Modelbautechnik - Die elektrische Oberleitung auf der Modellbahn - Teil 1
     


Modellbautechnik

Die elektrische Oberleitung auf der Modellbahnanlage

Teil: 1



Inhaltsverzeichnis von Teil 1

Einleitung

Geschichte der Oberleitung

Funktion der Oberleitung

Die Stromversorgung der Oberleitung

Bestandteile und Konstruktion der Oberleitung




Einleitung
Eine Modelleisenbahn auf dem Elektrolok fahren und deren Pantographen wie ein böser Finger nach oben ragen - ohne Bezug auf eine Oberleitung ist ein schrecklicher Anblick. Modelleisenbahner die Elloks auf ihrer Anlage fahren lassen wollen, sollten sich deshalb frühzeitig - am besten schon beim Anlagenbau - mit der Einrichtung einer Oberleitung befassen. Nichts ist schlimmer für ein Modellbahnerauge, als wenn eine Ellok ohne Oberleitung über die Streckengleise fährt. Für Teppichbahner ist das hinnehmbar, für einen echten Modellbahner nicht.
Mit dem nachfolgenden Aufsatz wollen wir euch dazu animieren euch mit dem Thema Oberleitung näher zu beschäftigen. Wir werden euch über die Geschichte, die Technik, die Bestandteile der Oberleitung und in einem weiteren Beitrag über die Planung und Ausführung einer Modellbahnoberleitung informieren. Ihr werdet sehen, dass die elektrische Zugoberleitung eine interessante Technik darstellt, in der viel Innovation und Entwicklungsarbeit von Technikern und Ingenieuren steckt.

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Geschichte der Oberleitung
Werner Siemens präsentierte im Jahre 1879 in Berlin seine erste elektrisch betriebene Lok. Der Motor der Maschine arbeitete mit Gleichstrom. Der Fahrstrom wurde durch die Fahrschienen abgenommen. Allerdings war dieses Lok nicht für den Eisenbahnbetrieb gedacht, sondern für den Bergbau. Hier sollte diese Maschine als Grubenbahn ihren Dienst versehen. In der Folgezeit wurden erste Straßenbahnen mit diesem Prinzip um das Jahr 1881 gebaut. Allerdings barg dieser Bauweise die Gefahr von Stromschlägen beim Überschreiten der Gleise. Deshalb dauerte es auch nicht lange bis die Stromaufnahme von der Erde in die Luft verlegt wurde.
Der elektrischer Eisenbahnbetrieb für Personen- und Güterverkehr begann 1895 und zwar nicht in Deutschland – wo der Erfinder war – sondern in den USA. In den USA waren zu dieser Zeit Oberleitungen bereits gebaut worden.
Ab dem Jahre 1904 wurde in Österreich mit der Stubaitalbahn der Einphasen-Wechselstrom für den Bahnbetrieb eingeführt. Ein Fahrdraht reichte hier aus, genauso wie bei den Gleichstrombahnen.
Allerdings waren noch zahlreiche Schritte zu einer Oberleitung, wie wir sie heute kennen, erforderlich.
Im Jahre 1921 wurde in Deutschland vom Reichsverkehrsministerium ein Fahrleitungsausschuss ins Leben gerufen, der eine Vereinfachung der bereits vorhandenen Fahrleitungsbauarten der großen Elektrofirmen vornehmen sollte. Ziel war es die Oberleitungstechnik zu vereinfachen.
Im Jahre 1922 wurde zwischen Freilassing und Bad Reichenhall eine bestehende Oberleitungsanlage, gebaut von AEG, nach den Vereinfachungsvorgaben umgebaut. Das Ergebnis war einheitlicher Aufbau eines Kettenwerkes. Die Ausgangslage bei diesem Einheitskettenwerk war vor allem, die nachgespannte AEG-Fahrleitung. Dabei verzichtet man auf die Nachspannung des Tragseiles und das Beiseil am Stützpunkt . Um aber in Feldmitte eine übermäßige Schrägstellung der Hänger, durch die Längenausdehnung des Fahrdrahtes zu vermeiden, griff man hier mit dem Läuferdreieck zurück.

Geschichte der Oberleitung
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In der ersten Stufe der Vereinfachung wurden folgende Grundsätze festgelegt:
    • Kettenwerk mit festen Tragseil, nachgespannten Fahrdraht und Hängerseilen
    • Läuferdreiecken in Feldmitte gegen Hängerschrägstellung
    • Einzelstützpunkte auf ein- und zweigleisigen Strecken
    • Einsatz der Querseilaufhängung auf Bahnhöfen
    • Ermöglichung der Nachspannungen auf der freien Strecke zweifeldrig
    • Beibehaltung der einfeldrigen Streckentrennung mit Abspannjochen
    • bei Neubau in Mittel- und Südeutschland: Sehkeile zur Verbesserung der Signalsicht
    • bei Neubau in Schlesien: zweigleisige Ausleger zwischen Vor- und Hauptsignal zur Verbesserung der Signalsicht
Bei neu zu elektrifizierenden Strecken kamen diese ersten Vereinfachungsgrundsätze an 1922 in Mitteldeutschland, 1923 in Schlesien , 1924 in Hamburg 1924, 1925 in Bayern.
Obwohl es bei der Ausführung der Stützpunkte und bei der Systemhöhe regionale Unterschiede gab, wurde immer die Leitung als Einheitsfahrleitung bezeichnet.

Einheitsfahrleitung
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Erst Ende der 1920er Jahre vereinheitlichte sich das Einheitskettenwerk. Mit der Ausgabe der Fahrleitungsvorschriften von 1931 wird auch die Grundlage eines einheitlichen Zeichnungswerkes "Esz = Elektrischer Zugbetrieb, Streckenausrüstung, Zeichungen" gelegt. Auf dieser Basis wurde die Einheitsfahrleitung bei Neuelektrifizierungen bis nach dem zweiten Weltkrieg gebaut.

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Funktion der Oberleitung
Die Oberleitung führt bei der großen Eisenbahn, den elektrisch angetriebenen Triebfahrzeugen, die erforderliche Energie extern zu. Die Oberleitung selbst wird mit Strom aus einem Kraftwerk versorgt. Auf den elektrischen Triebfahrzeugen befinden sich Stromabnehmer sog. Pantographen, die in Kontakt mit der Oberleitung stehen. Die Lok entnimmt den Strom von der Oberleitung über diese Pantographen. Dieser Strom wird über Trafos im Innern der Lok so umgewandelt, dass die Elektromotoren der Lok damit betrieben werden können. Der Stromkreis wird über die Schienen als Rückleiter wieder geschlossen.
Die Pantographen einer Ellok müssen bestimmte Normen erfüllen. Gegebenenfalls sind auf den Lok, die international unterwegs sind unterschiedliche Stromabnehmer montiert (z.B. einer für Deutschland und Österreich; ein zweiter für die Schweiz).
Oberleitungen von Hochgeschwindigkeitsstrecken sind wegen der mechanischen Belastungen nicht nur konstruktiv anders gestaltet als jene an herkömmlichen Bahnanlagen. Sie bestehen - wegen der hohen Fahrgeschwindigkeit der Loks - aus einer speziellen Legierung. Diese sorgt für besseren Kontakt und verringert somit Spannungsabrisse zwischen Fahrdraht und Stromabnehmer. Dadurch sind Geschwindigkeiten bis 350 km/h im Regelbetrieb problemlos möglich.

Funktion der Oberleitung
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Die Stromversorgung der Oberleitung
Die Oberleitung muss natürlich mit elektrische Energie versorgt werden, um einer Lok den entsprechenden Strom abgeben zu können. Im Bahnbetrieb wird immer noch mit den unterschiedlichsten Spannungen und bei Wechselstrombahnen auch mit den unterschiedlichsten Frequenzen gearbeitet.
Diese Bandbreite ist historisch bedingt und auch landestypischen Faktoren abhängig. Hinzu kommt, dass auch die Oberleitungen durch technische Weiterentwicklungen grundsätzlichen Veränderungen unterworfen sind.
Alle Bahnstromsysteme weichen von den in Westeuropa üblichen überörtlichen Stromnetzen (Dreiphasen-Wechselstrom 50 Hz unterschiedlicher Höchstspannung) ab. So sind Hochspannungsmasten für Bahnen leicht von jenen der Landesnetze zu unterscheiden: Bahnstromleitungen werden immer paarig geführt, jene der allgemeinen Landesnetze in Dreiergruppen. In Europa sind vor allem vier Stromsysteme verbreitet, teilweise auch grenzüberschreitend wie beispielsweise im Raum Deutschland / Österreich / Schweiz oder in Südosteuropa. Es gibt aber auch europäische Staaten die zwei unterschiedliche Bahnstromsysteme haben, wie Frankreich, Spanien, Russland. Die vier häufigsten Stromsysteme der Vollbahnen in Europa sind:
    - Gleichstrom 1.500 V DC
    - Gleichstrom 3.000 V DC
    - Wechselstrom 15 kV AC 16,7 Hz
    - Wechselstrom 25 kV AC 50 Hz
Der früher beim Übergang vom einen auf ein anderes Spannungssystem in Grenzbahnhöfen erforderliche Lokwechsel, wird durch die Verbreitung von Mehrsystemlokomotiven, die bis zu vier Bahnstromarten verarbeiten können, nach und nach entbehrlich – sofern diese Triebfahrzeuge die von Land zu Land unterschiedlichen Zugsicherungssysteme an Bord haben. Allerdings fällt die Leistung von Mehrsystemlokomotiven je nach Stromart und Spannung teilweise unterschiedlich aus.
Die DB AG verfügt über ein eigenes Bahnstromnetz. Im westlichen Deutschland wurde es vorwiegend aus eigenen Kraftwerken oder aus separaten Generatoren an Kraftwerks-Standorten der öffentlichen Versorgung gespeist, die den Einphasen-Wechselstrom mit der Frequenz von 16,7Hz erzeugten. Im östlichen Osten kamen größtenteils mechanische Umformersätze zum Einsatz.
Derzeit werden von der DB-AG beide Stromnetze durch leistungselektronische Umrichter ersetzt, die den 50-Hz-Drehstrom aus dem öffentlichen Drehstromnetz in Bahnstrom umrichten. An 51 Stellen wird Strom in das Netz der DB eingespeist.

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Bestandteile und Konstruktion der Oberleitung
Bei der Vielzahl elektrischer Bahnen, von den Werksbahnen über die Straßenbahnen bis zum Hochgeschwindigkeitsverkehr der Bahn, ist es klar, dass es auch unterschiedliche Oberleitungskonstruktionen gibt. Grundsätzlich können zwei Bauarten unterschieden werden:
    - Der Einfachfahrdrahtleitung. Sie ist eine schlichte Leitung an Befestigungspunkten. Meistens ist es nur eine Leitung die im ZickZack-Kurs verläuft. Dabei ist die Leitung sowohl Fahrleitung, als auch Spannleitung. Diese Hochsoannungsleitung kann aber nur für geringe Geschwindigkeiten eingesetzt werden.
    - Die Kettenfahrdrahtleitung ist die übliche Fahrleitung für die DB-Bahnen. Sie besteht aus dem Fahrdraht, dem Tragseil, Hängern, teilweise Beiseilen sowie Stromverbindern, die zur Gleislängsachse beweglich abgespannt sind. Durch die Kettenwerksbauform sind größere Feldspannweiten zwischen den Maststützpunkten möglich. Der Durchhang des Fahrdrahtes kann somit reguliert werden. Der Einbau eines Beiseils (sogenanntes Y-Beiseil) bietet eine größere Elastizität der Fahrleitung, wodurch höhere Geschwindigkeiten von Elloks ermöglicht werden. Die maximale Länge eines nachgespannten Abschnittes beträgt in Deutschland 750 Meter je Richtung vom Festpunkt aus.
Für den Bau einer Oberleitung werden nicht sehr viele Bestandteile benötigt. Im Einzelnen sind dies:
    - der Mast (Streckenmast, Mittelmasten, Quertragwerke, Turmmasten, Winkelmasten)
    - Oberleitungsausleger
    - Fahrdrähte
    - Mast mit Spannwerk
    - Isolatoren

Die Masten
Die Masten der Oberleitung sind bei der DB-AG entweder aus Stahl (Stahlgittermasten) oder Schleuderbeton (mit Stahleinlage). Holzmasten werden bei der DB-AG nicht mehr verwendet und sind auch auf Nebenstrecken in der Regel nicht mehr zu finden. Bei Neubaustrecken werden meist sog. Aufsetzmaste mit Flansch gebaut, die auf Ortbeton- oder Fertigteilfundamente aufgesetzt und verschraubt werden. Die Mastfundamente werden seit einigen Jahren bevorzugt gerammt.
Mit der Einführung der Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung (EBO) wurde in der Bundesrepublik eine Mindestfahrdrahthöhe von:
    Lichte Höhe: 4,95 m
    +
    Anhebung durch den Stromabnehmer in Höhe von 10 cm
    +
    Mindestsicherheitsabstands zu nicht unter Spannung stehenden Anlagenteilen von 30 cm eingeführt.
    =========================================================================
    Gesamt Mindesthöhe über dem Gleis: 5,35 m
    =====================================
Die von der DB Netz ausgeführte Regelfahrdrahthöhe beträgt 5,50 m. Bei den Hochgeschwindigkeitsstrecken 5,30 m.
Bei unterirdischen S-Bahnstrecken muss sich der Fahrdraht mindestens mind. 4,80 Meter und max. 6,50 m über der Schienenoberkante befinden.

Streckenmasten und die Querausleger
Streckenmaste werden in der Regel auf der freien Bahnstrecke aufgestellt. Dabei ist der Gittermast der häufigste. Bei geeignetem Untergrund werden auch Betonstreckenmasten verwendet. Die Masten der Oberleitung bestanden in den frühen Jahren der Eisenbahn aus Holz, später aus Stahl oder Schleuderbeton. Sie halten über einen Ausleger den Fahrdraht über den Schienen. Dabei werden die Masten jeweils mit einem kurzen und einem langen Ausleger bestückt, was die Abnutzung deutlich vermindert. Die Oberleitung wird also im Zickzack über dem Gleis verlegt.

Streckenmasten     Streckenmasten     Streckenmasten     Streckenmasten     Streckenmast

doppelter Ausleger     Rohrausleger     Streckenmast     Streckenmast mit Rohrausleger     Streckenmast mit Rohrausleger
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Ausleger und Stützrohre sind in der Regel schwenkbar mit den Masten verbunden, sodass mit ihnen die Längenausdehung beim Abspannen der Fahrdrähte und Tragseile ausgeglichen werden kann. Die Länge der Ausleger richtet sich nach den Mastabständen vom Gleis.
Im Signalbereich stehen die Masten meist etwas weiter vom Gleis entfernt, um die freie Sicht auf die Signale nicht zu behindern.
Bei der Einheitsfahrleitung von 1928 waren die Fahrdrähte zunächst noch direkt an den Stützrohren befestigt. Ab 1939 und bei der Einheitsfahrleitung von 1950 kamen die Seitenhalter zum Einsatz, um die erforderliche Seitenverschiebung zu erreichen. Mit dieser Bauweise konnte zudem die nachträgliche Korrektur der Fahrdrahtlage leichter vollzogen werden. Bei den Auslegern der Schnellfahroberleitungen Re 250 und 330 sind zusätzliche Aussteifungen und Windsicherungen verbaut, um eine möglichst hohe Elastizität zu erreichen und die exakte Fahrdrahtlage auch bei den hohen Geschwindigkeiten gewährleisten zu können.
Es ist somit klar, mit steigender Geschwindigkeit werden die Konstruktionen der Ausleger aufwendiger. Beispiele von Auslegern siehe nachfolgendes Bild.

Ausleger
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Der bei der DB-AG verwendete Oberleitungsausleger ist nachfolgend dargestellt.

Ausleger
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Mittelmasten
Mittelmasten werden meist auf freier Strecke, bei zweigleiser Schienenführung und im Bahnhofsbereich verwendet.

Mittelmasten     Mittelmasten
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Quertragwerke:
Der Begriff Quertragwerk ist eine Konstruktion zur Befestigung von Oberleitungen vor allem im Bereich von Bahnhöfen und mehrgleisigen Bahnstrecken. Kennzeichnend für Quertragwerke ist, dass sie mehr als ein Gleis überspannen und an zwei Masten aufgehängt sind. Seit dem Jahre 1973 wurden von der Deutschen Bundesbahn keine neuen Quertragwerke gebaut. Von der DB-AG werden seit 1990 Quertragwerke nur noch in Ausnahmefällen neu errichtet, da man die möglichen negativen Auswirkungen eines Fahrleitungsschadens auf alle durch ein gemeinsames Tragwerk verbundenen Oberleitungen mehr fürchtet als die höheren Baukosten durch Einzelmastkonstruktionen. Bei höheren Geschwindigkeiten ist außerdem das Schwingungsverhalten ungünstig. Diese Aussage gilt auch für In Österreich.
In Güterbahnhöfen ist es dagegen sehr vorteilhaft, dass keine zusätzlichen Mastgassen benötigt werden und der dadurch verfügbare Platz genutzt werden kann.
Es gibt unterschiedliche Bauformen der Quertragwerke:

    - Querjoch
    - Drahtjoch
    - Querfeld
Das Querjoch
Das Querjoch besteht aus einer festen Konstruktion aus Walzeisen oder Gitterprofilen, an denen die weitere Oberleitungskonstruktion befestigt ist. Diese Bauform ist in der Schweiz weit verbreitet.

Quertragwerke
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Das Drahtjoch
Die Bauform Drahtjoch ist ein Querfeld, bei dem ein mittleres Richtseil zusätzlich eingeführt ist, das eine andere Konstruktion der isolierten Halterung von nachgespannten Oberleitungstragseilen ermöglicht.

Quertragwerke
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Das Querfeld
Die Bauform Querfeld mit Querseilaufhängung ersetzt die feste Walzeisenkonstruktion durch eine Kombination aus einem doppelt geführten Quertragseil, einem oberen und einem unteren Richtseil sowie mehreren Richtseilhängern, die für die Höhenstabilisierung des unteren Richtseils verantwortlich sind.
Zwei Richtseile, ein oberes und ein unteres, halten die Fahrleitung über den Gleisen. Das Querseil und das obere Richtseil sind geerdet. Die Verspannung der Querseile richtet sich nach den Gleisen. Asymmetrische Gleisanordnung spiegelt sich auch im Querseil wieder. Beiderseits des Tragwerkes dienen Turmmaste als Tragkonstruktion zur Abspannung. In der kurzen Ausführung sind sie besonders für die Aufnahme der Abspannvorrichtungen geeignet. Die große Ausführung wird zum Überspannen von mehreren Gleisen eingesetzt. Je nach Anzahl der Gleise können mehrere Turmmaste in eine Reihe gestellt sein. Insbesondere in engen Bögen kann auch das obere Richtseil spannungsführend sein.

Quertragwerke
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Fahrdähte
Die Deutsche Reichsbahngesellschaft normte bereits früh die Fahrdrahtkonstruktionen. Die erste Einheitsfahrleitung war die Bauart 1928. Die Deutsche Bundesbahn führte im Jahre 1950 eine weitere Einheitsfahrleitung ein. Später wurden die sog. Einheitskonstruktionen nach der zugelassenen Geschwindigkeit bezeichnet. Dazu wurden den Drahtbezeichungen ein "Re" für „Regelfahrleitung“ vorangestellt. Die jweiligen Regelquerschnitte unterscheiden sich in den Abständen der Stützpunkte, bei den Aufhängungen und den Nachspannstärken.
Bei der großen Eisenbahn besteht der Fahrdraht aus einer speziellen Legierung. Die Materiallegierungen des Oberleitungsdrahtes beeinflussen die zu übertragende Stromstärke.
Die Beschaffenheit eines Fahrdrahtes hängt von verschiedenen Faktoren ab, die von der Nutzung der Oberleitung abhängig ist. Es ist bei der Fahrdrahtauswahl somit entscheidend obe es sich um eine Schnellverkehrstrasse (ICE), eine normale Streckenverkehrstrasse, eine Nebenstrecke oder eine Schmalspurbahn handelt. Auch die jeweiligen Bahnverwaltungen haben unterschiedliche Materiallegierungen für den Fahrdraht.
Bei der DB-AG sieht dies folgendermaßen aus:
Die verwendeten Fahrdrähte für Hochgeschwindigkeitsstrecken besitzen eine Querschnittsfläche von 20 mm². Der Fahrdraht hat zur besseren Befestigung seitlich zwei Rillen (Rillenfahrdraht) und besteht normalerweise aus Kupfer, entweder chemisch rein oder mit geringem Cadmium-, Silber-, Zinn- oder Magnesiumanteil, um seine Zugfestigkeit zu erhöhen. Zur Verstärkung der Zugfestigkeit kann der Fahrdraht neben dem Kupfermantel auch eine Seele aus Stahldraht enthalten.
Die Fahrleitungen werden in der Regel als sog. Kettenwerk ausgeführt. Einfachfahrleitungen gibt es nur noch dort, wo mit geringer Geschwindigkeit gefahren wird - z.B. auf Straßenbahnstrecken, auf Kopf- und Nebengleisen, bei Werkbahnen, Bergbau.
Die Kettenfahrleitung (auch Kettenwerk genannt) ist die Regeloberleitungsbauform in vielen Ländern. Sie besteht aus:
    - dem Fahrdraht
    - dem Tragseil
    - den Hängern
    - teilweise Beiseilen
    - Stromverbindern, die zur Gleislängsachse beweglich abgespannt sind.
Durch die Kettenwerksbauform sind größere Feldspannweiten zwischen den Stützpunkten möglich. Der Durchhang des Fahrdrahtes kann somit reguliert werden. Der Einbau eines Beiseils (sogenanntes Y-Beiseil) bietet eine größere Elastizität der Fahrleitung, wodurch höhere Geschwindigkeiten von Elektro-Triebfahrzeugen ermöglicht werden.
Die maximale Länge eines nachgespannten Abschnittes beträgt in Deutschland 750 Meter je Richtung -- vom Festpunkt aus.
Die Bezeichnung der Fahrdrähte lauten:
    Re250/330
    Re200
    Re160
    Re100
    Re75
Das nachfolgende Bild zeigt die heute gängigen Regelfahrdrähte und deren Abmessungen. Die Maße gelten für Fahrleitungen in der Geraden oder bei Radien über 2000 m. Bis zu Geschwindigkeiten von 200 km/h beträgt die Längsspannweite 80 m. Hier sind nur die Hängerabstände unterschiedlich, zudem werden die Aufhängungen am Stützpunkt mit Y-Beiseilen komplexer, so dass die Elastizität vergrößert wird.
Bei den Schnellfahrleitungen Re 250/330 wird außerdem der Stützpunktabstand auf 65 m verringert.
In Bögen reduzieren sich die Längsspannweiten, da sonst die maximale Seitenverschiebung nicht mehr eingehalten werden kann.

Fahrdraht
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Ein Tragseil trägt den eigentlichen Fahrdraht und hält ihn einigermaßen waagerecht über dem Gleis. Dabei hängt das Tragseil in einer Kettenlinie durch. Die Hänger, an denen der Fahrdraht am Tragseil aufgehängt ist, sind unterschiedlich lang, so dass der Fahrdraht annähernd horizontal verläuft (deshalb die Bezeichnung Kettenfahrleitung). Um die beim schnellen Durchgang von Stromabnehmern entstehende Fahrdrahthebung zu dämpfen, ist die Aufhängung des Tragseils bei Fahrleitungsbauarten für höhere Geschwindigkeiten ebenfalls flexibel ausgeführt. An den Stützpunkten wird dafür ein Y-Beiseil eingebaut, das seinerseits über einen bis vier Hänger den Fahrdraht im Stützpunkbereich trägt und Masseanhäufungen, die sonst an den Stützpunkten auftreten und zum Springen der Paletten beim Durchgang führen, vermeiden.
Im nachfolgenden Bild, wird der derzeit von der DB-AG verwendete Fahrdraht, mit den entsprechenden Bezeichnungen, dargestellt.

Fahrdrahtbezeichnung
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Die Spannmasten
Um den Fahrdraht in der richtigen Höhe zu halten und eine ausreichende Stabilität gegen äußere Einflüsse zu erhalten, werden die Fahrdrähte und – je nach Bauform – auch die Tragseile nachgespannt. Die einzelnen Fahrdrähte oder Kettenwerke (bei der DB-AG üblich) werden dazu in sogenannte Nachspannabschnitte unterteilt, an deren Ende sich Nachspannvorrichtungen befinden. Kettenwerke und Fahrdrähte sind in der Mitte eines solchen Nachspannabschnittes am sogenannten Festpunkt fixiert und werden von dort aus zu beiden Seiten nachgespannt.
Die Länge des Nachspannabschnittes ergibt sich aus dem Abstand zwischen den beiden Spannwerken.
Der Übergang bei zwei Nachspannabschnitten erfolgt mit einem sogenannten Überlappungsbereich. Hier werden zwei Kettenwerke parallel geführt. Bei älteren Oberleitungskonstruktionen ist dazu ein Mast mit Doppelausleger erforderlich. Bei modernen Bauformen gibt es mehrfeldrige Überlappungen. Dabei handelt es sich um über mehrere Stützpunkte mit Doppelauslegern parallel geführte Kettenwerke. In der Regel handelt es sich um dreifeldrige Überlappungen, bei denen zwischen den Abspanneinrichtungen zwei Masten mit Doppelauslegern montiert sind. Die Nachspannlänge bemisst sich durch die maximale Länge vom Festpunkt zur Nachspanneinrichtung, also der halben Nachspannlänge.
Um die Nachspannungen im Fahrdraht realisieren zu können, sind die Auslegerrohre beweglich montiert, damit sie den Bewegungen des Fahrdrahtes folgen können. Die Bewegung an den Auslegern muss sich allerdings in Grenzen halten, da sie sonst die Fahrdrahtlage beeinflusst. Bei einer Längsspannweite zwischen zwei Stützpunkten von 80 m in der Geraden kommt man also auf elf Felder mit Kettenwerken. In der Regel sind max. alle 1,5 km Abspannmasten erforderlich.
An der Überlappung der beiden Kettenwerke kann es beim Abgreifen des Pantographen zu einem Lichtbogen kommen. Da dieser die Fahrleitung zerstören kann, darf eine Überlappung nicht unter einer Mindestgeschwindigkeit befahren werden. Signale müssen daher bei Fahrleitungen, die mit weniger als 200 km/h befahren werden, 100 m von der Überlappung entfernt aufgestellt werden. Zwischen einem Signal und dem Weichenanfang der zuerst folgenden Weiche müssen sogar 205 m liegen.
Spannwerke sind an zweigleisigen Strecken immer an gegenüberliegenden Masten angeordnet. Grundsätzlich wird die Fahrleitung über ein Gewicht gespannt. Die Spannung des Drahtes erfolgt dann über Hebel oder Umlenkrollen. Spannwerken gibt es in verschiedene Bauarten und zwar als:
    - Radspannwerk
    - Rollenspannwerk
    - Hebelspannwerk

Das Radspannwerk
In Deutschland kommen heute bei den Hauptbahnen nur noch Radspannwerke zum Einsatz. Hier ist ein Spannrad mit zwei Seiltrommeln auf einer gemeinsamen Achse vorhanden. An der kleineren Trommel ist die nachzuspannende Fahrleitung mit flexiblen Stahlseilen befestigt, an der größeren Seiltrommel wirkt das Gewicht der Nachspannmasse. Eine Sperrvorrichtung verhindert, dass bei einem Seilriss die Nachspannmassen auf den Boden aufsetzen und zusätzliche Kräfte in die Fahrleitung einbringen.

Spannwerke      Spannwerke      Spannwerke      Spannwerke      Spannwerke      Spannwerke

Spannwerke      Spannwerke      Spannwerke      Spannwerke      Spannwerke
Radspannwerke -- Vergrößern - Bild anklicken

Es gibt außerdem Radspannwerke, bei denen Fahrdraht und Tragseil separat nachgespannt werden können. Dies wird bei den Bauformen der Fahrleitung für höhere Geschwindigkeiten erforderlich. Dazu sind zwei parallele Spannvorrichtungen am Mast angeordnet, aber auch die Nachspannung von Fahrdraht und Tragseil mit nur einem Nachspanner über eine Traverse ist möglich – dies war bei den Fahrleitungskonstruktionen der Deutschen Reichsbahn in der DDR die Regel. Ältere Konstruktionen spannen nur den Fahrdraht nach, das Tragseil wird dagegen nicht gespannt.
Das Radspannwerk (DB-Bauart) dient zur getrennten Abspannung von Tragseil und Fahrdraht. Es werden Masten aus Schleuderbeton, Stahlflachmast bzw. Stahlgittermasten verwendet. Das Kettenwerk wird an den Stützpunkten von einer Auslegerkonstruktion aus mehreren Rohrstäben getragen, die etwa die Form eines „Z“ bilden.
Die Seitenhalter, die den Fahrdraht seitlich führen, werden bei Fahrleitungsbauarten für geringere Geschwindigkeiten direkt am Ausleger befestigt und wechselnd auf Zug und Druck belastet, sodass der Fahrdraht in der horizontalen Ebene im Zickzack verläuft. Bei Fahrleitungen für höhere Geschwindigkeiten wird an jedem Stützpunkt ein zusätzliches Stützrohr eingebaut. Damit werden die Seitenhalter einheitlich auf Zug belastet, zusätzlich können sie kleiner und leichter ausfallen.

Das Rollenspannwerk oder Flaschenzugspannwerk
Rollenspanner funktionieren nach dem Prinzip eines Flaschenzuges, bei dem mit mehrfacher Übersetzung die Kraft des Spanngewichtes auf die Fahrleitung übertragen wird. In der Epoche II waren sie oft auch auf Hauptstrecken eingesetzt. Auf den Bahnstrecken in Deutschland kommen sie nicht mehr zum Einsatz. Bei Lokalbahnen oder im Ausland sind sie noch zu finden.


Rollenspannwerk
Rollenspannwerk -- Vergrößern - Bild anklicken


Das Hebelspannwerk
Eine frühe Konstruktion sind auch die Hebelspannwerke, bei denen die Gewichtskraft über einen Hebel verstärkt auf die Fahrleitung übertragen wird.


Hebelspannwerk
Hebelspannwerke -- Vergrößern - Bild anklicken


Die Isolatoren
Isolatoren werden im Oberleitungsbau zu Befestigung der Oberleitungen eingesetzt um die Masten nicht unter Strom zu setzen. Isolatoren haben somit die Aufgabe, die stromführenden Leitungen von den Trag- und Stützkonstruktionen zu isolieren um Personen die sich im Bereich der Oberleitung aufhalten keinen Stromschlag auszusetzen. Aber auch Vögel schützen Isolatoren vor Stromschlägen.


Isolator      Isolator      Isolator      Isolator
Oberleitungsisolatoren -- Vergrößern - Bild anklicken


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Liebe Modellbahnfreunde,
dies war der erste Teil unserer Ausführungen zur Oberleitung. Der zweite Teil wird sich mit dem Bau einer Modellbahnoberleitung beschäftigen. Wir werden den 2. Teil des Aufsatzes in den nächsten Monaten veröffentlichen, wenn uns Corona keinen Strich durch die Rechnung macht.
Viel Spass an euerem Hobby wüsncht euch
hpw-modellbahn

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