Triebköpfe der Baureihe 401 des Hochgeschwindigkeitszuges ICE für die Deutsche Bundesbahn

Der Intercity Expreß (ICE) besitzt eine moderne elektrische Antriebsausrüstung mit Drehstrom-Asynchronmotoren. Die Fahrmotoren werden über statische Umrichter, bestehend aus den Komponenten Netzstromrichter (Vierquadrantensteller), Spannungszwischenkreis und Maschinenstromrichter (Pulswechselrichter), mit der notwendigen Energie versorgt. Durch die Umrichteranlage wird ein Betrieb in 2 Energierichtungen ohne Umschalten (Fahrbetrieb, Netzbremsbetrieb) mit geringen Netzrückwirkungen (hoher Leistungsfaktor, geringer Störstrom) ermöglicht. Das für den Betrieb notwendige, in Spannung und Frequenz veränderliche Dreiphasensystem wird mit Hilfe des Unterschwingverfahrens im Maschinenstromrichter erzeugt.

Die elektronischen Steuer- und Regeleinrichtungen sind weitgehend in Mikrorechnertechnik aufgebaut. Lichtwellenleiter gewährleisten eine sichere und schnelle Datenübertragung zwischen den einzelnen Fahrzeugteilen.

Das Hilfsbetriebenetz besteht aus 3 statischen Hilfsbetriebeumrichtern zur Speisung der Drehstrom-Asynchronmotoren für Lüfter, Ölpumpen und Luftpresser.

Entwicklung und Lieferung der elektrischen Ausrüstung der Triebköpfe:

• AEG, Berlin;
• ABB Henschel, Mannheim;
• Siemens AG, Erlangen

Entwicklung und Lieferung des mechanischen Teils der Triebköpfe:

• Krauss Maffei, München
• Krupp Industrietechnik, Essen
• ABB Henschel, Kassel

Literatur:

• Falk,P., Lößel.W., Winden, R.: Die elektrische Ausrüstung der ICE-Triebköpfe, EB-Elektrische Bahnen, 83. Jahrgang (1985), Heft 10, Seite 319-334
• Kurz.H.: IC-Express-Gesamtkönzeption und Stand der Entwicklung, ETR-Eisenbahntechnische Rundschau, Band 36 (1987), Nr. 7/8, Seite 453-458
• Kurz.H.: Der IC-Express -Von der Entwicklung zur Fertigung, ETR-Eisenbahntechnische Rundschau, Band 37 (1988), Nr. 5/6, Seite 305-310
• Gedeon.G., Klausecker, K., Lang.W.: Mikrocomputer-Antriebssteuerung für ICE, EB-Elektrische Bahnen, 86. Jahrgang (1988), Heft 7

1. Geräteanordnung IC Expreß

2. Übersichtsschaltplan der Leistungskreise (Links: Stromrichter in Thyristortechnik; rechts Traktionsstromrichter in GTO-Technik).

3. Zug- und Bremskraftdiagramm für2Triebköpfe

Der ölgekühlte Transformator (Bild 4) besitzt eine Wicklungsisolierung aus hochwärmebeständigen Materialien (Nomex).

Der Hochspannungsanschluß ist steckbar ausgeführt. Zusätzlich sind 2 Saugkreisdrosseln eingebaut.

Die ersten 40 Triebköpfe Baureihe 401 (ICE) werden mit ölgekühlten Traktionsstromrichtern (4 gleiche Schränke je Triebkopf) ausgerüstet. Die weiteren 42 Triebköpfe erhalten Stromrichter in GTO-Technik und Siedebadkühlung. Bild 5 zeigt die Ausrüstung für ein Drehgestell, bestehend aus dem Schrank mit den GTO-Modulen (rechts) und dem Schrank mit den Stützkondensatoren des Zwischenkreises (links).

Der fremdbelüftete 4-polige Drehstrom-Asynchronmotor (Bild 6) besitzt einen Käfigläufer aus Kupferstäben mit Trapezquerschnitt. Die Eisenpaketlänge des Ständers beträgt 480 mm, der Bohrungsdurchmesser 400 mm.

Der Antrieb (Bild 7) besteht im wesentlichen aus einem Getriebe mit Zwischenrad und Getriebekasten, Tragarm, Bremshohlwelle mit Bremsscheiben und Gummigelenk-Kardan.

Das Drehmoment des Fahrmotors wird einseitig auf eine Radscheibe übertragen.

Die Getriebeübersetzung wurde beim Serientriebkopf auf 2,586 festgesetzt.

Der Einheitsführerstand (Bild 8) wurde der besonderen Kopfform des ICE-Triebkopfes angepaßt. Es kann sowohl Zugkraft- als auch geschwindigkeitsgeregelt gefahren werden. Mit dem Bremssteller wird ein zentraler Sollwert für die drei Bremssysteme vorgegeben.

Das LZB-80 Fahrzeuggerät (Bild 10) ist in Mikrorechnertechnik (3 Rechner) aufgebaut. Die Indusi-Funktion ist in der LZB integriert.

Die elektronischen Einrichtungen der Zugsteuerung sind im Schrank 13 untergebracht.

Die Datenübertragung von der zentralen Zugsteuerung zu den elektrischen Einrichtungen im Zugverband erfolgt über ein Lichtwellenleitersystem.

Die Antriebssteuerung in Mikrorechnertechnik System SIBAS® 16 ist in den Schränken 11 bzw. 12 (Bild 11) eingebaut. Sie übernimmt die Steuerung und Regelung für die Drehgestelle 1 bzw. 2; die benötigten Stromversorgungseinrichtungen sind mit in den Schränken angeordnet.

Drei Hilfsbetriebeumrichter (Bild 12) mit einer max. Leistung von je 65 kVA stellen das zur Speisung der Drehstrom-Hilfsbetriebe benötigte 3-Phasen-System zur Verfügung. Die leistungsstarken Ölkühler- und Fahrmotorlüfter werden, abhängig von den aktuellen Kühlleistungsanforderungen, drehzahlgeregelt betrieben; Spannung 0...440V, Frequenz 0...60Hz. Die übrigen Hilfsbetriebemotoren werden mit konstanter Spannung 440V und Frequenz 60Hz gespeist.

Der einpolige Vakuum-Leistungsschalter (Bild 9) wurde ebenso wie die übrigen Teile der Hochspannungsausrüstung (mit Ausnahme des Stromabnehmers) im Maschinenraum untergebracht. Er besitzt einen elektrischen Motorspeicherantrieb und kann Nenn-Kurzschlußströme bis 25kA abschalten. Die Vakuumschaltröhre, die einen sehr kurzen Schaltweg besitzt, ist wartungsfrei und hat eine lange Lebensdauer.

Die hochspannungsseitig angeordnete Netzfilterdrossel (Bild 13) vermindert weitgehend die Oberschwingungen, die durch das Takten der Netzstromrichter entstehen. Die Drossel hat eine Induktivität von 12mH und kann einen Dauerstrom von 350A aufnehmen.