Benutzer:Bobo11/Zugheizung

Als Zugheizung wird die zentrale Enegrieversorgung von Eisenbahnwagen bezeichnet. Wenn die Energieversorgung gemeinsam im gesamten Zug erfolgt, dies kann ab der Lokomotive oder einem spezielen Heiz- oder Generatorwagen erfolgen. Dieser Begriff umfasst heute im allgemeinen die gesamte Klimatisation der Eisenbahnwagen. Früher, zu der Zeit als der Begriff entstand, gab es - wenn überhaupt - nur eine Heizung.

Die früher weitverbreite Zugheizung über eine Dampfleitung zur Versorgung der Dampfheizung, wurde heute fast komplett durch elektrische Zugheizungen ersetzt, wobei die benötigte Leistung über die Zugsammelschiene übertragen wird.

Geschichte

Anfänglich waren die Eisenbahnwagen unbeheizt, wie es auch die Postkutschen waren. In den besseren Klassen behalf man ab der Mitte des 19. Jahrhunderts in der kalten Jahreszeit mit Währmebehälter, dies in Form von mit heissem Wasser oder auch heissem Sand gefüllten Flaschen. Doch mit der zunehmenden Reisedistanzen wurde diese Art sich zu währmen umständlich. In der Folgen fingen die Bahnverwaltungen an, in die Wagen Heizöfen zu stellen. Dies war in Großraumwagen relativ einfach. Da in der Mitte ein großer Ofen eingebaut werden konnte der beide Abteile beheizen. Bei den in Europa weitverbreiteten Abteilwagen (damals noch ohne Seitengang), baute man unter die Sitze Behälter ein, die von aussen mit glühenden Brikets gefüllt werden konnte. Beide Heizformen bargen nicht unerhebliche Brandgefahr. Gerade bei Unfällen enzündeten die Öfen oft die hölzernen Wagenkästen. Diese Art zu heizen war sehr umständlich, musste doch nicht nur die Brennstoffe in jeden Wagen immer ausreichend sein, sondern es musste auch eine Person nach den Öfen schauen. Daher war es naheligend, auch weil die Leistung der Kessel stieg, die Heizenergie von der Dampflokomotive zu beziehen. Diesen Dampf konnte dann in entsprechende Heizkörper geleitet werden die das Wageninnere erwärmte. Mit der Einführung der elektischen Zugsförderung kam ein Problem auf. Musste doch entweder eine schwerer Dampfkessel in die Lokomotive eingebaut werden oder ein Heizwagen mitgeführt werden. Die Heizwagen gab es schon früher, denn gerade bei langen Zügen hate man Mühe die Wärmeenergie an den Zugschluss zu bringen. Daher begann man auch eine elektrische Heizung einzubauen. Bei Wagen die mit beide Heizarten fuktionierten mussten, setzte sich die Warmwasserheizung durch. Sie besitze also ein geschlossenes Heizwassersystem, das zentral entweder mit Dampf oder einem elektrischen Heizelemet erwärmt wird. Die ersten Diesellokomotiven erhielten Dampfheizkessel eingebaut, die auch zum Warmhalten der Lokomotive benutzt wurden. Doch die Versorgung mit elektrischer Energie hat den Vorteil, das auch die Beleuchtung ab dieser erfolgen kann. Auch ist ihre Regelbarkeit einfacher. Und gerade beim Abstellen von Wagen, ist es viel einfacher einen solchen Wagen mit elektrischer Energie zuversorgen als mit Dampf. Man kann einen Wagen viel einfacher mit einer elektrischen Heizung ohne Lokomotive vorheizen als mit Dampf. Auch die fortschreitende Elektrifizierung verdrängte die Dampfheizung immer wie mehr. Da nach dem Zweiten Weltkrieg auch die Anforderungen an die Klimatisation anstiegen, begann man die ersten Wagen mit einem Klimagerät auszurüsten. Diese funktioniert natürlich nicht mit Dampf, sondern brauchten elektrische Energie. Auch aus diesem Grund hat sich die elektrische Zugheizung durchsetzen können. Die Versorgung mit elektrischer Enegie muss aber nicht zwingend von der Lokomotive aus erfolgen. Es können auch Generatorwagen zum Einsatz kommen, gerade zu berühmt für ihre Genratorwagen waren die französischen TEE Zügen die aus INOX-TEE-Wagen gebildet waren. Es gibt und gab auch einige Bahnverwaltungen, die elektrischen Heizwagen einsetzten.

Dampfheizung

Es gibt zwei Hauptbauarten:

Direkte Dampfheizung: Der Frischdampf wird der durch Dampfkupplungen den Wagen zugeführt und direkt durch die Heizkörper im Wageninnern geleitet. Diese Bauart war die erste der Dampfheizungen, lässt sich aber eher schlecht regeln und hat einen recht hohen und vorallem ungleichmässigen Dampfverbrauch.

Indirekte Dampfheizung: Der Dampf erhitzt an eine zentralen Stelle den Wagen. Die Wärmeverteilung erfolgte danach in der Regel mit einem geschlossenen Wasserkreislauf. In vereinzelten Fällen auch über Luftkanäle. Die indeirekte Dampfheizung besitzt mehrerr Vorteil gegenüber der direkten Dampfheizung, so kann sie feiner geregelt werden, und es kann auch ein elektrisches Heizregister eingebaut werden. Deswegen war sie am Schluss viel weiter verbreitet.

Elektrische Zugheizung

Die elektrische Zugheizung besteht aus zwei Hauptbestandteilen: Der Steuerung und den Heizelementen. Die Heizelemente sind in der Regel als Heizwiderstand ausgeführt. Diese können als Einzelheizkörper ausgeführt sein, oder zentral in einem sogenannten Heizregister zusammen geführt sein. Die früher üblichen Konvektionheitzkörper, sind heute praktisch komplett durch zentrale Systeme abgelöst. Diese sind in der heute Regel als Luftheizungen ausgeführt. Es gibt noch etlich wWagen mit Warmwasserumlaufheitzung, diese Bauart wird aber nicht mehr neu gebaut. Bei Wagen mit Luftheizung, wird die Luft an zentraler Stelle erwährt und danach im Wagen verteilt. Die Bauform hat sich durchgesetzt weil neben dem Heizregister, auch eine Klimaanlage in das Luftsystem einfügt werden kann, und dafür keine eigenen Luftkänäle notwendig sind.

Wobei sich die Wagen die nur eine Heizspannung haben viel einfacher ausgebaut werde können. Denn Mehrspannungswagen brauchen Wahleinrichtung, welche heute als automatischer Spannungswähler aufgebaut ist. In der Anfangsphase mussten die Wagen noch von Hand zwischen den unterschiedlichen Spannungen umgeschatet werden. In Europa, sind für international einsetzbare UIC-Wagen 3 Spannungen vorgesehen. 1000 Volt (Für die 16,7 Hertz-Netze), 1500 V (Für die 1500V Gleichstrom und 50 Hertz-Netze) und 3000 Volt (für die 3000 Volt Gleichstrom-Netze). Da ja unter jeder Spannung die Heizleistung gleich bleiben sollte müssen deswegen die Heizkörper in unterschiedlicher Art geschaltete werden. Dies wird erreicht, dass man alle Heizelemente in sechs gleich große Widerstandsgruppen unterteilt. Ein solche Widerstandgruppe somit für 500 Volt ausgelegt. So schaltet man bei 1000 Volt je zwei Widerstände in Serie und diese drei Widerstandsgruppen parallel. Bei 1500 Volt werden drei Widerstände in Serie geschaltet, und die beiden Gruppen werden parallel geschaltet. Bei 3000 Volt werden alle Widerstände in Serie geschaltet. Gemäss den Gesetzmäßikeiten der Reihenschaltung und der Parallelschaltung, werden die einzelnen Widerstände bei allen Schaltung vom gleichen Strom durchflossen und geben dadurch die gleiche Heizleistung ab.

Dampfheizwagen

Der Dampfheizwagen endstand aus drei Gründen. Zum einen funktioniert eine Dampfheizung nur solange wie sie an eine Dampfquelle angeschlossen ist. Es wurde also in der Frühzeit immer eine Heizlokomotive benötigt, wollte man den Fahrgästen bei der Abfahrt keine kalten Wagen zumuten. Zum zweiten ist die Wärmemenge zum Übertragen begrenzt, dies wirkt sich vorallem bei lägeren Zügen nachteilig aus. Dazu kommt noch, dass die Energie die dem Dampfkessel der Lokomotive zum Heizen abgezogen wird natürlich nicht mehr zum Antrieb zur Verfügung steht. Deshalb begann man gerade bei längeren Zügen in der Zugmitte einen Dampfheizwagen einzufügen der den Zug in beide Richtungen mit Heizenergie versorgen konnte. Auch bei internationalen Zügen waren früher auf den elektrifizieren Strecken oft Dampfheizwagen im Einsatz, da die Personenwagen noch keine oder die falsche elektrische Heizung besassen. Dies auch aus diesem Grund, dass lange Zeit bei denn internationalen einsatzfähigen Wagen nur eine Dampfheizung verlangt war, aber keine elektrische Heizung. Erst nach dem Zweiten Weltkrieg, mit der Elektrifizierung der wichtigsten Hauptstrecken, wurde die Dampfleitung zugunsten der elektrische Zugsammelschien aufgegeben. Dies auch im Zusamenhang mit dem Aufkommen der automatischen Spannungswahleinrichtungen. Und da alle Wagen nun elektrisch beheizt werden konnten, wurden Dampfheizwagen überflüssig.

Generatorwagen

Generatorwagen der RENFE der Bauart Talgo III

Die Generatorwagen kamen im Zusammenhang mit der Klimatisation der Wagen auf. Sie sind heute noch bei vielen Gesellschaften im Einsatz. Gerade bei festen Zugskompositionen, die auch nichtelektrivizierte Strecken befahren sind sie weit verbreitet. Denn das Gewicht des Generators muss in diesem Fall so oder so beförden werden. Von daher ist es eigentlich egal, ob man den Generator in der Diesellokomotive oder in eine speziellen Wagen einbaue. Beim einbau in einen eigene Wagen hat man den Vorteil, dass die Diesellokomotve die gesamte Motorenleistung für die Traktion verwenden werden kann. Auch ist die Leistungsabgabe des Generators nicht mehr von der Motorendrehzahl des Lokomotivmotors abhängig. Auch kann ich ein optimierte Diesel-Generatorgruppe herstellen, welche viel besser ausgenutzweden kann, denn ich kann sie so viel besser am Leitungsoptimum betrieben. Ein weiter Vorteil, gerade bei festen Kompositionen ist, das ich mit dem Generator eine passenden Drehstrom erzeugen kann. So besasen die TEE-Kompositionen, die mit INOX-TEE-Wagen einen Generatorwagen, der normalen dreiphasigen Drehstrom von 380 Volt erzeugte. Es konnten also normale Elektrogeräte in die Wagen eingebaute werden, und es waren keine Spezialanfertigungen notwendig. Für die Talgo III-Züge, besitzt die RENFE spezielle Generatorwagen, damit die Züge nicht zwingen mit Baureihe 351 oder 352 geführt werden müssen. Bei den neueren Talgo Zügen RD, IV-VI, dazu gehören auch die Pendular-Kompositionen, welche für den internationalen Einsatz zwischen Spanien, Frankreich, Italien und der Schweiz vorgesehen sind, ist der Generatorwagen zugleich der Endwagen der Komposition (einige Talgo Arten, so der Talgo der DB, besitzen Umformer anstelle des Diesel-Generators).

Elektrische Heizwagen

Hier muss man aufpassen, dass man die elektrischen Heizwagen nicht mit einer Zugvorheizanlage verwechselt werden. Diese können durchaus auch als Wagen aufgebaut sein, sind aber für den stationären Einsatz vorgesehen, und nicht dafür einen fahrenden Zug mit Energie zu versorgen.

Elektrische Heizwagen kam zum Beispiel bei der SBB auf der Strecke zwischen Genf und La Plaine zum Einsatz. Diese Strecke ist im Gegensatzt zum übrigen Netz, mit 1500 Volt Gleichstrom elektrifiziert, und man hatte bis 1995 nur die beiden BDe 4/4 II Triebwagen, von denen eigentlich immer beide gebraucht wurden. Fiel einer diese Treibwagen aus, konnte man bis 1978 auf die Ae 4/6 III zurückgreifen, danach hatte man das Problem, dass man keine Fahrzeuge mehr hatte die schnell waren und eine elektrische Heizung hatten. Denn entweder behalf man sich mit einer Ee 3/3 VI, oder man musste eine der beiden einzigen Diesellokomotiven mit elektrischen Heizung herbeischaffen. Die beiden Bm 4/4 II waren aber in Olten und Winterthur fix stationiert. Also baute man einen Leichtstahlwagen zu einem Heizwagen um in dem man ihn mit einem Transformator, Stromabnehmer und der entsprechenden Steuerungsreinrichtung versah. Somit konnte mit der Zug auch mit einer Dieselokomotive ohne Heizung verkehren (meist wurde eine Bm 4/4 benutzt). Seit neustem werden elektrische Heizwagen auch bei der RhB eingesetzt, welche dafür einige Gepäckwagen endsprechend umgebaut hat. Hier ist der Grund die relative kleine Heizspannung von 300 V im Zusammenhang mit dem erhöten Energiebedarf moderen Wagen bei langen Zügen zu einer Überbelastung der Heizleitung führen kann. Ein einspeisen der Energie in der Zugmitte, bzw. aufteilen des Energiebezuges, entschärft diese Problem.