Können Störungen im Bahnbetrieb erkannt werden, bevor sie auftreten?

14. September 2022 | Lesezeit: ca. 2 Minuten

Straßenbahnen, Fernzüge und der Güterverkehr benötigen sichere Antriebssysteme und zuverlässige elektrische Speicher für einen reibungslosen Betrieb. Um eine hohe Verfügbarkeit im Bahnverkehr sicherzustellen, müssen Störungen so früh wie möglich erkannt und behoben werden.

Welchen Vorteil bieten Züge mit ungeerdeten Stromnetzen?

Die elektrischen Verbraucher in Schienenfahrzeugen sollten meist nicht abgeschaltet werden und deshalb werden in Schienenfahrzeugen häufig ungeerdete elektrische Netze (IT-System) eingesetzt. Damit können Systeme bei Isolationsfehlern weiterbetrieben werden, da dank des Wegfalls der Erdung der erste Fehlerstrom in der Regel keine gefährliche Höhe erreicht. Statt dem Auslösen des Leitungsschutzschalters (und einem entsprechenden Stromausfall), kann ein Alarm gemeldet werden. Die notwendige Wartung kann so bald wie möglich eingeplant werden, bevor die Störung weitere Probleme verursacht und gleichzeitig bleibt das Fahrzeug in Betrieb.

Eine zweite Störung im selben System ändert jedoch die Situation, da der Fehlerstrom nun eine Höhe erreichen kann, bei der er Schäden oder Brandgefahren verursachen könnte. Es ist also sehr wichtig, die erste Störung schnell zu erkennen und zu beheben, solange das System noch in Betrieb ist.

Neben dem Bahnbereich nutzen auch andere wichtige Bereiche, wie etwa medizinische und industrielle Einrichtungen, ungeerdete Systeme immer dann, wenn ungeplante Abschaltungen oder Ausfälle die Sicherheit gefährden und zu Geldstrafen und Imageschäden führen können.

Exkurs:

Wofür eignen sich ungeerdete Systeme (IT-Systeme)?

Ungeerdete Systeme (IT-Systeme) werden insbesondere bei Anlagen verwendet, bei denen die Ausfallsicherheit den höchsten Stellenwert hat. Das können beispielsweise Operationsräume oder chemische Industrieanlagen sein, bei denen ein Ausfall der Anlage einen großen Personenschaden und/oder monetären Schaden verursachen kann.

In einem IT-System sind alle aktiven Leiter von Erde isoliert. Somit fließt im Falle eines Körper- oder Erdschlusses lediglich ein geringer Fehlerstrom. Durch diesen geringen Fehlerstrom führt ein erster Isolationsfehler nicht zur Abschaltung des Systems.

Vergleich zum geerdeten System (TN-Systeme)

In einem geerdeten System (TN-System) sind ein oder mehrere Punkte eines Netzes oder einer elektrischen Anlage zum Zwecke der elektrischen Sicherheit mit Erde verbunden. Tritt ein zu hoher Fehlerstrom auf, wird der Strom durch eine Sicherung gekappt. Das führt zum Schutz von Mensch und Maschine zur Abschaltung der Anlage.

Wie funktioniert die Isolationsüberwachung auf der Schiene?

Nachhaltige Antriebe in Schienenfahrzeugen, aber auch umfangreicher werdende Schieneninfrastruktur machen elektrische Netze noch komplexer und störungsanfälliger. Echtzeit-Informationen über deren Zustand erlauben es, mögliche Gefahren so schnell wie möglich zu erkennen und zu beheben. Eine Lösung hierfür ist die kontinuierliche Überwachung mit einem Isolationsüberwachungsgerät (IMD). Dieses kann kritische Werte erfassen und die bevorstehende Probleme anzeigen, noch bevor ein Alarm ausgegeben wird. So wird eine Echtzeitkontrolle des Systemzustands ermöglicht und Korrekturen können durchgeführt werden, noch bevor Störungen kritisch werden. Dies verringert ungeplante Ausfallzeiten und sorgt für eine hohe Anlagenverfügbarkeit.

Die Aufrechterhaltung des Betriebs von ungeerdeten Systemen nach einem Isolationsfehler erfordert eine umfassende Suche nach dem Ort und der Ursache. Dieses Problem löst der Einsatz von Isolationsfehlersuchsystemen (IFLS), welche die technische Ortung von Störungen während des normalen Betriebs und ohne Unterbrechung der Stromversorgung ermöglichen. In Zügen, die mit einem IFLS ausgestattet sind, kann der Ortungsprozess unmittelbar nach Auftreten einer Störung beginnen.

Fazit

Gerade für Schienenfahrzeuge mit hohen Betriebsanforderungen gilt: Es gibt kaum ein langfristig fehlerfreies elektrisches Netz. Ein effektives System zur Störungserkennung und -ortung ist jedoch die bestmögliche Lösung für weniger Ausfallzeiten und die dauerhafte Verfügbarkeit wichtiger Anlagen.