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U-Bahn Berlin

Typ F 74-79

Baujahr

Serie

TW

BW

Wagennummer

Besonderheiten

1973

74

2

 

2500, 2501

Prototyp F-Zug

1974-78

74

54

 

2502-2555

 

1976-78

76

82

 

2556-2637

KOLOMO 2578 / 2579

1980/81

79.1

34

 

2638-2671

 

1979/80

79.2

40

 

2672-2711

 

1980/81

79.3

12

 

2712-2723

Drehstromantrieb

Im August 1972 wurden von der BVG (West) 28 neue Doppeltriebwagen bestellt. Durch die erwünschte weitere Steigerung von Attraktivität der U-Bahn Fahrzeuge (Verwendung von Quer- statt Längssitze, Verbesserung der Innenraumbeleuchtung, Innenlautsprecheranlage, Erhöhung der Verkehrssicherheit für die Fahrgäste durch die unter Dauerverschluß stehenden Türen), sowie durch die in den letzten Jahren neu hinzugekommen Ausrüstungsteile,  beispielsweise der Zugfunk, Einrichtungen für den automatischen Zugbetrieb (LZB), die bisher meist nachträglich eingebaut wurden und die jetzt in der Fahrzeugausrüstung ab Werk integriert wurde, musste ein neuer U-Bahn Wagentyp geschaffen. 

F74  Wg 2515 Bw See 29.08.2008 Foto Detlef Jentzsch

F74, Wagen 2515

Der F74 wurde noch sehr in Anlehnung an den Vorgängertyp DL gehalten. Die Vorzüge des Leichtmetall-Waggonbaus haben hier ebenso Anwendung gefunden, wie auch die Antriebsmotoren übernommen wurden. Bedingt viele kleiner technischer Unterschiede können die Zugtypen DL und F jedoch nicht im Zugverband fahren. Um eine mechanische und pneumatische Kuppelbarkeit mit allen anderen Großprofilfahrzeugen (z.B. beim Abschleppen) zu ermöglichen, jedoch ohne dass die verschiedenen Fahrzeuggattung elektrisch verbunden werden,  sind die Kabelkupplungen der Serien D / DL  mit versetzt angeordneten  Zentrierstiften ausgestattet. Die Baukosten werden 1973 (Stand zur Zeit der Vertragsunterzeichnung für die Serie F74) für einen Doppeltriebwagen mit 1.030.000 Deutsche Mark beziffert. Im Vergleich dazu lagen die Kosten für die letzten DL-Typ  bei einer Einheit DL70 um 53% niedriger. Hier dürfte auch die wirtschaftliche Entwicklung in Westdeutschland mit einspielen. Von den F74 erwartet man jedoch eine höhere Energieeinsparung.

F79-6

Daten zum Typ F74 / F76

Bauart Wagenkasten :

Leichtmetallbau

Bauart Drehgestell :

Geschweißte Rahmenbauweise in Stahlleichtbau

Kastenlänge :

15 700 mm

Länge eines Dtw über Kupplung :

32 100 mm

Kastenbreite :

2 650 mm

Wagenhöhe über Schienenoberkante (SO) :

3 425 mm

Drehgestell-Mittenabstand :

9 500 mm

Achsstand :

1 900 mm

Treibraddurchmesser neu / abgenutzt :

850 / 760 mm bei Radreifen, 850 / 750 mm bei Vollrädern

Spurweite :

1432 mm

Antrieb :

Zwei-Radsatz-Längsantrieb mit zwei Radsatz-Hohlwellen

Achsanordnung :

B´B´ + B´B´

Eigengewicht  (Dtw) :

38 200 Kg

Zahl der Sitzplätze pro Dtw :

76

Fahrerplätze :

2

Zahl der Stehplätze pro Dtw (8 P / m2)

318

Gesamtplatzzahl :

396

Nenn-Stundenleistung :

4x 135 kW bei 750 V, Motor: GB 199/23f

Steuerung :

Motorisch angetriebenes Nockenschaltwerk mit 17 Serien- und 15 Parallelstufen sowie 3 Shuntstufen

Betriebsbremse :

Stufenlos regelbare, fremderregte elektrische Widerstandsbremse

Sicherheitsbremse :

Druckluftbremse, Bauart Knorr

Feststellbremse :

 Federspeicher-, Handbremse

Achsgetriebe Thyssen Indust. AG Henschel:

Übersetzung:

Form: 2021 - 05, Leichtmetallgehäuse und Paketkupplung

5,125 : 1 (41 : 8) mit Zyklo-Palloid-Verzahnung

Ab 1976 wurde die Lieferung F76 ausgeliefert, dessen waggonbaulicher Teil nun auch zum Teil von der Waggon Union in Berlin-Reinickendorf gefertigt wurde. Der Wagenkastenrohbau ist eine wasserdichte, nach dem MIG- oder WIG-Verfahren schutzgasgeschweißte, röhrenartige Leichtmetallkonstruktion mit Tonnendach und ohne Seitenwandeinzug. Das Tonnendach kann im Notfall betreten werden, ohne dass es zu  Verformungen kommt. Für die Gerippeteile sind weitgehend statisch, gewichtsmässig und schweißtechnisch günstig ausgelegte Strangpreßprofile aus A1 Zn 4,5 Mg 1 F 35 verwendet worden. Die Seitenwände bestehen aus 3 mm - Blechen A1 Mg 2 Mn 0,8 F 24, für das Dach wurde 2,5 mm dickes Blech der gleichen Qualität verwendet; für den 26 mm hohen Wellblechboden kommt 1,2 mm dickes Blech aus A1 Zn 4,5 Mg 1 F 35 zum Einsatz. Gerippeteile, Seitenwände, Dach und Wellblechboden werden zum Tragen herangezogen, wobei das Gerippe eine genügende Sicherheit gegenüber allen statischen und dynamischen Beanspruchungen hat. Der mit dem Untergestell verschweißte Wellblechboden muss so ausgelegt sein, dass sich eine hohe Drucksteifigkeit und ausreichende Knickfestigkeit gegen die Zug- und Stoßkräfte im Betrieb und beim Kuppeln ergibt. Der Wagenkasten selbst muss eine statische Mittelpufferkraft von 785 kN aufnehmen können, wobei eine Beanspruchung der Bauteile bis z 0,2 (Streckgrenze) zulässig ist. Die BVG führte beim Musterzug 2500 / 2501 einen entsprechenden Druckversuch durch.

Bw See 1977 D70 Wg 2403, F74 Wg 2507, F76 Wg 2587  Foto Detlef Jentzsch

Die Serie beginnt mit der Wagennummer 2556 und ist an einer Änderung der Frontpartie erkennbar: Die Führerstandsfenster sich nun leicht in die Seitenfläche gezogen und die Frontlinie begradigt. Feine, für den Fahrgast kaum sichtbare Details wurden aufgrund der Betriebserfahrungen der Vorserie verbessert.

Heizungs-Skizze_F-Zug_Berlin

Die F-Züge erhielten eine umkehrende Belüftungsanlage, die ja nach den  Bedürfnissen (Winter oder Sommer) geschaltet werden konnte. Ein Vorheizen der stehenden Wagen an Endbahnhöfen war bis 1990 nicht erforderlich, da das Großprofilnetz zum Zeitpunkt der Entwicklung des Zuges nur 3  Bahnhöfe ausserhalb der Tunnelnetzes gab. Auch die früheren Serien der U-Bahn verfügten über keine Heizkörper.

Das neue Schaltwerk GNW 92 war eine Weiterentwicklung des bisher bei der Serie DL verwendeten Typ GNW 72. Der Schaltwerksmotor mit Schneckengetriebe wird durch einen Scheibenläufermotor ersetzt. Mit Rücksicht auf den LZB-Betrieb erhalten die neuen Züge eine stufenlose thyristorisch gesteuerte elektrische Bremse unter Fortfall der Erreger-Regelschütze. Das Anfahren erfolgt über 35 Stufen, davon 17 Serien-, 15 Parallel- und 3 Feldschwächungsstufen (bisher 15 + 7 + 3 Stufen), das Bremsen im unteren Geschwindigkeitsbereich über 12 Schaltwerkstufen.

Nockenschaltwerk_GNW_92 F74_Fahrerraum

Links: Schaltwerk GNW 92 , rechts: Fahrstand F74

Raucher-Wagen 2501

Die ersten  Wagen erhielten noch die rote Raucher, bzw. schwarze Nichtraucher- Beschriftung an den Türen. Vorgesehen waren die ungeraden  Kompressorwagen für Raucher, die Steuerwagen mit geraden Nummer für  Nichtraucher. Das generell verfügte Rauchverbot bei der  BVG im Jahr 1974 Überschnitt sich jedoch mit der Einteilung während der Auslieferung

Zulässige Höchstgeschwindigkeit (Vmax):

70 Km/h

Fahrzeuggeschwindigkeit durch Geschwindigkeitsüberwachungsgerät begrenzt auf:

72 Km/h

Reisegeschwindigkeit bei einem mittleren Haltestellenabstand von 780 m, 30% besetzt und 15sec Haltezeit:

35 Km/h

Maximale Anfahrbeschleunigung bei leerem Fahrzeug und halb abgenutzten Rädern:

1,8 m/sec

Mittlere Anfahrbeschleunigung bei leerem Fahrzeug und neuen Rädern bis zum Erreichen der Kennlinie:

1,3 m/sec

Wie Zeile zuvor, jedoch bis 70 Km/h: a=v2 /2s*3,62 :

0,7 m/sec

Maximale E-Bremsverzögerung bei leerem Fahrzeug und halb abgenutzten Rädern:

1,8 m/sec

Druckluftverzögerung des leeren DTW, Mindestwert:

1,61 m/sec

Max. Fahrgeräuschpegel in 25 Meter Entfernung von Gleismitte (bei V = 40 Km/h):

                                                                                                (bei V = 60 Km/h)

69 dB (A)

75 dB (A)

Max. Innengeräuschpegel nach DIN 45638 bei V = 60 Km/h Schottergleis und freie Strecke:

70 dB (A)

Max. Innengeräuschpegel nach DIN 45638 bei V = 60 Km/h wie vor, im Tunnel:

75 dB (A)

IMG_8295_Ewald

Das grüne Licht an der Fahrzeugfront (oder grünes Feld auf dem Zielbandfilm) zeigt dem Betriebspersonal, dass es sich hier um einen Leerzug handelt

Ein FS- und ein FK-Wagen bilden zusammen einen Doppeltriebwagen (DTW) des Typs F. Die Aufteilung der gemeinsam genutzten Ausrüstungsteile wurde wie folgt vorgenommen:

Wagen FS (gerade Wagennummer)

Wagen FK (ungerade Wagennummer)

- LZB 501 Steuergerät (bei F74, 76 und 79.1 eingebaut, F79.2 und 79.3 vorbereitet)

- Wagennummer-Meldesteuerung

- Gerätekasten FS mit Schaltwerk, Fahrtregler, Pulsgerät für E-Bremse,

- Gerätekasten FK

- Überstromselbstschalter

- Umformeranlage

- Motorluftverdichter

- Batteriekasten

Wiederstandskasten FS

- Wiederstandskasten FK

Die Fahrzeuge des Typs F einschl. der Einbauten und Ausrüstungen sind für eine Einsatzdauer von 30 - 40 Jahre konstruiert. Der Fahrzeugtyp F79 erfuhr einige weitere Detailveränderungen. Beispielsweise eine verbesserte, auf die Drehkranzbelastung abgestimmte Megi-Achs- und Wiegefederung und mit je einem Federspeicherbremszylinder geänderter Bauart je Drehgestell, wobei die Wiegenfederung zur Vermeidung von Schwingungen durch Boge-Teleskop-Stoßdämpfer abgedämpft wird.  Die bisher im Drehgestell I eingebaute Handbremse entfiel. Auffällig für den Fahrgast ist die neue Längssitzbank  am Fahrerstandsende des Wagens. Bei den bisherigen F-Lieferungen wurde nur am Kurzkuppelende eine Längssitzbank eingebaut (siehe Zeichnung).

Querschnitt_F76

Querschnitt_F79

Die letzten Gleichstrommotoren des Typs F wiesen folgende Kenndaten bei einem Raddurchmesser von 0,805 m, Getriebeuntersetzung 5,125 : 1, Getriebewirkungsgrad 0,975 auf:

Maximale Anfahrzugkraft:

20,4 kN bis V = 24,5 Km/h

Fmax bei  y min :

12,6 kN bei V = 46,5 Km/h

F bei Vmax und y max:

5,6 kN bei V = 70 Km/h

F bei Vmax und y max:

2 kN bei V = 70 Km/h

Der Drehstromantrieb: Schritt 1: Das KOLOMO-Versuchsfahrzeug 2578 / 2579

Mit Weiterentwicklung der Halbleitertechnik in der Industrie wurde die Ansteuerung von Drehstrommotoren für den Einsatz in der Schienenfahrzeugtechnik anwendbar. Der Doppeltriebwagen 2578 / 2579 aus der Serie F76 wurde versuchsweise mit einem Drehstrom-Fahrmotor und Thyristorumrichtern ausgerüstet. Dieses erste U-Bahnfahrzeug in Deutschland mit dieser neuen Antriebsausrüstung entstand in Zusammenarbeit mit der AEG-Telefunken, Orenstein&Koppel sowie der BVG.

Fahrmotoren in der Traktion werden in einem weiten Drehzahlbereich motorisch und generatorisch betrieben. Bei Verwendung von Drehstrommotoren ist ein Drehspannungsnetz veränderlicher Frequenz und veränderlicher Spannung erforderlich. Dieses wird über einen statischen Umrichter direkt aus dem Gleichspannungsnetz der Stromschiene erzeugt. Es wird ein Pulswechselrichter eingesetzt, der neben der Frequenzverstellung die Spannungsverstellung durch mehrmaliges Pulsen innerhalb einer Halbperiode der Grundschwingung ermöglicht.

Umrichter_F76

Anordnung des Umrichters unter dem Wagen

Das Motorkonzept basiert auf einen Vorschlag der Waggonbaufirma Orenstein&Koppel. Als Fahrmotoren werden Doppelmotoren eingesetzt, die in den Drehgestellen längst angeordnet sind. Die Doppelmotoren bestehen aus zwei elektrisch voneinander unabhängigen Drehstrom-Asynchronmotoren, die ein gemeinsames Gehäuse haben. Jeder Einzelmotor treibt über ein Winkelgetriebe eine der beiden Achsen des Drehgestells an. Beide Achsen sind dadurch nicht wie beim üblichen Zweilängsantriebantrieb der bisherigen F74 / F76 Züge über den Motor starr gekuppelt, sodass bei der vorliegenden Anordnung mit Einzelantrieb größere Raddurchmesser- Differenzen in einem Drehgestell zugelassen werden können.

Drehstrommotor_F76

Drehstrom-Doppelfahrmotor mit herausgezogenen Kurzschlußläufern. Foto: AEG-Telefunken 1975

Wegen der verhältnismäßig niedrigen Motorleistung bei U-Bahn Triebwagen ist es sinnvoll, mehrere Fahrmotoren in Parallelschaltung aus einem Umrichter zu speisen. Hierdurch lässt sich der Aufwand im Leistungs- und Steuerungsteil gegenüber einer Versorgung der Fahrmotoren über einzelne Umrichter wesentlich vermindern. Die Parallelschaltung erfordert jedoch den Einsatz von Motoren mit möglichst weicher Drehmoment - Drehzahl - Kennlinie, damit die Strom- bzw. Drehmomentfehlverteilung der Motoren bei voneinander abweichenden Drehzahlen in Grenzen bleibt. Jeder Motor ist mit einem Drehzahlgeber ausgerüstet. Die Erfassung erfolgt mit einem im Lagerschild angeordneten Aufnehmer durch Abtastung einer Zahnscheibe auf dem Lüfterrad.

Ein Einzelmotor erwirkt eine Leistung von 70 kW bei 92 Amperé und 560 Volt / 60 Hz. Die Drehzahl liegt bei 1153 U/min. Der Motor wird eigenbelüftet (Lüfterrad). Ein Doppelmotor wiegt 1035 Kg.

Der Drehstromantrieb: Schritt 2: Die erste Serie F79.3

Die Ergebnisse der ausführlichen Drehstromversuche der Berliner U-Bahn (der DL Doppeltriebwagen 2430/ 2431 erprobte die Thyristorsteuerung am Gleichstrommotor) am F76 2578 / 2579 konnten in die letzten 12 Fahrzeuge des Typs F79 einfließen. Die Wagen des Typs F79.3 (2712 - 2723) erhielten jeweils einen Drehstrommotorantrieb, jedoch unterscheiden sich alle Fahrzeuge voneinander in der Ausführung. Die Antriebe der Wagen 2712- 2717 wurden von der AEG geliefert, die der Wagen 2718 - 2723 von Siemens. Aufgrund der Einzelanfertigung und Versuchsbauten wurden die Fahrzeuge schon früh aus dem Verkehr gezogen, da eine Ersatzteilbeschaffung nicht mehr möglich war. Der serienmäßige Drehstromantrieb wurde bei der Kleinprofilserie A3L82 erstmalig umgesetzt, das Großprofil erhielt ab dem Typ F84 - Zügen den serienmässigen Drehstromantrieb.

Fahrstand F79 Lastenabteil Berliner U-Bahn F79

Wagenbaulich gab es bei den F79.3 keine Unterschiede, lediglich die der veränderten Technik notwendigen Änderungen. So waren die F79.3 an zwei zusätzlichen Lüftern auf dem Dach erkennbar, um die im Trennwandbereich anfallende Abwärme der Elektronik abzuführen. Um die zusätzliche elektronische Ausrüstung, wie Fahrzeugsteuergerät, in der Trennwand unterzubringen, war es notwendig, diese um 100mm breiter auszuführen. Im Bodengestell mussten veränderte Anordnungen der Geräte berücksichtigt werden, daher war eine spätere Umrüstung auf Gleichstrommotoren oder der  Drehstromtechnik späterer F-Serien nicht möglich.

Innenraum F79 mit blauen Sitzen Innenraum  F79

Innenraum der F79 bei Auslieferung

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2661 in Alexanderplatz (Strecke E) Gleis 3

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Die Doppeltriebwagen 2658/59, 2660/61, 2674/75 und 2668/69 wurden im Juli 2009 nach einer Hauptuntersuchung für den Inselbetrieb auf der Linie U55 zwischen Berlin-Hauptbahnhof - Bundestag - Brandenburger Tor eingesetzt. Der Innenraum wurde dabei modernisiert. Für die übrigen Wagen der beschriebenen Baureihen F74, F76 und F79 ist ab 2010 ein Ertüchtigungsprogramm vorgesehen.

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Quellen:

  • Unterlagen aus dem Archiv Berliner Verkehrsseiten (Lastenheft, Abnahmeprotokolle, Aufzeichnungen)
  • Hinweise aus dem Autorenkollektiv der Berliner Verkehrsseiten
  • AEG-Telefunken Funktionsbeschreibungen “BVG U-Bahn F Serie” von Februar 1975
  • BVG Typenblätter, Blätter 80-83b
  • BVG-interne Mitteilung vom 19.12.1973 “Unser neuer Grp-U-Bahnwagen”
  • Kurzbeschreibung F74 (26.Oktober 1973)
  • “Der Stadtverkehr”, Heft 1/1974 Artikel “Neue U-Bahnfahrzeuge für Großprofilstrecken der Berliner Verkehrsbetriebe, Serie F74” von Dipl.Ing Heider und Ing. von Linstow
  • Nahverkehrspraxis 1/1974 “Neue U-Bahnwagen für Berlin” und 10/1974 “Bequemer, schneller, sicherer: Die neuen U -Bahnwagen in Berlin”
  • BVG-internes Informationsblatt “LZB”
  • Railway Gazette international May 1975 “New generation of large profile EMUs for Berlin U-Bahn”
  • Div. Herstellerprospekte zu den Serien oder einzelnen Komponenten (Waggon Union, Siemens, AEG-Telefunken)
  • Der Stadtverkehr, Heft 2/1979 “Die neue Konzeption der elektrischen Ausrüstung für U-Bahnfahrzeuge der Berliner Verkehrs-Betriebe Serie F74/F76” von Ing. Biskup
  • Protokoll und Tischvorlage der Pressekonferenz der Hersteller und BVG am 12.12.1973
  • Berliner Verkehrsblätter (div.)

Text und Zusammenstellung: M. Jurziczek von Lisone, 2002, überarbeitet 3/2010

Fahrzeug-Kurzbeschreibungen der F74, F76 (Serie und Drehstromversuchszug) und F79.3 findet sich im Downloadbereich (Dokumente) unter den Nummern 154, 156, 161 und 162

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