Würzburger Straßenbahn – Erweiterung der Straßenbahn in ...€¦ · Einheiten sowie die Mess-...

Müller-BBM GmbH Robert-Koch-Str. 11 82152 Planegg bei München Telefon +49(89)85602 248 Telefax +49(89)85602 111 www.MuellerBBM.de Dr.-Ing. Gisbert Gralla Telefon +49(89)85602 248 [email protected] 14. August 2012 M93490/02 GRL/WDN

Zertifiziertes Qualitätsmanagementsystem nach ISO 9001 Akkreditiertes Prüflaboratorium nach ISO/IEC 17025

Müller-BBM GmbH HRB München 86143 USt-ldNr. DE812167190 Geschäftsführer: Horst Christian Gass, Dr. Carl-Christian Hantschk, Stefan Schierer Dr. Edwin Schorer, Norbert Suritsch

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Würzburger Straßenbahn – Erweiterung der Straßenbahn

in die Stadtbezirke Frauenland und Hubland

Untersuchung der elektromagnetischen Umweltverträglichkeit

Prüfbericht Nr. M93490/02

Auftraggeber: Würzburger Straßenbahn GmbH Friedrich-Spee-Straße 58 – 64 97072 Würzburg

Bearbeitet von: Dr.-Ing. Gisbert Gralla

Berichtsdatum: 14. August 2012

Berichtsumfang: 21 Seiten insgesamt, davon 15 Seiten Textteil, 3 Seiten Anhang A und 3 Seiten Anhang B

M93490/02 GRL/WDN 14. August 2012 Seite 2

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Inhaltsverzeichnis

Zusammenfassung 3

1 Situation und Aufgabenstellung 5

2 Verwendete Literatur 6

3 Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit 7

3.1 Grundlagen 7

3.2 Schutz von Personen 7

3.3 Schutz von Pflanzen und Tieren 7

3.4 Störungen von elektrischen Geräten 8

3.5 Relevante Normen und Richtlinien im Zusammenhang mit der geplanten Straßenbahnstrecke, Grenzwerte 9

3.5.1 Feldquellen 9

3.5.2 Schutz von Personen: 26. BImSchV und Europäische Ratsempfehlung 1999/519/EG 9

3.5.3 Schutz von Personen mit aktiven Körperhilfsmitteln, insbesondere Herzschrittmachern, DIN VDE 0848-3-1 10

3.5.4 Schutz von elektrischen Geräten 11

3.5.5 Magnetfeldempfindliche Geräte 11

3.6 Zusammenfassung der Grenzwerte 11

4 Berechnung der elektrischen und magnetischen Felder in der Umgebung der Bahnanlagen 13

5 Vergleich der Berechnungsergebnisse mit den Anforderungen 14 Anhang A: Grafische Darstellung der Berechnungsergebnisse der

magnetischen Flussdichte

Anhang B: Grafische Darstellung der Berechnungsergebnisse der elektrischen Feldstärke


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Zusammenfassung Die Würzburger Straßenbahn GmbH plant die Weiterführung der Straßenbahn von der Haltestelle Juliuspromenade in die Stadtbezirke Frauenland und Hubland bis zur Endhaltestelle Washingtonstreet.

Als Beitrag zur Analyse der Umweltauswirkungen des Bauvorhabens soll die elektro-magnetische Verträglichkeit des Straßenbahnbetriebes in diesem Bereich untersucht werden. Die Untersuchung soll sich beziehen auf

• den Schutz von Personen,

• den Schutz von Pflanzen und Tieren und

• den Schutz von elektrischen Geräten.

Dazu sollen die von der Strecke zu erwartenden elektrischen und magnetischen Fel-der prognostiziert und hinsichtlich der oben genannten Schutzgüter anhand der dafür relevanten Verordnungen und Richtlinien beurteilt werden. Ergebnis:

Die Grenzwerte zum Schutz von Personen (Europäische Ratsempfehlung 1999/519/EG) sind im gesamten zugänglichen Bereich der Bahnanlage eingehalten.

Auch die Grenzwerte für Herzschrittmacherträger gemäß DIN VDE 0848-3 sind na-hezu im gesamten zugänglichen Bereich der Bahnanlage eingehalten (Abstand we-nige cm von den Gleisen ausreichend).

Elektrische Geräte und Anlagen werden durch die hier auftretenden Gleichfelder bzw. langsam veränderliche Felder nicht gestört.

Störungen von Bildschirmen mit Kathodenstrahlröhren sind in einem Abstand vom nächstliegenden Gleis von weniger als 47 m möglich. Dies betrifft Fernsehgeräte und Computermonitore mit dieser Technik gleichermaßen. Bei Flachbildschirmen sind grundsätzlich keine Störungen zu erwarten, weil diese Geräte gegenüber elektro-magnetischen Feldern unempfindlich sind.

Um einen störungsfreien Betrieb auch empfindlicher Kernspintomographen im medi-zinischen Bereich sicherzustellen, sind Abstände von bis zu 79 m zum nächstliegen-den Gleis erforderlich.


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Für den Inhalt des vorliegenden Berichtes zeichnet verantwortlich:

Dr.-Ing. Gisbert Gralla Telefon +49 (0)89 85602-248

Von der Regierung von Oberbayern öffentlich bestellter und beeidigter Sachverständiger für Elektromagnetische Umweltverträglichkeit

Hinweis: Dieser Prüfbericht darf nur in seiner Gesamtheit, einschließlich aller Anlagen, vervielfältigt, gezeigt oder veröffentlicht werden. Die Veröffentlichung von Auszügen bedarf der schriftlichen Genehmigung durch Müller-BBM.


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1 Situation und Aufgabenstellung Die Würzburger Straßenbahn GmbH plant die Weiterführung der Straßenbahn von der Haltestelle Juliuspromenade in die Stadtbezirke Frauenland und Hubland bis zur Endhaltestelle Washingtonstreet.

Als Beitrag zur Analyse der Umweltauswirkungen des Bauvorhabens soll die elektro-magnetische Verträglichkeit des Straßenbahnbetriebes in diesem Bereich untersucht werden. Die Untersuchung soll sich beziehen auf

• den Schutz von Personen,

• den Schutz von Pflanzen und Tieren und

• den Schutz von elektrischen Geräten.

Dazu sollen die von der Strecke zu erwartenden elektrischen und magnetischen Fel-der prognostiziert und hinsichtlich der oben genannten Schutzgüter anhand der dafür relevanten Verordnungen und Richtlinien beurteilt werden.


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2 Verwendete Literatur [1] Sechsundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissions-

schutzgesetzes (26. BImSchV, Verordnung über elektromagnetische Felder), 1996.

[2] Hinweise zur Durchführung der Verordnung über elektromagnetische Felder (26. Bundes-Immissionsschutzverordnung), Länderausschuss für Immissions-schutz, 2004.

[3] Europäische Ratsempfehlung 1999/519/EG. Empfehlung des Rates vom 12. Juli 1999 zur Begrenzung der Exposition der Bevölkerung gegenüber elektromagnetischen Felder (0 Hz – 300 GHz).

[4] DIN EN 50413 VDE 0848-1: 2009-08. Grundnorm zu Mess- und Berechnungsverfahren der Exposition von Personen in elektrischen, magneti-schen und elektromagnetischen Feldern (0 Hz – 300 GHz).

[5] DIN VDE 0848-3-1: Sicherheit in elektrischen, magnetischen und elektromag-netischen Feldern. Teil 3-1: Schutz von Personen mit aktiven Körperhilfsmitteln im Frequenzbereich 0 Hz bis 300 GHz, Mai 2002.

[6] Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit von Betriebsmitteln (EMVG), Februar 2008.

[7] DIN EN 50121-2; VDE 0115-121-2:2007-07: Elektromagnetische Verträglichkeit. Teil 2: Störaussendung des gesamten Bahnsystems in die Außenwelt, Deutsche Fassung EN 50121-2: 2006.

[8] DIN EN 61000-6-1; VDE 0839-6-1: 2007-10: Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). Teil 6-1: Fachgrundnormen – Störfestigkeit für Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereiche sowie Kleinbetriebe. Deutsche Fassung EN 61000-6-1: 2007.

[9] DIN EN 61000-6-2; VDE 0839-6-2: 2006_03: Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). Teil 6-2: Fachgrundnormen – Störfestigkeit für Industriebereiche, Deutsche Fassung EN 61000-6-2: 2005.

[10] Bildschirmarbeitsverordnung, Artikel 3 der „Verordnung zur Umsetzung von EG-Einzelrichtlinien zur EG-Rahmenrichtlinie Arbeitsschutz“ vom 04.12.1996.


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3 Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit 3.1 Grundlagen

Zum Betrieb elektrischer Bahnen sind hohe elektrische Leistungen erforderlich, die untrennbar mit hohen elektrischen Strömen und hohen elektrischen Spannungen ver-bunden sind. Elektrische Ströme erzeugen Magnetfelder, elektrische Spannungen erzeugen elektrische Felder. In der Umgebung einer elektrifizierten Bahnstrecke ist deshalb grundsätzlich mit erhöhten elektrischen und magnetischen Feldern zu rech-nen. Diese Felder wirken auf Menschen, Tiere und Pflanzen und ebenso auf elektri-sche Geräte und haben dort je nach ihrer Stärke und Einwirkungsdauer entspre-chende – in der Regel unerwünschte – Wirkungen.

3.2 Schutz von Personen

Die Wirkung elektrischer und magnetischer Felder auf Menschen ist primär darin be-gründet, dass diese Felder im Körpergewebe elektrische Spannungen und nachfol-gend elektrische Ströme induzieren. Diese Ströme und Spannungen sind dann – nach derzeitigem Wissen – die primären Ursachen für gesundheitliche Wirkungen. Aus diesem Grund ist die Einwirkung elektrischer und magnetischer Felder auf den Menschen nicht in beliebiger Höhe zulässig. Die zulässigen Werte sind in der Sechs-undzwanzigsten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgeset-zes (26. BImSchV, Verordnung über elektromagnetische Felder) [1], festgelegt. Hin-weise zur Messung und Berechnung finden sich in den Hinweisen zur Durchführung dieser Verordnung [2]. Für Frequenzbereiche, die in der 26. BImSchV nicht geregelt sind, gilt die europäische Ratsempfehlung 1999/519/EG [3]. Die grundlegenden Definitionen der in diesem Zusammenhang wichtigen physikalischen Größen und Einheiten sowie die Mess- und Berechnungsverfahren sind in DIN EN 50413 VDE 0848-1 [4] beschrieben.

Personen mit aktiven Körperhilfsmitteln, insbesondere Herzschrittmachern, sind durch die Einwirkung elektromagnetische Felder unter Umständen besonders be-troffen. Die zum Schutz dieser Personen einzuhaltenden Werte sind in DIN VDE 0848-3-1: Sicherheit in elektrischen, magnetischen und elektromagneti-schen Feldern, Teil 3-1: Schutz von Personen mit aktiven Körperhilfsmitteln im Fre-quenzbereich 0 Hz bis 300 GHz [5], festgelegt.

3.3 Schutz von Pflanzen und Tieren

Für Pflanzen und Tiere gibt es keine Regelungen hinsichtlich der Einwirkung elektro-magnetischer Felder. Es sind auch keine Vorschläge diesbezüglich in der Diskussion.


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3.4 Störungen von elektrischen Geräten

Die Wirkung elektromagnetischer Felder auf elektrische Geräte basiert – genau wie die Wirkungen auf den Menschen – ebenfalls darauf, dass Spannungen und Ströme in leitfähigen Materialien induziert werden, die dann ihrerseits Wirkungen auf die Ge-räte haben und Störungen verursachen können. Aus diesem Grund ist auch die Ein-wirkung elektrischer und magnetischer Felder auf elektrische Geräte nicht in beliebi-ger Höhe zulässig. Die Regelungen hierzu sind in dem Gesetz über die elektromag-netische Verträglichkeit von Geräten (EMVG) [6], festgelegt, das seinerseits auf die harmonisierten Normen für die einzelnen Gerätearten – sofern solche vorhanden sind – verweist. Eine dieser hier relevanten Normen ist DIN EN 50121-2: Elektro-magnetische Verträglichkeit, Teil 2: Störaussendung des gesamten Bahnsystems in die Außenwelt [7], die sich allerdings nur auf den Hochfrequenzbereich bezieht. Um auch für den hier insbesondere relevanten Niederfrequenzbereich Immissionswerte anzugeben, bei denen elektrische Geräte nicht gestört werden, kann DIN EN 61000-6-1: Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), Teil 6-1: Fachgrund-normen – Störfestigkeit für Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereiche sowie Kleinbetriebe [8], und DIN EN 61000-6-2: Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), Teil 6-1: Fachgrundnormen – Störfestigkeit für Industriebereich [9] verwendet wer-den.

Um zu beurteilen, ob besonders magnetfeldempfindliche Geräte gestört werden, sind die jeweiligen Empfindlichkeiten der Geräte zu verwenden. Bei Bildschirmen mit Ka-thodenstrahlröhren sind Erfahrungswerte bekannt, die auch in der Bildschirmarbeits-verordnung, Artikel 3 der „Verordnung zur Umsetzung von EG-Einzelrichtlinien zur EG-Rahmenrichtlinie Arbeitsschutz“ [10] niedergelegt sind. Für medizinische Geräte, insbesondere Kernspintomographen, können entsprechende Werte den Hersteller-angaben für die jeweiligen Geräte entnommen werden.


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3.5 Relevante Normen und Richtlinien im Zusammenhang mit der geplanten Straßenbahnstrecke, Grenzwerte

3.5.1 Feldquellen

Im Zusammenhang mit dem Neubau der Straßenbahnstrecke sind als Feldquellen folgende Anlagen relevant:

- Der Fahrdraht mit den dazugehörigen Einspeiseleitungen,

- die Schienen, die der Stromrückführung dienen.

3.5.2 Schutz von Personen: 26. BImSchV und Europäische Ratsempfehlung 1999/519/EG

Die 26. BImSchV enthält eine abschließende Aufzählung der Niederfrequenzanla-gen, für die diese Verordnung zutrifft (§ 1, Anwendungsbereich):

a) Freileitungen und Erdkabel mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Spannung von 1000 Volt oder mehr,

b) Bahnstromfern- und Bahnstromoberleitungen einschließlich der Umspann- und Schaltanlagen mit einer Frequenz von 16,7 Hz oder 50 Hz,

c) Elektroumspannanlagen einschließlich der Schaltfelder mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Oberspannung von 1000 Volt oder mehr.

Bahnanlagen, die mit Gleichspannung betrieben werden, wie die hier zu untersu-chende Straßenbahnstrecke, sind von der Verordnung nicht erfasst. Die Europäische Ratsempfehlung 1999/519/EG enthält Grenzwerte1 für den gesamten Frequenzbereich 0 Hz bis 300 GHz und keine Beschränkung auf be-

1 In der Ratsempfehlung wird zwischen Basisgrenzwerten und Referenzwerten unterschieden.

Die Basisgrenzwerte beziehen sich auf direkt nachgewiesene Auswirkungen auf die Gesundheit oder auf direkte biologische Wirkungen. Je nach Feldfrequenz sind die Basisgrenzwerte für die magnetische Flussdichte, die Stromdichte, die spezifische Energieabsorption oder die Leistungsdichte angegeben. Mit Ausnahme der magnetischen Flussdichte und der Leistungsdichte sind die Basisgrenzwerte mit üblichen Messgeräten nicht einfach zu messen. Dafür sind die Referenzwerte eingeführt worden. Die Referenzwerte dienen bei der praktischen Expositionsbewertung zur Beurteilung der Frage, ob die Basisgrenzwerte sicher eingehalten sind. Die Einhaltung der Referenzwerte garantiert die Einhaltung der Basisgrenzwerte. Die Überschreitung der Referenzwerte führt aber nicht notwendigerweise zu einer Überschreitung der Basisgrenzwerte. In diesem Fall wäre dann nochmals explizit nachzuprüfen, ob die Basisgrenzwerte überschritten sind. Die Basisgrenzwerte müssen also eingehalten werden, die Referenzwerte dienen der praktischen Beurteilung einer Exposition von Personen. Auf diese Unterscheidung wird im Weiteren NICHT eingegangen. Für die Beurteilung werden die Referenzwerte laut Anhang III der Europäischen Ratsempfehlung verwendet und hier als Grenzwerte bezeichnet. Bei Einhaltung der Grenzwerte in diesem Sinne ist also die Einhaltung der Basisgrenzwerte im Sinne der Ratsempfehlung in jedem Fall sichergestellt.


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stimmte Feldquellen. Sie ist deshalb auf alle elektromagnetischen Felder und alle Feldquellen anwendbar.

Die hier zu beurteilende Straßenbahnanlage wird mit Gleichspannung betrieben. Im Umfeld der Anlage (Fahrdraht – Schienen) entsteht deshalb ein elektrisches Gleich-feld, das nur sehr geringen Schwankungen entsprechend den Schwankungen der Betriebsspannung aufweist. Die Frequenz des Feldes kann somit zu 0 Hz angenom-men werden. Der Grenzwert für elektrische Felder bei 0 Hz beträgt 25 kV/m2.

Das Magnetfeld im Umfeld der Anlage ist nicht konstant, sondern ändert sich ent-sprechend den aktuell in den Fahrdrähten bzw. den Schienen fließenden Strömen. Die Änderungen sind entsprechend dem Fahrbetrieb der Züge (Beschleunigung – konstante Fahrt – Abbremsen) langsam und es kann ihnen eine Frequenz zwischen 0 Hz und 1 Hz zugeordnet werden. Der Grenzwert für magnetische Flussdichten zwi-schen 0 Hz und 1 Hz beträgt 40 mT.

3.5.3 Schutz von Personen mit aktiven Körperhilfsmitteln, insbesondere Herz-schrittmachern, DIN VDE 0848-3-1

Die Grenzwerte für Personen mit aktiven Körperhilfsmitteln, insbesondere Herz-schrittmachern, sind in [5] festgelegt. Für Felder zwischen 0 Hz und 7,8 Hz ist die Un-gleichung

72080

)(

1

)(max ≤

+m

VtE

mA

tH

(1)

zu erfüllen.

Ohne Einwirkung eines elektrischen Feldes darf demnach die magnetische Fluss-dichte nicht mehr als

TmAB µµ 9057200 =⋅⋅= (2)

betragen und ohne Einwirkung eines magnetischen Feldes die elektrische Feldstärke nicht mehr als

mkV

mVE 6,5780720 =⋅⋅= (3)

Bei gleichzeitiger Einwirkung beider Feldarten ist Ungleichung (1) zu erfüllen.

2 Ein Referenzwert ist in der Ratsempfehlung für elektrische Felder mit der Frequenz 0 Hz nicht

angegeben. Es wird jedoch in einer Anmerkung darauf hingewiesen, dass von den meisten Menschen statische elektrische Felder mit Feldstärken unter 25 kV/m als nicht störend empfunden werden. Dieser Wert wird im Weiteren als Grenzwert für elektrische Gleichfelder (0 Hz) verwendet.


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3.5.4 Schutz von elektrischen Geräten

Die in [8] und [9] genannten Störfestigkeitswerte für elektrische Geräte sind nur für Wechselfelder der Frequenz 50 Hz angegeben. Für langsam veränderliche oder sta-tische Felder sind dort keine Grenzwerte angegeben. Betrachtet man den physikali-schen Hintergrund der Störbeeinflussung von elektrischen Geräten, wie unter 3.4 dargestellt, dass nämlich die Störungen aufgrund induzierter Spannungen und indu-zierter Ströme erfolgen, und berücksichtigt, dass die Induktionswirkung grundsätzlich proportional der Frequenz ist, so wird verständlich, dass Gleichfelder oder sehr lang-sam veränderliche Felder auch nicht in der Lage sind, elektrische Geräte zu stören.

3.5.5 Magnetfeldempfindliche Geräte

Es gibt einige wenige elektrische Geräte, die nicht durch die oben beschriebenen in-duzierten Spannungen und Ströme gestört werden, sondern unmittelbar durch ver-änderliche Magnetfelder. Es handelt sich dabei um Geräte, die mit Elektronenstrah-len arbeiten oder bei denen selbst erzeugte Magnetfelder zum Funktionsprinzip ge-hören. Geräte, die mit Elektronenstrahlen arbeiten, sind (inzwischen nur noch selten in Betrieb befindliche) Bildschirme mit Kathodenstrahlröhren, ferner (hier nicht weiter behandelte) Elektronenmikroskope und Elektronenstrahllithographiegeräte. Geräte, bei denen selbst erzeugte Magnetfelder zum Funktionsprinzip gehören sind z. B. Magnet-Resonanz-Tomographiegeräte (MRTs).

Bildschirme mit Kathodenstrahlröhren werden erfahrungsgemäß ab etwa 0,4 µT (ef-fektiv) bzw. 1,1 µT (Spitze-Spitze) sichtbar gestört. Die Störungen bestehen dabei aus einer Instabilität des dargestellten Bildes und eventuell Farbverfälschungen. Die Instabilitäten bzw. Farbveränderungen erfolgen dabei mit der Frequenz des stören-den Feldes, d. h. bei 50 Hz-Feldern erfolgen auch die Störungen mit 50 Hz, langsam veränderliche Felder erzeugen entsprechend langsame Bildstörungen. Für die Stärke der Störung ist unmittelbar die Amplitude der Magnetfeldänderung (und nicht deren Frequenz) relevant.

Für die Angabe der Störfestigkeiten von Kernspintomographen für medizinische Un-tersuchungen wurden Herstellerangaben der Fa. General Electric verwendet. Die An-gaben liegen für 50 Hz-Felder je nach Gerätetyp zwischen 0,2 µT und 4 µT (Effektiv-werte). Bei langsam veränderlichen Feldern liegen die Angaben zwischen 0,37 µT und 2,82 µT (Spitze-Spitze-Werte). Auch ist jeweils nicht die Frequenz der Änderung bzw. die Änderungsgeschwindigkeit relevant, sondern unmittelbar die Magnetfeld-amplitude.

3.6 Zusammenfassung der Grenzwerte

Die oben angegebenen Grenzwerte sind im Folgenden zusammengefasst.

Die Angabe „k. A.“ bedeutet, dass in den entsprechenden Vorschriften oder Normen hierzu keine Angaben gemacht sind und diese Geräte gegenüber den hier relevanten Gleichfeldern bzw. langsam veränderlichen Felder nicht empfindlich sind.

Zur Verbindlichkeit der Grenzwerte ist anzumerken, dass nur die Werte zum Schutz von Personen eingehalten werden müssen. Werden die Werte für Herzschrittma-


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cherträger überschritten, sind Warnhinweise aufzustellen. Die anderen Werte sind informativ.

Tabelle 1. Grenzwerte für elektromagnetische Felder in der Umgebung einer gleichspannungsbetriebenen Straßenbahnstrecke.

Magnetische Flussdichte B

Elektrische Feldstärke E

Schutz von Personen, Ratsempfehlung 1999/519/EG 40 mT 25 kV/m

Aufenthalt von Personen mit Herzschrittmacher, DIN VDE 0848-33 905 µT 57,6 kV/m

Störfestigkeit Geräte im Industriebereich k. A. k. A.

Störfestigkeit Geräte im Wohn- und Geschäftsbereich k. A. k. A.

Bildschirme mit Kathodenstrahlröhren 1,1 µT k. A.

Kernspintomographen 0,37 µT – 2,82 µT k. A.

3 Die angegebenen Werte gelten, wenn nur eine Feldart einwirkt. Anderenfalls muss die

Ungleichung (1) ausgewertet werden


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4 Berechnung der elektrischen und magnetischen Felder in der Um-gebung der Bahnanlagen Die Berechnung der elektrischen und magnetischen Felder erfolgte mit dem Pro-gramm WinField EP, Version 2010. Modelliert wurde die geplante Straßenbahnstre-cke von der Haltestelle Juliuspromenade (km 0,0) in östlicher Richtung bis zur Halte-stelle Washingtonstreet (km 5,5). Als Kartengrundlagen wurden die vom Auftragge-ber zur Verfügung gestellten Planungsunterlagen verwendet. Das Geländemodell des Landesamtes für Vermessung und Geoinformation Bayern, Raster 10 m x 10 m wurde hinterlegt. Folgende Parameter wurden für die Modellierung verwendet.

Schienenabstand: 1000 mm Fahrdrahthöhe: 5500 mm Fahrdrahtspannung: 750 V

Die Maximalströme in den einzelnen Streckenabschnitten wurden vom Büro IFB Institut für Bahntechnik GmbH, Niederlassung Dresden (Mail vom 20.04.2011), zur Verfügung gestellt.

Maximalstrom zwischen km 0,00 bis 0,05 1100 A Maximalstrom zwischen km 0,05 bis 0,20 2200 A Maximalstrom zwischen km 0,20 bis 0,66 2200 A Maximalstrom zwischen km 0,66 bis 1,13 2300 A Maximalstrom zwischen km 1,13 bis 1,54 1200 A Maximalstrom zwischen km 1,54 bis 1,95 1600 A Maximalstrom zwischen km 1,95 bis 2,98 2400 A Maximalstrom zwischen km 2,98 bis 4,00 2000 A Maximalstrom zwischen km 4,00 bis 4,63 2500 A Maximalstrom zwischen km 4,63 bis 5,25 1750 A Maximalstrom zwischen km 5,25 bis 5,50 2150 A Für die Berechnung der magnetischen Flussdichte für die Gesamtstrecke im Umfeld der Gleise (Fernfeld) wurde der oben angegebene Maximalstrom jeweils auf die bei-den Fahrdrähte verteilt, der Rückstrom gleichmäßig auf die vier Schienen.

Die flächendeckenden Berechnungen der magnetischen Flussdichteänderung (An-hang A, S. 2) bzw. der elektrischen Feldstärke (Anhang B, S. 2) erfolgten in einem Raster von 2 m x 2 m. Berechnet wurde 1 m über dem Boden. Die Ergebnisse der Berechnung der magnetischen Flussdichte sind dabei als Spitze-Spitze-Werte zu in-terpretieren, d. h. als Anstieg der Flussdichte vom Ausgangswert (Flussdichtewert des lokalen Erdmagnetfeldes) bis zu dem angegebenen Wert und anschließendem Abfall zurück auf den Ausgangswert.

Für die Berechnung der magnetischen Flussdichte in einem Querschnitt senkrecht zur Gleisanlage, die zur Betrachtung des Nahfeldes dient und letztlich für die Beur-teilung hinsichtlich der Grenzwerte in Kapitel 5 entscheidend ist, wurde im Sinne ei-ner Worst-Case-Betrachtung ein Maximalstrom von 2500 A in einem Fahrdraht und einem Rückstrom von je 1250 A in den beiden Schienen verwendet.


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5 Vergleich der Berechnungsergebnisse mit den Anforderungen Die Anforderungen sind die in Kapitel 3.6, Tabelle 1, genannten Werte. Die Berech-nungsergebnisse sind in den Anhängen A (magnetische Flussdichte) und B (elektri-sche Feldstärke) dargestellt.

Die höchsten magnetischen Flussdichten werden in unmittelbarer Nähe bzw. an der Oberfläche der Schienen und Fahrdrähte erreicht. Nachdem die Oberfläche der Fahr-drähte naturgemäß nicht berührt werden kann, ist der Flussdichtewert an der Oberflä-che einer Schiene als Maximalwert im zugänglichen Bereich zu betrachten. Dieser beträgt 2,7 mT (Annahme Schienenhöhe 20 cm, Berechnung vom Mittelpunkt der Schiene, vgl. Anhang A, S. 3).

Die höchsten elektrischen Feldstärken werden in der Umgebung der Fahrdrähte er-reicht. In einem Abstand von 1 m (näher wird man sich den unter Spannung stehen-den Fahrdrähten nicht nähern können) erreichen die elektrischen Feldstärken etwa 0,11 kV/m (vgl. Anhang B, S. 3). Im Detail ist den Berechnungen zu entnehmen:

- Schutz von Personen, Ratsempfehlung 1999/519/EG, 40 mT bzw. 25 kV/m

Die höchsten magnetischen Flussdichten werden mit 2,7 mT an der Oberfläche der Schienen erreicht. Die höchsten elektrischen Feldstärken im zugänglichen Bereich (1 m Abstand von den unter Spannung stehenden Fahrdrähten) betra-gen ca. 0,11 kV/m. Die Anforderungen der Ratsempfehlung 1999/519/EG wer-den somit in jedem Fall stets eingehalten.

- Aufenthalt von Personen mit Herzschrittmachern, DIN VDE 0848-3

Die elektrische Feldstärke im Bereich der Schienen beträgt 0,057 kV/m, die zu-lässige magnetische Flussdichte gemäß Ungleichung (1) danach 904 µT4. Die-ser Wert wird bereits in kurzer Entfernung von der Schienenoberfläche (34 cm) unterschritten.

Die magnetische Flussdichte in 1 m Abstand von einem Fahrdraht beträgt im ungünstigsten Fall (2500 A) 613 µT, die zulässige elektrische Feldstärke beträgt gemäß Ungleichung (1) danach 18,59 kV/m5. Die tatsächliche elektrische Feld-stärke beträgt in diesem Abstand ca. 0,11 kV/m und liegt damit weit unter dem zulässigen Wert.

4 Berechnung: TmA

mVEB µµ 904

807200 =⋅

⋅−⋅= mit mkVE 057,0=

5 Berechnung: mkVmV

µBE /59,1880720

0=⋅

⋅−⋅= mit µTB 613=


\\

S-M

UC

-FS

01\P

RJP

ER

SO

N\G

RL\

93\9

3490

\M93

490_

02_P

be_1

D.D

OC

: 14

. 08.

201

2

- Störfestigkeit Geräte im Industriebereich sowie im Wohn- und Geschäftsbereich

Für Gleichfelder bzw. langsam veränderliche Felder sind in den entsprechenden Normen keine Grenzwerte genannt, da elektrische Geräte hier nicht empfindlich sind. Im Umfeld einer Straßenbahnstrecke ist deshalb mit Störungen elektri-scher Geräte nicht zu rechnen.

- Bildschirme mit Kathodenstrahlröhren, 1,1 µT

Um eine Flussdichte von 1,1 µT zu unterschreiten, ist ein Abstand vom nächst-liegenden Gleis von ungefähr 47 m erforderlich. In allen Gebäuden, die sich nä-her als etwa 47 m an den Gleisanlagen befinden, sind je nach Entfernung mehr oder weniger starke Störungen von Bildschirmen mit Kathodenstrahlröhren zu erwarten. Dies betrifft Fernsehgeräte und Computermonitore mit dieser Technik gleichermaßen.

Anmerkung: Bei Flachbildschirmen (für Computer oder Fernseher) sind grund-sätzlich keine Störungen durch Magnetfelder zu erwarten, weil diese Geräte ge-genüber magnetischen Feldern unempfindlich sind.

- Kernspintomographen, 0,37 µT – 2,82 µT

Um auch für empfindliche Kernspintomographen mit einer Störfestigkeit von nur 0,37 µT einen störungsfreien Betrieb sicherzustellen, sind Abstände von etwa 79 m vom nächstliegenden Gleis erforderlich.

Anmerkung: Zur Erhöhung der Störfestigkeit von Kernspintomographen ist eine metallische Abschirmung und/oder die Verwendung aktiver Magnetfeldkompen-sationsanlagen grundsätzlich möglich.

M93490/02 GRL/WDN 14. August 2012 Anhang A Seite 1

\\

S-M

UC

-FS0

1\PR

JPER

SON

\GR

L\93

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90\M

9349

0_02

_Pbe

_1D

.DO

C :

14. 0

8. 2

012

Anhang A

Grafische Darstellung der Berechnungsergebnisse der magnetischen Flussdichte

M

93490/02 GR

L/WD

N

14. A

ugust 2012 A

nhang A S

eite 3

\\S-MUC-FS01\PRJPERSON\GRL\93\93490\M93490_02_Pbe_1D.DOC : 14. 08. 2012

M93490/02 GRL/WDN 14. August 2012 Anhang B Seite 1

\\

S-M

UC

-FS0

1\PR

JPER

SON

\GR

L\93

\934

90\M

9349

0_02

_Pbe

_1D

.DO

C :

14. 0

8. 2

012

Anhang B

Grafische Darstellung der Berechnungsergebnisse der elektrischen Feldstärke

M

93490/02 GR

L/WD

N

14. A

ugust 2012 A

nhang B S

eite 3

\\S-MUC-FS01\PRJPERSON\GRL\93\93490\M93490_02_Pbe_1D.DOC : 14. 08. 2012

Zusammenfassung1 Situation und Aufgabenstellung2 Verwendete Literatur3 Anforderungen an die elektromagnetische Verträglichkeit3.1 Grundlagen3.2 Schutz von Personen3.3 Schutz von Pflanzen und Tieren3.4 Störungen von elektrischen Geräten3.5 Relevante Normen und Richtlinien im Zusammenhang mit der geplanten Straßenbahnstrecke, Grenzwerte3.5.1 Feldquellen3.5.2 Schutz von Personen: 26. BImSchV und Europäische Ratsempfehlung 1999/519/EG3.5.3 Schutz von Personen mit aktiven Körperhilfsmitteln, insbesondere Herzschrittmachern, DIN VDE 0848-3-13.5.4 Schutz von elektrischen Geräten3.5.5 Magnetfeldempfindliche Geräte

3.6 Zusammenfassung der Grenzwerte

4 Berechnung der elektrischen und magnetischen Felder in der Umgebung der Bahnanlagen5 Vergleich der Berechnungsergebnisse mit den AnforderungenAnhang AAnhang B

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