Herzschrittmacher und Bahnstrom

Summary

The following contribution is exclusively devoted to interference of cardiac pacemakers by different railroad net systems powered by direct current (DC) or alternating current (AC). Whereas DC systems differ only in the two voltages of 1.5 kVand 3 kV, AC sytems differ in both voltage and frequency. In Germany, in the adjacent countries Austria and Switzerland, but also in Norway and Sweden, electric railroads are run by a frequency of 16.7 Hz and a voltage of 15 kV. Other railroads in Europe use 1.5 kVor 3 kV DC voltage. High velocity trains in France, Italy, Spain, Hungary and others are powered by 50 Hz and predominantly 25 kV.

The possibly interfering electric field E of the overhead lines increases with increasing voltage. Only in the open air is it expanding undisturbed. Buildings or vehicles shield it effectively. Therefore, the E field is only of minor importance. A passenger waiting at the platform is exposed to a an electric field in heart height of about 1.5 kV/m assuming an overhead line voltage of 15 kV. A voltage of 25 kV increases it to about 2.7 kV/m. The magnetic field H, normally expressed as magnetic induction B, is correlated linearly with the current strength that strongly fluctuates with railroad operation. The induction B, acting on a pacemaker wearer standing on the platform, may increase to 50 to 70 μTwith very high overhead line currents. Standing very close to an engine preparing for departure, amplitudes of up to 100 μT may arise. Within the cabins of the TRANSRAPID only minor magnetic fields of differing frequencies are measured.

A train journey will constitute a small risk for wearers of pacemakers, even with insufficient interference resistance, because several unfavorable conditions must coincide.

Zusammenfassung

Der folgende Beitrag ist ausschließlich der Beeinflussbarkeit von Herzschrittmachern (HSM) durch elektrische Bahnen, betrieben mit Gleichstrom (DC) oder niederfrequentem Wechselstrom (AC), gewidmet. Während sich die Gleichstromsysteme nur durch die beiden Spannungen von 1,5 kV oder 3 kV unterscheiden, weichen bei den Wechselstromsystemen sowohl Spannung als auch Frequenz voneinander ab. In Deutschland, im benachbarten Österreich und der Schweiz sowie in Norwegen und Schweden werden Bahnen mit einer Frequenz von 16,7 Hz betrieben bei einer Spannung von 15 kV. Andere Bahnen in Europa betreiben ihre Fahrzeuge mit 1,5 kV oder mit 3 kV Gleichspannung. Der Hochgeschwindigkeitsverkehr in Frankreich, Italien, Spanien, Ungarn und anderen wird mit 50 Hz und vorwiegend mit 25 kV ausgeführt (siehe Kartenübersicht).

Das möglicherweise beeinflussende elektrische Feld E der Oberleitung nimmt mit steigender Spannung zu. Es kann sich nur im Freien ungestört ausbreiten. Gebäude und Fahrzeuge schirmen es gut ab. Deshalb kommt dem E-Feld von Bahnen nur eine sehr untergeordnete Bedeutung zu. Ein am Bahnsteig wartender Reisender ist bei einer Oberleitungsspannung von 15 kV in Herzhöhe einem elektrischen Feld von ungefähr 1,5 kV/m ausgesetzt. Bei einer Spannung von 25 kV beträgt die elektrische Feldstärke E ungefähr 2,7 kV/m. Das magnetische Feld H, ausgedrückt als magnetische Induktion B, folgt linear der Stromstärke, die im Bahnbetrieb stark schwankt. Die magnetische Induktion B, die auf einen am Bahnsteig stehenden HSM-Träger einwirkt, kann bei sehr hohen Oberleitungsströmen bis etwa 50–70 μT betragen. Bei sehr dichtem Herantreten an die abfahrbereite Lokomotive können Werte bis zu 100 μT auftreten. In den Fahrgasträumen des TRANSRAPID werden nur geringe Magnetfelder unterschiedlicher Frequenz gemessen.

Bahnfahren dürfte auch für Träger mit HSM unzureichender Störfestigkeit ein geringes Risiko darstellen, zumal mehrere ungünstige Faktoren zusammen kommen müssten.