Neue Wege bei der Fahrdrahtenteisung

Ein Wintermorgen, kurz vor sechs. An der Haltestelle ist es kalt, der Atem bildet kleine Wolken. Die Anzeige kündigt eine Verspätung an – Ursache: vereiste Oberleitungen. Ein alltägliches Szenario im Winter, das viele Fahrgäste kennen. Eis an Fahrleitungen ist aber mehr als ein Ärgernis, für Verkehrsbetriebe kann es zum ernsten Problem werden: Strom „überspringt“ die isolierende Eisschicht, ein Funke oder Lichtbogen entsteht während der Fahrt. Übermäßig starke Lichtbögen können dazu führen, dass Kohlestückchen aus der Schleifleiste platzen, die dann glühend auf den Boden rieseln. Bei solchen Ausplatzern muss die Schleifleiste getauscht werden.

Eis an Oberleitungen ist ein häufiges Problem im Winter. Gerade bei Frost-Tau-Wechseln bildet es sich häufig über Nacht. Um das zu verhindern, setzen Bahnbetriebe auf Enteisungsmittel. „Traditionelle Methoden sind aber nicht sehr effektiv“, erklärt Ralf Schlösser. Er ist gelernter Bahningenieur und Business Development Manager Railway bei FUCHS. Zu Schlössers Job gehört es, nach neuen Trends Ausschau zu halten und zu prüfen, ob FUCHS im Markt richtig positioniert ist.

Herausforderung angenommen

Dafür spricht Schlösser viel mit Bahnbetreibern. „Auf einer Messe fragte mich ein Besucher, ob FUCHS ein Mittel zum Enteisen von Oberleitungen anbietet“, erinnert er sich. „Mit dem bisherigen Mittel sei man unzufrieden.“ Zu der Zeit gibt es noch kein solches Produkt. FUCHS hat aber den Anspruch, Komplettlösungen für den Schienenverkehr anzubieten. „Wir haben das als Herausforderung angenommen“, so Schlösser.

Forschung und Entwicklung haben bei FUCHS einen hohen Stellenwert, rund zehn Prozent der Belegschaft arbeiten in diesem Bereich. Und so machen sich Schlössers Kolleginnen und Kollegen an die Entwicklung einer Lösung. „Die Mittel im Markt, die wir uns anschauten, waren problematisch für die Umwelt, führten zur Korrosion am Fahrdraht oder wirkten schlecht“, erklärt Dr. Maximilian Weber. Er ist Chemiker bei FUCHS und entwickelt Schmierfette. 

Schmierfett statt Gleitlack

Anfangs forscht FUCHS im Bereich Gleitlacke, um ein Enteisungsmittel zu finden. Dann stellen die Entwickler fest, dass das fertige Produkt andere Eigenschaften benötigt. „Glycerin ist als Enteisungsmittel verbreitet“, erklärt Weber. „Es entfernt zwar Eis, wirkt aber nicht vorbeugend.“ Daher sucht FUCHS nach einem Mittel, das am Fahrdraht haften bleibt und neue Eisbildung verhindert. So kommt das Projekt zu den Schmierfetten und zu Weber, und der entwickelt mit seinem Team eine Lösung, die FUCHS jetzt als Produkt anbietet.

„Mit GLEITMO RAIL PL haben wir ein transparentes, geruchloses, nicht brennbares Anti-Eis-Fluid auf Wasserbasis“, so Weber. Es ist biologisch abbaubar und umweltfreundlich. Sein Fließverhalten ist pseudoplastisch, das heißt, bei Bewegung ist es dünnflüssiger, in Ruhe wird es fester. So bildet es einen beständigen Film auf dem Fahrdraht und sorgt damit für einen vorbeugenden Langzeiteffekt gegen Eis. Das Mittel lässt sich sprühen, rollen oder manuell auftragen. Das führt zu einer weiteren Herausforderung, denn auch die gängigen Methoden zum Auftragen von Enteisungsmitteln sind nicht zufriedenstellend.

Probleme mit der Filzrolle

Auch die Dresdner Verkehrsbetriebe kämpfen alljährlich mit Eis auf den Leitungen ihrer Straßenbahn. Dabei kommt lange eine rotierende Filzrolle zum Einsatz. „Das System ist wartungsintensiv, oft funktioniert es nicht richtig und die enorm schnell rotierende Masse am ausladenden Pantographenarm ist schlichtweg schwer zu beherrschen“, erklärt Maximilian Simchen. Der Ingenieur ist bei der Dresdner Straßenbahn für deren Sonderfahrzeuge zuständig und damit auch für die Enteisung der Oberleitung. „Wenn sich Fahrdrähte kreuzen, muss das Gerät vorher abgesenkt werden, sonst kann es sich festhängen und im schlimmsten Fall kann der ganze Bügel mit dem Apparat abreißen“, erklärt Simchen.

Er ist leidenschaftlicher Tüftler, schon als Kind hat er Fahrräder motorisiert und einen Stirlingmotor aus Haushaltsmaterialien gebaut. Nach der Schule studiert er Maschinenbau an der TU Dresden mit der Vertiefung Schienenfahrzeuge. Die Fahrdrahtenteisung weckt seinen Forscherdrang. „Ein anderes System arbeitet mit Sprühdüsen und optischen Sensoren“, erklärt Simchen. „Dabei landet ein großer Teil des Mittels gar nicht auf der Leitung.“ Außerdem ist das System kompliziert und störanfällig.

Im besten Sinne primitiv

Was der Tüftler dann erfindet, ist ganz und gar nicht kompliziert. „Elegant“, nennt es Weber, „genial“ findet es Schlösser. Simchen bezeichnet es als „primitiv“ – und meint, dass es im besten Sinne einfach und robust ist.

Sein „Fahrdrahtschmiergerät“ nutzt ein von Simchen entwickeltes roll-gleitendes Verfahren: Statt eine Flüssigkeit aufzurollen wie mit der Filzrolle, überstreicht die Spezialrolle den Fahrdraht. Ohne schnelldrehende Komponenten oder empfindliche Sensorik wird das Applikationsgerät auf ein Stromabnehmergestell montiert. Die Form der Rolle entspricht der der Schleifleiste des Stromabnehmers. „Damit kommt das Gerät ohne Probleme über alle Kreuzungen“, so Simchen. „Außerdem lenkt es anders als die Filzrolle den Fahrdraht kaum aus, denn schon bei ganz kleinen Anpresskräften von etwa 1 Kilogramm arbeitet es völlig normal.“

Entwicklungen ergänzen sich perfekt

Bei einem Besuch der DVB lernt Schlösser Simchen und dessen Gerät kennen – und ist sofort begeistert. Schlösser macht ihn und Weber miteinander bekannt, zwischen beiden entwickelt sich schnell ein sehr pragmatischer Austausch. Der Chemiker und der Maschinenbauer sprechen dieselbe Sprache, wenn es um Funktionalität und Alltagstauglichkeit geht. Während Weber das Fluid weiterentwickelt, prüft Simchen die Anwendbarkeit in der Praxis. Beide sehen großes Potenzial in der gemeinsamen Anwendung ihrer jeweiligen Erfindungen.

„Nicht nur das Gerät muss robust sein, sondern das ganze Verfahren“, erklärt Simchen. Es muss unter verschiedenen Bedingungen und mit einer Vielzahl von Flüssigkeiten funktionieren. Dann wird der Applikator zur Nebensache: „Entwickler können sich auf das Wesentliche konzentrieren: auf die Leistung der Flüssigkeit auf dem Fahrdraht“, so Simchen Ein Ansporn für Weber, der sich schon freut, neue Enteisungsmittel mit dem Schmiergerät zu testen.

Nächster Halt: Kleinserie

Simchen hat für sein Gerät und das roll-gleitende Verfahren ein Patent erhalten und neben seinem Hauptjob bei den DVB ein Ein-Mann-Ingenieurbüro gegründet. Gerade bereitet er eine Kleinserie vor. Er will „wenigstens mal“ 20 Geräte herstellen und anderen Verkehrsbetrieben anbieten. „Ich fände es auch spannend, das Gerät auf die ‚große Bahn‘ zu bringen“, erzählt Simchen. Seinem Apparat sollten auch die höheren Geschwindigkeiten dort nichts ausmachen. „Das Patent gilt 20 Jahre. In der Zeit würde ich das gerne schaffen, wenn man mal träumen darf.“