Gebirgsbahnen

Gebirgsbahnen, im weiteren Sinne alle im Gebirgslande erbauten Schienenwege, im üblichen Sprachgebrauch jedoch nur die dem regelmäßigen Verkehr aller Art im Anschluß an das gesamte Eisenbahnnetz dienenden größeren Bahnen, sofern sie zufolge des gebirgigen Geländes außergewöhnlich steile Neigungen, scharfe Krümmungen und sonstige aus der Gebirgsnatur des Geländes entspringende Bauschwierigkeiten aufweisen. Dem gegenüber pflegen die nur oder vorwiegend dem Vergnügungs- und Erholungsverkehr dienenden, meist nur im Sommer betriebenen und oft mit besonderen Bewegungsarten (Zahnstange, Seilbetrieb u.s.w.) versehenen Bahnen zu beliebten Aussichtspunkten, Höhenkurorten u.s.w. als »Bergbahnen« bezeichnet zu werden. Indessen kommt der sogenannte gemischte Betrieb (s.u.), also die Anwendung von Zahnstrecken, auch bei Gebirgsbahnen im obigen Sinne mehr und mehr in Aufnahme.

Bei dem Entwurf einer Gebirgsbahn sind in erster Linie maßgebend: die Höhenlage des (von beiden Seiten oder von einer Seite her) zu ersteigenden Scheitelpunktes und die für längere Strecken als zulässig geltende Größtneigung der Bahn, die hauptsächlich ihre Leistungsfähigkeit (Zuggewicht und Fahrgeschwindigkeit) bedingt. – Die den Scheitelpunkt enthaltende Wasserscheide kann entweder offen überschritten (Brennerbahn, Landquart-Davos u.a.) oder mittels eines Scheiteltunnels durchbrochen werden. Im ersten Falle wird man eine möglichst tiefe Einsattlung des Gebirgskamms, im zweiten eine möglichst schmale Stelle desselben zwischen beiderseitigen Quertälern aufzusuchen haben. In beiden Fällen sind namentlich die klimatischen und geologischen Verhältnisse der Oertlichkeit von maßgebender Bedeutung für die Wahl der Scheitelstrecke. – Der Scheiteltunnel selbst wird, wenn irgend möglich, wegen des schon für die Bauausführung wichtigen Wasserabflusses mit beiderseitigem Gefälle angelegt. Da jedoch die Lage der Mundlöcher sich auf beiden Seiten in verschiedener Höhe zu ergeben pflegt und der Scheitelpunkt (mit kurzer Wagerechter) unter der Voraussetzung etwa gleich raschen beiderseitigen Baufortschritts in der Nähe der Mitte liegen soll, so erhalten beide Seiten in der Regel eine ganz verschiedene Neigung, wobei 2‰ wegen des Wasserabflusses als untere Grenze gilt, während man der Heiteren Seite womöglich nicht mehr als die Hälfte der im übrigen auf der Bahn zulässigen Größtneigung gibt, damit im langen Scheiteltunnel das Zuggewicht verdoppelt, also die Zahl der Lokomotiven auf die Hälfte beschränkt werden kann und so der Tunnel weniger von Rauch angefüllt wird. Einige der größten Höhen des Scheitelpunktes und der größten Tunnellängen in Europa sind aus der Tabelle S. 318 zu ersehen.

Das Neigungsverhältnis der Zufahrts- oder Entwicklungsstrecken zwischen dem Scheitel und den Fußpunkten (Anfangspunkten) der eigentlichen Gebirgsstrecke, die mit besonderen Gebirgslokomotiven und kurzen Zügen betrieben wird, soll bei Innehaltung des gewöhnlichen Reibungssystems (s. Eisenbahn, Bd. 3, S. 272), abgesehen von den Bahnhöfen, als sogenannte maßgebende Neigung möglichst gleichmäßig durchgeführt werden, damit die Zugkraft der Lokomotiven bestens ausgenutzt werden kann. Die Grenze für diese maßgebende Neigung ist durch die Fortschritte des Lokomotivbaues allmählich erheblich erweitert. Während in den ersten beiden Jahrzehnten des Eisenbahnwesens (1830–50) Neigungen über 10‰ O für längere Strecken kaum als zulässig galten und solche über 20‰ O auf kurze »schiefe Ebenen« mit Seilbetrieb oder andern besonderen Bewegungsarten beschränkt blieben, sind später, wie die Tabelle S. 318 zeigt, Neigungen von 25 und sogar bis 32‰ (Arlbergbahn) ohne besondere Betriebsarten auf große Strecken zur Anwendung gelangt, und bei Nebenbahnen ist auch im deutschen Eisenbahnverein 40‰ für Reibungsbahnen ausdrücklich zugelassen. In der Schweiz ist man noch weiter gegangen und betreibt Bahnen mit lebhaftem Personenverkehr mit Neigungen von 45 (Landquart-Davos), ja sogar 50‰ (Wädenswyl-Einsiedeln) durch gewöhnliche, nur besonders schwere Reibungslokomotiven, während die Uetlibergbahn mit 70‰ zu den nur für Sommerverkehr bestimmten »Bergbahnen« zu zählen ist. Da jedoch bei Neigungen über 25–30‰ die Nutzleistung der Reibungslokomotive bei gleichzeitiger Vermehrung des toten Gewichts sehr stark abnimmt und namentlich eine durchaus schwankende Größe ist, indem sie von der mit den Witterungsverhältnissen wechselnden Reibungsgröße (irrtümlich auch Adhäsion genannt) zwischen Schiene und Treibrad abhängt, so ist in solchen Fällen sehr wohl zu erwägen, ob nicht die Anwendung von Zahnstrecken den Vorzug verdient, deren Betrieb sich bereits an verschiedenen Stellen (Blankenburg–Tanne 1885, Brünnigbahn 1888, Berner Oberland-Bahnen 1890, Visp-Zermatt 1890, Stans – Engelberg mit elektrischem Betrieb 1898, Bosnabahn 1885/91, Eisenerz–Vordernberg 1891, bei den zwei letzten auch im Winter) durchaus bewährt hat. Hierbei sind die Lokomotiven mit zwei unabhängig voneinander arbeitenden Maschinen versehen, wovon die eine nur die Reibungstriebräder (in der Regel zwei gekuppelte Achsen), die andre nur die Zahntriebräder bewegt, und die Kraftverteilung ist so anzuordnen, daß beide Antriebsarten[318] zusammen auf der steilen Zahnstrecke die gleiche Zuglast bergwärts fördern, wie der Reibungsantrieb allein auf der maßgebenden Steigung der Reibungsstrecken. Diese wird dann in der Regel bei Dampfbetrieb nicht über 25‰ hinausgehen, während die Neigung der Zahnstrecken 60–70, ja bis 125‰ betragen kann. Auf diese Weise ist man zufolge der Zahnräder stets einer gewissen Leistung sicher und kann zugleich die jeweilige Reibung zwischen Triebrad und Schiene mit ausnutzen; ebenso kommt das Gewicht der Zahnräder mit ihrer Antriebsvorrichtung, dem Triebgewicht, auf den Reibungsstrecken zunutze, da es auch von den gekuppelten Reibungstriebrädern getragen wird. Zugleich vermindert sich die erforderliche Steigungslänge in gleichem Maße, wie sich das Steigungsverhältnis erhöht. Die Mehrkosten der Zahnstangen und der gemischten Lokomotiven können also durch Ersparnis an Bau- und Betriebslänge, die geringere Fahrgeschwindigkeit in den Zahnstrecken durch die verminderte Bahnlänge sehr wohl aufgewogen werden. Endlich hat die Erfahrung, namentlich im Harz und in Bosnien sowie in Vordernberg, gezeigt, daß die Zahnstange ein sehr geeignetes Mittel ist, um die Bekämpfung der durch Schnee veranlaßten Schwierigkeiten zu erleichtern [1].

Bei elektrischem Betriebe kann erfahrungsmäßig das Steigungsverhältnis auf Reibungsbahnen für gleiche Leistung noch höher hinausgehen als beim Dampfbetrieb, weil die Grenze der Zugkraft, nämlich das Produkt aus Triebgewicht und Reibungswert zwischen Rad und Schiene, beim elektrischen Antrieb während einer Umdrehung des Rades gleichmäßig und voll zur Wirkung kommt, während sie beim Dampfzylinderbetrieb beeinträchtigt wird durch die Schwankungen des Drucks, die während der Radumdrehung zufolge der schwingenden Massen und Gegengewichte zwischen Triebrad und Schiene auftreten. Der elektrische Betrieb empfiehlt sich daher für steile Gebirgsbahnen und für lange Tunnel ganz besonders, hier wegen Wegfalls der Rauchplage.

Die Entwicklungsstrecken der Gebirgsbahnen müssen von den Scheitelpunkten herab den bestgeeigneten Tälern folgen, um den Anschluß der Flachlandbahnen zu erreichen. Das Gefälle der Täler pflegt aber im oberen Teile erheblich Heiler zu sein als die zulässige Neigung der Bahn und sich nach unten erst allmählich abzuflachen, auch wohl an einzelnen Stellen plötzliche Steilstrecken zu zeigen, also sogenannte Talstufen zu bilden. Um die Talsohle mit gleichmäßigem Gefälle im unteren flacheren Teile zu erreichen und dann als Talbahn innehalten zu können, ergibt sich – sofern die Einlegung von Zahnstrecken nicht beliebt wird oder auch dann die Talsohle noch zu steil ist [8] – bei Innehaltung der Talsohle nicht ausreicht [8] – fast immer die Notwendigkeit, die Bahn im oberen Teile des Tals entweder hoch an den Hängen zu führen (Arlbergbahn), oder es muß an geeigneten Stellen durch künstliche Längenentwicklung ein früheres Erreichen und Innehalten der Talsohle ermöglicht werden, um die damit verbundenen Vorteile zu erzielen, nämlich: wesentlich billigeren Bau und Betrieb, bessere Zugänglichkeit für die Bevölkerung, für Beamte und Arbeiter, klimatisch günstigere Lage u.s.w. Solche Längenentwicklung kann gewonnen werden durch Ausbiegen in Seitentäler (Brennerbahn, Mont Cenis-Bahn u.s.w.), durch Schleifenbildung im Haupttal, wenn dieses breit genug (Gotthardbahn bei Wasen), oder durch teils unterirdische Kurvenbildung in Form von Schleifen[319] (Schwarzwaldbahn, Bologna-Pistoja) oder von Schlingen (Hebungsspiralen) wie bei der Gotthardbahn [2]–[5] an fünf Stellen und zahlreich an der Albulabahn, nämlich da, wo Talstufen zu überwinden sind. Solche Mittel können stellenweise hohe Baukosten verursachen und dennoch durch wesentliche Abkürzung und Verbesserung der Linie wirtschaftlich vorteilhaft sein. – Außer den besprochenen Hauptpunkten sind noch eine Reihe andrer Rücksichten bei Gebirgsbahnen, zumal im Hochgebirge, von besonderer Bedeutung, so z.B. die Ueber- bezw. Unterschreitung von Nebentälern und Lawinengängen, die oft sehr schwierige Gewinnung geeigneter Plätze für die Bahnhöfe und deren Ausgestaltung bei äußerst beschränkter Länge der geraden und der wagerechten (oder höchstens mit 2,5‰ geneigten) Strecke, die Vermeidung geologischer Gefahren, Schutz gegen Schneemassen u.s.w.

Von andern hervorragenden Gebirgsbahnen mögen noch hervorgehoben werden: Zahlreiche Linien in den österreichischen Alpen (u.a. die Pontebba- und die Salzkammergutbahn, die Tauern- und Karawankenbahn zwischen Salzburg und Triest), in Italien (u.a. Spezia-Ventimiglia, Parma-Spezia, Foligno-Ancona, Benevento-Termoli und Benevento-Foggia, auch sizilianische Bahnen), in den Karpathen (Jablunkabahn und vier Ueberschienungen der Karpathen zwischen Ungarn und Galizien), in den Transsylvanischen Alpen zwischen Ungarn und Rumänien u.s.w. Sodann verschiedene Bahnen in Schottland und in Norwegen (so die Bahn Christiania-Bergen) sowie in den Pyrenäen. Außereuropäische Gebirgsbahnen von hervorragender Bedeutung finden sich im Norden Indiens, südlich vom Kaukasus (Poti-Tiflis mit dem 4 km langen Suramtunnel), in den großen Gebirgszügen Nordamerikas (Teilstrecken der Pacific- und der Mexikanischen Bahnen) und in den Anden Südamerikas, wo sie die größten Meereshöhen erreichen (Lima-Oroya und Arequipa-Puno über 4000 m Meereshöhe). Auch die nach mehrfachen Unterbrechungen wieder im Bau befindliche Bahn Mendoza-Santa Rosa zwischen Argentinien und Chile, die bei 50 km Länge mit 28 km Zahnstrecken und Schmalspur (Im) ausgeführt wird, soll nach Ueberwindung einer Hebung von 2477 m mit 25‰ bezw. 80‰ Steigung die Anden am Uspallatapaß in 3190 m Meereshöhe mit einem Tunnel von 5 km Länge überschreiten, wird also zu den höchst hinausgehenden Gebirgsbahnen gehören. Erhebliche Höhen werden auch von den Pacificbahnen erreicht (Marshallpaß 3300 m). Endlich werden auch einige australische Bahnen als Gebirgsbahnen bezeichnet.

Literatur: [1] Schneider, Alb., Erfahrungen im Bau und Betrieb von Zahnradbahnen, Berlin 1894, S. 34. – [2] Hellwag, Die Bahnachse und das Längenprofil der Gotthardbahn, Zürich 1876. – [3] Die neuen Linien der Rhätischen Bahn von Hennings und die Brücken der Albulabahn, Zürich 1904. – [4] Mémoire du département fédéral suisse, chemin de fer du St. Gotthard, Bern 1888; ferner [5] die Aufsätze von Dolezalek über den Bau der Gotthardbahn in der Zeitschr. d. hannoverschen Arch. – u. Ingen.-Vereins 1878. – [6] Etzel, C. v., Oesterr. Eisenbahnen 1857–67 (Brennerbahn). – [7] Birk, Die Semmeringbahn, Wien 1879. – [8] Roll, Encyklop. d. ges. Eisenbahnw., Wien 1890–95. Die Artikel »Neigungsverhältnisse« und »Vorarbeiten« von Goering. – [9] Ueber die österreichischen Alpenbahnen (Nr. 18–20 der Tabelle) s. Schweiz. Bauztg., Bd. 39, S. 123; Ueber die Simplonbahn, ebend., Bd. 33, S. 164; Bd. 37, S. 211; Bd. 39–47 in zahlreichen Aufsätzen, namentlich Bd. 38, S. 191 ff., von Pestalozzi. – [10] Geistbeck, Der Weltverkehr, 2. Aufl., Freiburg 1895 (mit zahlreichen Holzschnitten). S.a. Zahnstangenbahnen.

Goering.

Gebirgslokomotiven (Berglokomotiven) dienen für den Betrieb von Bahnen mit längeren Heilen Rampen und kleinen Krümmungshalbmessern. Im allgemeinen betrachtet man die Steigung von 25‰ als Grenze, bei der noch Reibungslokomotiven (in bezug auf die Rentabilitätsverhältnisse und die Bedeutung der Bahnlinie an sich) zweckmäßig Verwendung finden können; doch wurden auch Steigungen von 33‰ bei Weltbahnen mit Reibungsbetrieb ausgeführt (s. weiter oben). Bei Steigungen über 40‰ muß aber – von Ausnahmefällen abgesehen – jedenfalls eine künstliche Vermehrung der Reibung zu Hilfe genommen werden, z.B. Zahnrad und Zahnstange. Für den Bau von Gebirgslokomotiven (Reibungslokomotiven) sind Hauptbedingungen: große Leistungsfähigkeit, tunliche Vermeidung oder doch wesentliche Verminderung der sogenannten toten Last, damit die nutzbare Zugkraft möglichst groß bleibt, kleiner Radstand oder hinreichende Achsenbeweglichkeit, um scharfe Bogen sicher durchfahren zu können (Kurvenbeweglichkeit).

Die erforderliche große Leistungsfähigkeit wird durch große Heizfläche und Zylinder sowie großes Reibungsgewicht erreicht; anderseits aber darf der Achsdruck in Rücksicht auf die zulässige Beanspruchung des Oberbaues eine gewisse Größe (in der Regel 14 t, auf eigner Bahn 16 t) nicht überschreiten. Die Vereinbarung dieser sich scheinbar widersprechenden Forderungen erschwert die Konstruktion der Gebirgslokomotiven. Dieselben haben eine größere Anzahl gekuppelter Achsen zu erhalten (drei und vier, in neuerer Zeit sogar fünf – Decapod-System); bei drei gekuppelten Achsen erweist sich wegen der Schwere der Lokomotive in der Regel noch eine Laufachse oder selbst ein vierräderiges Drehgestell als notwendig; gegenwärtig gilt wohl allgemein als Typ von Gebirgslokomotiven für Schnell- und Personenzüge die Lokomotive mit drei gekuppelten Achsen und einem zweiachsigen Drehgestell, für Güterzüge die Lokomotive mit vier gekuppelten Achsen, wozu mitunter noch eine einstellbare Achse tritt. Vielfach werden jetzt, um der Forderung der Kurvenbeweglichkeit zu entsprechen, Lokomotiven mit einstellbaren Triebgestellen und einstellbaren Achsen verwendet, wobei auch die Verbundwirkung ausgenutzt wird (Bauart Mallet-Rimrott). Einfacher sind die Lokomotiven mit einem festen und einem beweglichen Triebgestell (Bauart Hagans [1]); einzelne einstellbare Kuppelachsen zeigen die Anordnungen von Klose (Verbindung der Einstellungsvorrichtungen für die Achslager und die Kuppelstangen in solcher Weise, daß deren richtiges Zusammenwirken gesichert erscheint), Klien-Lindner (die festgelagerten Kuppelachsen tragen in der Mitte eine Kugelfläche, welche die besondere Hohlachse mit den Rädern beweglich und frei einstellbar umschließt) und Hagans (ähnlich wie bei Klien-Lindner, doch ist die Hohlachse zwangläufig[320] geführt). Nach den neuesten Erfahrungen genügt aber auch für die leichte Beweglichkeit und geringe Abnutzung der Spurkränze der Lokomotive mit vier und fünf gekuppelten Achsen in scharfen Krümmungen eine geeignete seitliche Verschiebbarkeit einzelner Kuppelachsen.

Um den Schlepptender beibehalten zu können, wofür sich viele Betriebsingenieure aussprechen, und doch der Forderung der Vermeidung toter Last zu genügen, hat man das Gewicht desselben für die Reibung zu verwerten gesucht, indem man die Tenderräder einerseits und die Lokomotivräder anderseits durch Kuppelstangen verband und die Bewegung der gekuppelten Lokomotivräder auf die gekuppelten Tenderräder durch Ketten oder Zahnräder (System Engerth) oder Kuppelstangen (Kirchweger-Fink) übertrug. Diese Versuche gehören der Geschichte an; man läßt jetzt die Schlepptender als tote Lasten mitlaufen. Vielfach werden Gebirgslokomotiven als Tenderlokomotiven konstruiert, d.h. Lokomotiven, bei denen der Wasser- und Brennstoffvorrat zu beiden Seiten des Kessels gelagert ist; die Ansichten über deren Vor- und Nachteile gehen auseinander.

Selbstverständlich müssen Gebirgslokomotiven mit Sandstreuapparaten und kräftigen Bremsen ausgerüstet sein. – Nachstehende Uebersicht gibt – nach [2] – die wichtigeren Dimensionen einiger neuerer Gebirgslokomotiven.

Literatur: [1] Organ f. d. Fortschr. d. Eisenbahnwesens 1894, S. 182, und 1897, S. 222. – [2] Die ausführlichsten Aufschlüsse über allgemeine Anordnung und über Einzelheiten gibt das Werk: Das Eisenbahnmaschinenwesen der Gegenwart, 1. Abschn., 1. Teil, 2. Auflage, Wiesbaden 1903. – [3] Ferner sind zu empfehlen: Heusinger, Handb. für spezielle Eisenbahntechnik, Bd. 3, 2. Teil (Abhandlung von A. Petzhold); Kramer, Der Maschinendienst auf der Brennerbahn, Wien 1878; Birk, Die Semmeringbahn, Wien 1879; k. k. Staatsbahndirektion Innsbruck, Die Arlbergbahn 1896; R. Sanzin, Fünfzig Jahre der Entwicklung der Gebirgslokomotiven, Organ f. d. Fortschr. d. Eisenbahnwesens 1901, S. 241 ff. – [4] Dasselbe und Glasers Annalen für Gewerbe und Bauwesen enthalten viele Beschreibungen und Abbildungen von Gebirgslokomotiven.

Alfr. Birk.