindungen. Links unten befindet sich die Fahrzeugbatterie (auf einem Auszug);
darüber ist der Hilfsbetriebeblock angeordnet. Den rechten Teil nimmt der Kühlturm ein.Foto: ABB Archiv |
| Hilfsbetriebe |
Obwohl ein kostengünstiges Fahrzeugkonzept für den GTW 2/6
anzustreben war, sind Hilfsbetriebe in einer sehr kompakten Bauweise zur Unterstützung
der Antriebseinheit unumgänglich. Bei den elektrischen Triebwagen zählen dazu folgende
Komponenten:
Die Versorgung der Hilfsbetriebemaschinen sowie der Komforteinrichtungen mit Drehstrom von 3 x 400 Volt bei einer festen Frequenz von 50 Hertz sowie die Batterieladung mit Gleichstrom von 42 Volt ist einem Bordnetzumrichter übertragen. Dieser liefert mittels eines wassergekühlten IGBT-Wechselrichters und eines Ausgangsfilters eine sinusförmige Dreiphasenspannung. Zur Kostenoptimierung findet keine Veränderung der Lüfterdrehzahl durch Spannungs- und Frequenzregelung am Bordnetzumrichter-Ausgang statt. Die in den Stützwagen angespeisten Komforteinrichtungen sowie die Batterieladung sind über Isoliertransformatoren mit dem Bordnetz des Motorwagens verbunden. Bei den Normalspur-Doppelgelenktriebwagen speist der Bordnetzumrichter die Drehstrom-Sammelschiene für 400 Volt / 50 Hertz zur Versorgung von Lüftungs- und Klimaanlagen in Steuerwagen über die Vielfachsteuerkupplung. Der Lüfter entnimmt die Lühlluft dem Dachraum des Motorwagens, der mit geeigneten Lufteintrittsfiltern bestückt ist. Bei den dieselelektrischen Triebwagen umfassen die Hilfsbetriebe die nachstehenden Komponenten:
|
Foto: ABB Archiv |
| Komforteinrichtungen |
| Die Komforteinrichtungen in den Stützwagen sind für den
Führerraum und das Reisendenabteil unterschiedlich gehalten. Als ständig belegter
Arbeitsplatz wird die Luft des Führerraumes durch eine kompakte Vollklimaanlage Bauart
Hagenuk-Faiveley nach den Wünschen des Fahrers konditioniert. Für die Heizperiode
ergänzen Konvektionsheizkörper die Klimaanlage. Im Gegensatz dazu stehen die
Reisendenabteile unter der Einwirkung eines rechnergesteuerten
Luftaufbereitungsaggregates, das auf dem Wagendach aufgesetzt ist und je nach
Temperaturverhältnisse und Fahrzeugeinsatz im Frischluft-, Mischluft- oder Umluftbetrieb
läuft. Mit je zwei Motorlüftern, Umluftklappen und Heizregistern lässt sich, obwohl der
Fahrgastraum durch keinerlei Abteiltüren geteilt ist, eine raumselektive Luftaufbereitung
erreichen. Diese kann wünschbar sein, weil der in Abteilmitte befindliche
Einstiegsbereich mit einem eigenen Warmluftvorhang abgeschirmt wird. Die Luftaufbereitung
wird während der Heizperiode durch Konvektionsheizkörper unterstützt. Bei den
dieselelektrischen Normalspur-Triebwagen ist das Luftaufbereitungsaggregat um eine
Kühleinrichtung erweitert, womit die Reisendenabteile ebenfalls vollklimatisiert sind.
Die Lüftermotoren zusammen mit den Heizregistern sowie die
Führerraum-Frontscheibenheizung sind an das 400 Volt / 50 Hertz-Bordnetz angeschlossen.
Die Heizkörper liegen an der Zugsammelschiene.
|
| Energieversorgung |
Die Energieversorgung der Antriebs- und Bordnetzstromkreise von der Fahrleitung aus direkt mit der Netzgleichspannung erfolgt bei den Gleichstrom-Doppelgelenktriebwagen über einen Einholm-Stromabnehmer und den als Fahrzeug-Schutzschalter dienenden Gleichstromschnellschalter. Die Antriebsstromkreise haben einen eigenen als Linienschütz wirkenden Hauptschalter. Bei den Wechselstrom-Doppelgelenktriebwagen übernimmt der Transformator, dessen Primärwicklung über den als Hauptschalter wirkenden Vakkumschnellschalter und den Einholm-Stromabnehmer an der Einphasenwechselstrom-Fahrleitung liegt, die spannungsgerechte Energieversorgung der einzelnen Verbraucher. Von den fünf unabhängigen Sekundärwicklungen sind zwei mit den vier Phasenbausteinen des Netzstromrichters der Antriebseinheit verbunden, je eine weitere speist den Bordnetzumrichter zur Versorgung der Hilfsbetriebe, der Komforteinrichtungen und die dreiphasige Zugsammelschiene sowie einen Filterkreis zur Störstrombegrenzung und die fünfte, über Erdungsbürsten an Masse liegende, speist die einphasige Zugsammelschiene für die Mitführung von Steuer- und Beiwagen. Im Ölkessel des mit künstlicher Ölumwälzung und -kühlung versehenen Transformators befindet sich auch die den Netzstromrichter unterstützende Saugkreis-Drosselspule. Da sowohl auf der MThB-Strecke Wil - Kreuzlingen als auch auf der von den SBB an die MThB abgetretenen Strecke Schaffhausen - Romanshorn und weiter bis Rorschach die Fahrleitungsanlagen mit den nach DB-Norm gebauten Stromabnehmern befahrbar sind, tragen die Einholm-Stromabnehmer der Normalspur-Triebwagen eine 1950 mm breite Flachfederwippe, die bei Einsatz auf SBB- und BT-Strecken gegen eine SBB-Wippe auszutauschen ist.
|
 Motorwagen zum Doppelgelenktriebwagen ABe 526 der MThB mit
Blick auf die "Transformatorseite" bei entfernten Seitenwandverschalungen. In
der Mitte steht der Ölkessel für den Transformator und die Glättungsdrosslspule. Links
davon sind das Kompressoraggregat (auf einem Auszug), die Pneumatiktafel und
Vorratsluftbehälter untergebracht. Der verbleibende Raum rechts nimmt den
Steuerstromblock mit Fahrzeugleitgerät auf.Foto: ABB Archiv |
| Beim
dieselelektrischen Antrieb liefert ein aufgeladener, 12-zylindriger Viertakt-Dieselmotor
in V-Anordnung mit Ladeluftkühlung Typ 12 V 183 TD 13 aus der
Baureihe der MTU die Antriebs- und Bordnetzenergie. Der für eine Dauerleistung von 540
Kilowatt bei einer Drehzahl von 2100 Umdrehungen/Minute ausgelegte, wassergekühlte
Dieselmotor treibt einen bürstenlosen Drehstrom-Synchron-Generator an, der mit einem
Flansch direkt mit dem Dieselmotor gekuppelt ist. Die gesamte Dieselmotor-Generator-Gruppe
lässt sich als Block durch die Seitenwandklappen des Motorwagens ein- und ausbauen. Eine
dreiphasige, ungesteuerte Gleichrichterbrücke verbindet den Drehstrom-Generator mit dem
Gleichspannungs-Zwischenkreis. Der Dieselmotor treibt mechanisch den daran angebauten
Beleuchtungsgenerator für das 24-Volt-Bordnetz sowie über eine Kupplungswelle die
geregelte Hydrostatikpumpe für den hydrostatischen Antrieb der Hilfsbetriebe an. Eine
Blei-Akkumulatoren-Starterbatterie mit einer Nennkapazität von 420 Ampèrestunden ist in
der Lage, die Diesel-Generatorgruppe elektrisch zu starten, aber auch bei stehender Gruppe
die Energieversorgung des 24-Volt-Bordnetzes zu übernehmen.
|
Foto: ABB Archiv |
|
© 1999 by Hans Streiff/SEAK, CH-Nussbaumen |
