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Allerdings traten ab 1964 die neuen Lokomotiven des Typs Re 4/4 II auf den Plan, welche den RBe 4/4 nach und nach die Städteschnellzüge wegnahmen. Mit fortschreitender Ablieferung von Steuerwagen (Typ Einheitswagen) wurden die Triebwagen mehr und mehr in den Regionalverkehr abgedrängt und gelangten in den 1980er-Jahren auch in den Bereich der Zürcher S-Bahn. Zum Gotthard, wie ursprünglich geplant, kamen die Triebwagen planmäßig nie.

Die sechs Prototypen gingen eigene Wege: Sie kamen auf der bekannten Seetalbahn zum Einsatz, wo sie wegen der Nähe zum Straßenverkehr besonders auffällige Markierungen an den Fronten erhielten. Um 1990 wurden alle Serientriebwagen im Bereich Zürich stationiert. Es wurde eine Reihe von Pendelzügen gebildet, je nach Länge und Gewicht mit einem Steuerwagen oder einem zweiten Triebwagen am anderen Ende.

Modernisierung ab 1992
Anfang der 1990er-Jahre waren die Triebwagen etwas in die Jahre gekommen. Man entschied sich für eine vollständige Aufarbeitung und Modernisierung, um die Fahrzeuge weitere etwa 20 Jahre betreiben zu können. Alle noch vorhandenen 74 Triebwagen wurden in der Hauptwerkstätte Zürich vollständig saniert.

Hierbei wurde vor allem die recht grobschlächtige Stufenschaltung durch eine Thyristorsteuerung ersetzt, was den Fahrkomfort beim Anfahren und Bremsen deutlich verbesserte. Für den geplanten Einsatz bei der S-Bahn erhielten die Triebwagen neue Außenschwingtüren, die durch Knopfdruck durch die Fahrgäste geöffnet werden konnten. Für die Installation der zusätzlichen Technik-Komponenten mussten vier Sitzplätze geopfert werden.

Innen wie außen wurden die Triebwagen durch neue Farben und Polster auf einen zeitgemäßen Stand gebracht. Gleichzeitig wurden die Wagen (mit Ausnahme der Prototypen) auf die Baureihe 540 umgezeichnet. Mit entsprechend umgebauten Einheitswagen gelangten die 540 anschließend in den S-Bahn-Betrieb der Region Zürich.

Die Prototypen behielten ihre angestammten Nummern 1401 – 1406, trotzdem wurden aber innerhalb der Baureihe 540 die Nummern 540 000 bis 540 005 für diese Wagen freigehalten. Da bereits einige Triebwagen durch Unfälle ausgeschieden waren, enthielt die Baureihe 540 tatsächlich die Nummern 540 006 – 079.

Einsätze bis heute
Ab 2003 begannen die Ausmusterungen, denen zunächst die Prototypen zum Opfer fielen. Im Sommer 2012 waren noch etwa 40 Triebwagen im Einsatz.

Im Raum Zürich wurden aus den RBe 4/4 und entsprechend umgebauten Einheitswagen zahlreiche Garnituren gebildet, die in der Regel aus einem Triebwagen, bis zu vier Wagen und einem Steuerwagen oder zwei Triebwagen mit bis zu acht dazwischen eingestellten Wagen bestanden. Diese Garnituren waren zunächst auf diversen S-Bahn-Linien im Einsatz. Sie mussten im Plandienst aber mehr und mehr den DPZ – Doppelstock-Pendelzügen – weichen.

Spätestens mit der 2006 begonnenen Ablieferung der neuen S-Bahn-Züge der Baureihe 514 traten die 540er deutlich in die zweite Reihe zurück. Überwiegend blieben ihnen während der Hauptverkehrszeit die Verstärkerzüge, im Fahrplan nur mit einem „S“ ohne Nummer gekennzeichnet, die als eine Art S-Bahn-Eilzüge nur die wichtigsten Stationen bedienen.

Hier waren sie aber immer noch recht zuverlässig auf den Strecken nach Schaffhausen, Romanshorn, Ziegelbrücke, Zug, Arth-Goldau, Aarau und Koblenz zu beobachten. Während des Tages standen sie rund um Zürich in diversen Abstellanlagen, bevor der abendliche Berufsverkehr sie wieder zum Einsatz rief.

Es bleibt zu erwähnen, dass die 540 bis in die letzten Jahre wegen ihrer starken Motorisierung immer wieder auch als Lokomotiv-Ersatz verwendet wurden, wenn eine Lok ausfiel oder Betriebsstörungen eine Ersatzstellung notwendig machten. Wegen der gleichartigen Vielfachsteuerung kam es auch zu Kompositionen, bei denen an einem Ende eine Re 4/4 II, am anderen ein 540 lief.

Seit Ende 2011 stellen die SBB für den S-Bahn-Dienst in Zürich die dritte Generation von S-Bahn-Zügen in Dienst: Die KISS-Doppelstockzüge der Firma Stadler, bei den SBB als Baureihe 511 eingeordnet, lösen ihrerseits DPZ ab, welche wiederum in die Pläne der 540 eindringen.

Gleichzeitig werden die DPZ mit Niederflurwagen ausgestattet, was ältere Doppelstockwagen freisetzt; aus diesen Wagen werden jetzt mit zwei Re 4/4 II im Sandwich neue Garnituren gebildet, welche ebenfalls die bisherigen RBe 4/4-Garnituren in der Hauptverkehrszeit ersetzen. Im Sommer und Herbst 2012 verloren die 540 somit große Teile ihres angestammten Einsatzgebiets im Raum Zürich.

Abstellung Ende 2014

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