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Bahnstromanlagen

Weil nichts anderes passtDiese Thematik müssen wir etwas differenziert angehen, denn viele Straßenbahnen werden mit Gleichstrom (Fahrdrahtspannung von 600 V) betrieben - während die eigentliche Bahn mit Wechselstrom fährt. Das elektrifizierte Netz der Deutschen Bahn AG (DB) wird aus historischen Gründen mit Wechselstrom der Frequenz 16 2/3 Hz betrieben, andere europäische Länder nutzen entweder 50 Hz-Wechselstrom oder Gleichstrom. Ebenso historisch erscheint heutzutage die bevorzugte Entscheidung für Gleichstromnetze bei Straßen- und U-Bahnen. Die Netzbetreiber werden Ihnen dazu selbstverständlich Vorträge halten können, welche Vorteile dies hat - dies war aber nicht unser Thema. Ebenso nicht unser Thema sind Schiffstromnetze, die wir hier trotz der interessanten 400 Hz ebenfalls ausklammern, da diese Thematik wirklich den Rahmen sprengen würde...

Noch ein Thema das wir ausklammern: die Bahn stellt teilweise den Strom selbst her, zu anderen Teilen werden komplexe elektronische Schaltungen genutzt, um aus dem Netzangebot von 50 Hz einen Bahnstrom mit 16,66 Hz zu formen. Klar, dass gerade diese Umformer eine potentielle Quelle von Elektrosmog sind...

Bei Straßenbahnen im Nahverkehr, die mit Gleichstrom betrieben werden, tritt im Fahrzeuginnenraum lediglich ein magnetisches Feld von ca. 80 µT auf - das elektrische Feld wird nahezu vollständig abgeschirmt. Dass diese Felder ganz erhebliche Größenordnungen annehmen können, wird in der Diskussion meist verschwiegen - schließlich darf eine in der Diskussion ökologisch wirksame Straßenbahn nicht kaputtgeredet werden. Ich möchte anmerken, das ich nach einer Wohnzeit von mehr als einen Jahr sehr froh war, aus dem Bereich eines solchen Straßenbahnnetzes wieder verschwinden zu können. Eine zitierfähige Unterlage, welche Ströme durch den Untergrund eines Hauses in der Nähe einer Straßenbahn fahren, konnte ich leider nicht auftreiben. Beachten Sie, dass nur der Hinstrom durch den Fahrdraht oben verläuft, der Rückstrom historisch gewachsen durch den Erdboden, bestenfalls noch durch das Schienensystem läuft. Mehrfach wurden Fälle benannt, wo in 20-50m Abstand zur Straßenbahn starke Gleichströme zwischen mehreren Fundamenterdern von Gebäuden festgestellt wurden - leider war nicht eindeutig, ob es sich um vagabundierende Ströme einer Straßenbahn oder eine nicht optimale Stromversorgung des Gebäudes gehandelt hatte.

Bei den Versorgungsleitungen der Bahn, das sind die oft parallel zur Bahntrasse verlegten Strommasten, handelt es sich im Gegensatz zum Drehstromnetz der öffentlichen Energieversorgung um ein sogenanntes Einphasensystem, also eine Leitung hin zum Verbraucher und auf der anderen Leitung zurück. Achtung: die Spannung der Versorgungswege zwischen den Leitern eines Paares beträgt 110 kV, gegen Erde 55 kV. Die elektrischen und magnetischen Felder unter einer solchen Leitung sind also etwas anders geartet als die eines Dreiphasennetzes (unsere normale Stromversorgung).

Die Versorgung der Züge erfolgt durch eine 15 kV-Oberleitung, als Rückleiter dient wie bei der historischen Straßenbahn die Schiene oder das Erdreich. Bitte beachten Sie, dass also durch den im Gegensatz zu anderen Leitungen großen Abstand zwischen Hin- und Rückleiter sich die entgegengerichteten magnetischen Felder in geringerem Umfang kompensieren, es sind also für uns wesentlich höhere Feldstärken zu messen. Mehr dazu in Unterlagen der LfU Baden-Württemberg! Ich zitiere textlich: "Zur Ermittlung der Abnahme des Magnetfeldes mit der Entfernung von der Quelle wurden durch die Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg Messungen der Magnetfeldstärke in der Nähe einer Bundesbahnstrecke durchgeführt. In insgesamt 6 Meßreihen (Tabelle 3.2) wurde an jeweils 2 Meßpunkten gleichzeitig die magnetische Flußdichte bestimmt, wobei die Entfernung zwischen beiden Meßpunkten immer doppelt so groß war. (Hinweis von mir: es waren Spitzenwerte von 1-2 uT gemessen worden – in typischem Abstand!). In den dort gezeigten Abbildungen ist beispielhaft der zeitliche Verlauf der magnetischen Flußdichte in 12,5 bzw. 25 m Abstand dargestellt. Aus den guten Übereinstimmungen der zeitlichen Verläufe von Effektiv-und Spitzenwerten konnte so für den Nahbereich (Entfernung zur Fahrleitung bis 100m) eine Feldverringerung bei Entfernungsverdoppelung im Mittel um den Faktor 2,4 ermittelt werden.

Ferner wurde an der stark befahrenen Rheintalstrecke mit ca. 290 Zügen pro Tag der Tagesverlauf der magnetischen Flußdichte in 30 m Abstand ermittelt. Nach Angaben der Deutschen Bahn können im Extremfall kurzzeitige Flußdichtespitzen auftreten, die bis zum 10-fachen höher liegen als die von der Landesanstalt für Umweltschutz gemessenen Minutenmittelwerte.
Aus den Untersuchungen geht hervor, daß im Gegensatz zu öffentlichen Stromnetzen die Stärke des Magnetfeldes einer erheblichen zeitlichen Schwankungsbreite unterliegt. Die Ursache liegt u.a. darin, daß die Stromeinspeisung in die Oberleitung in Abständen von 25 bis 80 km Länge erfolgt. Fährt in einem solchen Versorgungsabschnitt kein Zug, dann fließt folglich auch kein Strom und das magnetische Feld ist Null. Fahren dagegen mehrere Züge gleichzeitig auf dem entsprechenden Streckabschnitt, ist der Stromfluß und damit auch die Stärke des entstehenden Magnetfeldes entsprechend größer. Dabei erfolgt insbesondere bei Beschleunigungsvorgängen eine hohe Stromaufnahme und damit eine erhöhte Magnetfeldstärke. Im Gegensatz zu den elektrischen und magnetischen Feldern im Nahfeld von Bahnstrecken sind die Verhältnisse im fahrenden Zug vergleichbar denen bei einer Straßen- oder S-Bahn. So bewegt sich die Magnetfeldstärke im fahrenden Zug in der Größenordnung von 1 - 50 µT, je nach Zugdichte, Betriebszustand und Zugart." Soweit zitierten Aussagen von der Internetseite der LfU im Januar 2002.