Elektrische Eisenbahnen

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Elektrische Eisenbahnen

Elektrische Eisenbahnen (electric railways; chemins de fer Ă©lectriques; ferrovie elettriche).


InhaltsĂŒbersicht: I. Allgemeine Entwicklung und Zukunft des elektrischen Bahnbetriebes. – II. Nutzbarmachung der WasserkrĂ€fte fĂŒr die Anlage der Stromquellen. – III. Einrichtung der Stromquellen und Stromverteilung. – IV. StromzufĂŒhrung auf der Bahnstrecke. – V. Mechanische Einrichtung der Fahrbetriebsmittel (Motorwagen und Lokomotiven.) – VI. Elektrotechnische Einrichtung der Fahrbetriebsmittel nach Stromsystemen (Gleichstrom, einphasiger Wechselstrom, Drehstrom). – VII. Automobile Triebwagen. – VIII. BetriebfĂŒhrung – IX. Elektrotechnische Einrichtung von Spezialbahnen (Zahnbahnen, Seilbahnen, Gruben- und Industriebahnen).


I. Allgemeine Entwicklung und Zukunft des elektrischen Bahnbetriebes.


Die E. sind auf deutschem Boden entstanden. Wohl wurde auch anderwĂ€rts die Herstellung elektrisch betriebener Verkehrsmittel angestrebt, so im Jahre 1834 von Jacobi in Petersburg der Betrieb eines Bootes mittels elektrischer Batterien, ferner 1835–1837 von Th. Davenport in Amerika durch BemĂŒhungen zur Schaffung einer elektrischen Lokomotive, welches Ziel nach der im Jahre 1841 durch den Deutschen Bund erfolgten Preisausschreibung auch von dem EnglĂ€nder Th. Hall u.a. verfolgt wurde, – aber alle diese BemĂŒhungen scheiterten.

Ein Erfolg war damals auch tatsĂ€chlich ausgeschlossen, denn es fehlte vor allem an der Möglichkeit, elektrische Arbeit in grĂ¶ĂŸerer Menge vorteilhaft zu gewinnen, da die damals allein angewendeten galvanischen Elemente hierzu nicht geeignet waren.

Erst als durch Werner Siemens im Jahre 1867 die dynamo-elektrische Maschine geschaffen wurde, durch die zuerst die Möglichkeit gegeben war, elektrische Arbeit in unbegrenzter Menge zu fördern, konnte daran gedacht werden, die gestellte Aufgabe zu lösen. TatsĂ€chlich hat Werner Siemens, wie er selbst berichtet, schon damals die Schaffung von E. ins Auge gefaßt, u. zw. in erster Linie die Errichtung eines Netzes elektrischer Hochbahnen durch die Straßen Berlins.

Die Dynamomaschine war aber noch nicht fĂ€hig, so große Aufgaben zu erfĂŒllen, und es bedurfte einer Entwicklungszeit von 12 Jahren, bis im Jahre 1879 gelegentlich der Berliner Gewerbeausstellung an den Bau einer E. geschritten werden konnte.

Wenn auch die bei dieser Bahn benĂŒtzte, fĂŒr die spĂ€tere Verwendung in dem Stollen eines Kohlenbergwerkes bestimmt gewesene Lokomotive nur langsam verkehrte und den BedĂŒrfnissen der Personenbeförderung nur wenig entsprach, so machte diese kleine Ausstellungsbahn doch gewaltiges Aufsehen und bestĂ€rkte insbesondere Werner Siemens in dem Gedanken, zur BewĂ€ltigung des stetig anwachsenden Verkehres in den Straßen Berlins ein Netz elektrischer Hochbahnen in den belebtesten Straßen zu schaffen.

Um die vielfachen, diesem Plane entgegengehaltenen Bedenken zu entkrĂ€ften, entschloß sich die Firma Siemens & Halske, auf eigene Kosten eine Probebahn herzustellen, und fĂŒhrte die erste, dem Personenverkehre regelmĂ€ĂŸig dienende E. vom Bahnhofe Lichterfelde der Anhaltischen Bahn nach der Hauptkadettenanstalt in Groß-Lichterfelde aus. Diese Bahn wurde am 16. Mai 1881 dem Betriebe ĂŒbergeben und hat zu allgemeiner Zufriedenheit ihren Dienst getan. Zum ersten Male wurde hier ein Motorwagen angewendet, der zufolge elektrischer Umsteuerung nach beiden Richtungen betrieben, und dessen Geschwindigkeit durch Vorschalten von WiderstĂ€nden geregelt werden konnte.

Die kleine Ausstellungsbahn vom Jahre 1879 und die im Jahre 1881 erbaute Lichterfelder Bahn haben die Aufmerksamkeit der ganzen technischen Welt auf den elektrischen Bahnbetrieb gelenkt und insbesondere die AusfĂŒhrbarkeit und verblĂŒffende Einfachheit der elektrischen Betriebsweise dargetan. Auch fĂŒhrten diese AusfĂŒhrungen zur Erkenntnis, in welchen FĂ€llen vorwiegend der elektrische Betrieb am Platze sei. DiesbezĂŒglich hat Werner Siemens schon im Jahre 1880 in einem Vortrage: Â»Ăœber die dynamo-elektrische Maschine und deren Verwendung zum Betriebe von E.« seine Meinung dahin ausgesprochen, daß der elektrische Betrieb von Bahnen vorwiegend in folgenden drei FĂ€llen Vorteile biete:

1. Zur Überwindung großer Steigungen, da es möglich erscheint, die Zugkraft auf beliebig viele Achsen zu verteilen und dadurch die AdhĂ€sion beliebig zu erhöhen;

2. fĂŒr den Betrieb von Bahnen im Tunnel und in Bergwerken;

3. fĂŒr den Betrieb von Hochbahnen. Auch hat Werner Siemens schon damals hervorgehoben, daß der Elektromotor auch geeignet sei, als Generator geschaltet, Arbeit zu vernichten und daher zur Bremsung zu dienen.

Obwohl nach diesen AusfĂŒhrungen schon im Jahre 1881 die elektrische Straßenbahn in allen ihren wesentlichen Teilen, wenn auch ohne vollkommene Durchbildung, vorhanden war, so verstrichen doch weitere 9 Jahre, bis die Entwicklung der E. in Europa begann.

Die Schwierigkeiten der Konzessionserteilung wurden durch die Anforderungen erhöht, die in Europa an öffentliche Bauten gestellt wurden, und denen die schwerfĂ€lligen bis dahin geschaffenen Lösungen der oberirdischen StromzufĂŒhrung nicht entsprechen konnten. Diesen UmstĂ€nden ist es zuzuschreiben, daß die Bestrebungen sich nunmehr vorwiegend nach Schaffung anderer Arten der StromzufĂŒhrung richteten, daß ein mehrjĂ€hriger Stillstand in der Entwicklung der E. in Europa eintrat und die weitere Entwicklung von Amerika besorgt wurde.

In Amerika wurde zum erstenmal im Jahre 1883 gelegentlich der Ausstellung in Chicago eine kleine E., ganz Ă€hnlich jener der Berliner Gewerbeausstellung vorgefĂŒhrt.

Dieser Ausstellungsbahn folgten aber bald in großer Zahl wirkliche Betriebsbahnen. Die Amerikaner erkannten mit ihrem praktischen Sinne sofort die großen Vorteile der elektrischen Betriebsweise. Die große Ausdehnung der Stadt- und Industriegebiete, der schlechte Zustand der Straßen, der große Wert, den die Zeitersparnis fĂŒr den Amerikaner bedeutet, das bedeutende VerkehrsbedĂŒrfnis, die leichte Möglichkeit, Konzessionen zu erhalten, bzw. vorhandene Konzessionen abzuĂ€ndern und die geringe behördliche BeschrĂ€nkung in der AusfĂŒhrungsweise sowie viele andere UmstĂ€nde begĂŒnstigten die Ausbreitung der E. in Amerika, wĂ€hrend in Europa ihre Entwicklung anfangs nicht erreicht werden konnte.

Die rasche Entwicklung der E. in Amerika gegenĂŒber jener in Europa ist aus nebenstehender Schaulinie (Abb. 139) zu ersehen. Diese zeigt, daß die Vereinigten Staaten von Nordamerika schon im Jahre 1890 ein Netz E. von zusammen 2060 km besaßen und von da an Jahr fĂŒr Jahr ungefĂ€hr 2500 km Bahnen ausfĂŒhrten.

Die Entwicklung der E. in Amerika vollzog sich nicht in gleichmĂ€ĂŸig ansteigender Weise, sondern weist vom Jahre 1890 an ein plötzliches Ansteigen um ungefĂ€hr 2500 km jĂ€hrlich auf.

Diese plötzliche Entwicklung der E. seit 1890 ist darauf zurĂŒckzufĂŒhren, daß in Amerika schon damals die Vorteile erkannt wurden, die der elektrische Betrieb bei Straßenbahnen sowohl gegenĂŒber dem Pferdebetrieb als auch gegenĂŒber dem Dampfbetrieb und besonders gegenĂŒber den Kabelbahnen bietet. Demzufolge wurden nicht allein alle neuen Straßenbahnen fĂŒr elektrischen Betrieb gebaut, sondern auch viele vorhandene Straßenbahnen vom Pferde-, Kabel- oder Dampfbetrieb auf elektrischen Betrieb umgewandelt.

In Europa konnten sich dagegen die Vorteile der E. nur allmĂ€hlich Geltung verschaffen, und es mußten manche hartnĂ€ckige WiderstĂ€nde in mĂŒhsamem Kampfe besiegt werden.

Es ist nicht ohne Wichtigkeit, zu ermitteln, inwieferne der elektrische Betrieb anderen Betriebsweisen ĂŒberlegen ist, und jene Ursachen besonders hervorzuheben, die den auch in Europa, freilich erst nach 1893, beobachteten unerwartet raschen Aufschwung der E. trotz aller Hindernisse herbeigefĂŒhrt haben.

Schon bei den ersten E. wurde erkannt, daß der Wegfall der Pferde in vieler Hinsicht vorteilhaft ist, insbesondere, daß eine geringere Inanspruchnahme, eine leichtere Reinhaltung und Instandhaltung der Straßen und die Vermeidung aller sanitĂ€ren ÜbelstĂ€nde sehr erhebliche Vorteile bedeuten. Auch wurde schon im Jahre 1884 durch die Bahn auf den Spandauer Bock der Nachweis erbracht, daß man bei elektrischem Betriebe sehr bedeutende Steigungen ĂŒberwinden könne. Trotzdem alle diese Vorteile schon im Jahre 1884 bekannt waren, beginnt der Aufschwung der E. in Europa erst im Jahre 1893, bis einerseits die technische Durchbildung aller Bestandteile zu einem gewissen Abschluß gediehen und anderseits erkannt war, daß eine erhebliche Steigerung der Geschwindigkeit des Straßenverkehres durchfĂŒhrbar und damit eine bedeutende Verringerung der Betriebskosten und Erhöhung der Einnahmen erzielbar sei, somit daß die elektrische Betriebsweise, besonders in der Personenbeförderung durch keine andere Betriebsweise ĂŒbertroffen wird.

Die Möglichkeit einer hĂ€ufigen Wagen- oder Zugfolge, die erreichbare hohe Gesamtgeschwindigkeit, die Möglichkeit der Überwindung großer Steigungen, die Vermeidung aller das Wohlbehagen schĂ€digenden ÜbelstĂ€nde, wie Rauch, Dampf u. dgl., der gerĂ€uschlose, gleichmĂ€ĂŸige Gang, die leicht erzielbare gute Beleuchtung und Beheizung sind gegenĂŒber anderen Betriebsweisen so außerordentliche VorzĂŒge, daß die vielfache Anwendung des elektrischen Betriebes auch dann gesichert wĂ€re, wenn selbst eine Verbilligung des Betriebes nicht erreichbar sein wĂŒrde. Umsomehr mußte aber die Entwicklung der E. um sich greifen, als anerkannt wurde, daß diese auch sehr erhebliche wirtschaftliche Vorteile bieten, besonders dort, wo das VerkehrsbedĂŒrfnis noch steigerungsfĂ€hig ist und zufolge der Vorteile der elektrischen Betriebsweise eine Steigerung der Benutzung und eine Erhöhung der Einnahmen erzielbar ist.

In dem Maße, als die Erkenntnis dieser VerhĂ€ltnisse verallgemeinert wurde, in demselben Maße gewann der elektrische Betrieb AnhĂ€nger und Ausdehnung. Es vollzog sich eine vollstĂ€ndige UmwĂ€lzung des gesamten Verkehrswesens, indem vorhandene Bahnen auf elektrischen Betrieb umgewandelt, entsprechend der grĂ¶ĂŸeren AusdehnungsfĂ€higkeit erweitert und neue Straßenbahnen geschaffen wurden, vielfach unter VerhĂ€ltnissen, unter denen andere Verkehrsmittel gar nicht denkbar gewesen wĂ€ren.

Die Allgemeine ElektrizitĂ€tsgesellschaft in Berlin war die erste, die im Jahre 1891 ein amerikanisches System (jenes von Sprague), nach Europa verpflanzte und nach demselben die E. in Halle ausrĂŒstete, durch die auch in Deutschland der Beweis erbracht wurde, daß der elektrische Betrieb mit oberirdischer StromzufĂŒhrung ohne allzu starke BeeintrĂ€chtigung des Straßenbildes ausfĂŒhrbar sei und gegenĂŒber allen anderen Arten des Straßenbahnbetriebes erhebliche Vorteile biete.

Ein Jahr spĂ€ter (im Jahre 1892) wurde durch die eben gegrĂŒndete Union-ElektrizitĂ€tsgesellschaft unter BenĂŒtzung der Thomson-Houston-Patente die elektrische Straßenbahn in Bremen ausgefĂŒhrt.

Mit diesen AusfĂŒhrungen beginnt auch in Europa und inbesondere in Deutschland die bewunderungswĂŒrdig rasche Entwicklung der E.

WĂ€hrend so die E. mit oberirdischer StromzufĂŒhrung auf dem Wege ĂŒber Amerika nach Europa zurĂŒckkehrten, haben Siemens & Halske sich bemĂŒht, durch Schaffung einer unterirdischen StromzufĂŒhrung den hohen heimischen Anforderungen gerecht zu werden, und es ist ihnen gelungen, nach einer im Jahre 1887 vorgefĂŒhrten Probebahn im Jahre 1889 die erste elektrische Stadtstraßenbahn mit unterirdischer StromzufĂŒhrung in Budapest mit gutem Erfolge zu schaffen und in Betrieb zu bringen. Auch gelang es dieser Firma, an Stelle der amerikanischen Kontaktrolle mit Hilfe des KontaktbĂŒgels die oberirdische StromzufĂŒhrung in einer eigentĂŒmlichen und mehrfache Vorteile bietenden Weise zu lösen und im Jahre 1893 in den deutschen StĂ€dten Hannover und Dresden elektrische Straßenbahnen unter Anwendung des BĂŒgels zu errichten.

Mit dem Bau elektrischer Straßenbahnen vollzog sich auch in Europa eine allmĂ€hliche Durchbildung und Vervollkommnung aller Bestandteile derselben.

Wenn auch die Anordnung der heutigen Motorwagen im wesentlichen mit jener des ersten Motorwagens ĂŒbereinstimmt, so hat sich doch eine vollstĂ€ndige Umgestaltung aller Teile vollziehen mĂŒssen, um die heute mit Recht anerkannte LeistungsfĂ€higkeit und BetriebstĂŒchtigkeit zu erzielen.

Der Motorwagen mußte entsprechend der starken Beanspruchung krĂ€ftiger gebaut werden, ferner mußte die Trennung aller ungefederten von den gefederten Teilen erfolgen, indem erstere in dem sog. Untergestell vereinigt wurden. Die anfangs angewendeten kleinen zweiachsigen Wagen mußten durch grĂ¶ĂŸere Wagen (den Drehgestellwagen und Lenkachsenwagen) ĂŒberboten werden. An Stelle der teueren und zufolge des schwachen Magnetfeldes wenig leistungsfĂ€higen 2poligen, offen gebauten Motoren mit schmiedeisernem Magnetgestell und glatten Ankern traten entsprechend der fortschreitenden Entwicklung der Dynamomaschinen mehrpolige geschlossene Motoren mit StahlgußgehĂ€use, Nutenankern und endlich auch solche mit Wendepolen. Die anfangs lang und dĂŒnn gewĂ€hlten Ankerachsen wurden durch kurze und Ă€ußerst krĂ€ftige Achsen ersetzt, deren Lagerung entsprechend durchgebildet wurde. An Stelle der KupferbĂŒrsten traten die KohlenbĂŒrsten, die eine sehr geringe Bedienung benötigen, das Auftreten des BĂŒrstenfeuers bekĂ€mpfen und die Anwendung der Glimmerisolation bei den Kommutatoren gestatten. An Stelle der ursprĂŒnglich angewendeten Seil- und KettenĂŒbertragung von der Motorachse auf die beiden Radachsen trat die ZahnradĂŒbertragung und hiermit im Zusammenhange die Anwendung je eines Motors fĂŒr jede Triebachse und die bekannte, allgemein angewendete AufhĂ€ngung des Motors auf der Triebachse.

Zur Vermeidung der hiermit verbundenen starken Beanspruchung der Triebachsen und des Oberbaues mußten besondere AufhĂ€ngungsweisen des Motors erdacht werden, durch die die Triebachse entlastet wurde.

Die ZahnradĂŒbertragung, scheinbar ein sehr einfaches Zwischenglied, hat lange Zeit große Schwierigkeiten bereitet; erst durch Anwendung richtiger ZahnverhĂ€ltnisse und Zahnmaterialien gelang es, brauchbare Übertragungen zu erhalten.

Die der Ein-, Aus- und Umschaltung der Motoren sowie der Widerstandsvorschaltung behufs VerĂ€nderung der Geschwindigkeit dienenden Schalter oder Regler, von den Amerikanern »Controller« genannt, haben lange Zeit Wandlungen durchmachen mĂŒssen, bis endlich die von den Amerikanern ausgegangene, insbesondere von Sprague vervollkommnete Ausbildung mit stehender Steuerwalze und magnetischer Funkenlöschung allgemeine Anwendung gefunden hat.

Die Ausbildung der VorschaltwiderstÀnde, die Wahl und vorteilhafteste Anbringung der Verbindungsleitungen sowie aller nebensÀchlichen Zubehörteile, wie Sicherungen, Ausschalter u.s.w., konnten nur auf Grund langjÀhriger Erfahrungen und nach fortgesetzten Verbesserungen die heute erreichte Vollkommenheit gewinnen.

Die durch den elektrischen Betrieb erreichbare erhöhte Geschwindigkeit erschien nur zulĂ€ssig, soferne der dadurch in erhöhtem Maße gesteigerten Gefahr fĂŒr FahrgĂ€ste und FußgĂ€nger durch besonders wirksame Bremsen begegnet wurde. Dieser Forderung verdanken zahlreiche Bremssysteme ihre Entstehung und Durchbildung.

Sowohl die StromzufĂŒhrung durch die Rolle als auch jene durch BĂŒgel wurde fortgesetzt vereinfacht und verbessert, und unter Mitwirkung der Stahlrohrtechnik gelang es, beide StromzufĂŒhrungsweisen derart durchzubilden, daß sie heute allen Anforderungen entsprechen.

Aber nicht allein der Motorwagen bedurfte der Durchbildung, sondern es mußten auch in den Kraftwerken sowie in den Stromzu- und -rĂŒckleitungen und allen Zubehörteilen fortgesetzt neue Anforderungen befriedigt werden.

An Stelle der kleinen Maschinenstationen der ersten E. mit schnellgehenden Dampfmaschinen und mit RiemenĂŒbertragung auf die Dynamomaschinen traten gewaltige Maschinenanlagen mit Dampfdynamomaschinen von Tausenden von PferdekrĂ€ften und neuerdings jene mit Dampfturbinen und Hochleistungskesseln.

Statt des in seiner Ausdehnung beschrĂ€nkten unmittelbaren Betriebes mit Gleichstrom, welch letzterer mittels Dampfturbinen nur bei beschrĂ€nkter Leistung erzeugt werden kann, erwies sich fĂŒr weitverzweigte Bahnnetze das Drehstromgleichstromsystem als besonders vorteilhaft, bei dem der vom Kraftwerke erzeugte hochgespannte Drehstrom in mehreren Unterstationen in Gleichstrom umgeformt wird.

Nach Vervollkommnung der verschiedenen WĂ€rmekraftmaschinen ist es auch gelungen, den schon im Jahre 1894 von Heilmann in Frankreich verfolgten Gedanken, die ganze elektrische Kraftanlage auf der Lokomotive unterzubringen und von dieser die Elektromotoren des Zuges mit Strom zu versorgen, fĂŒr gewisse VerkehrsbedĂŒrfnisse mit wirtschaftlichem Erfolge durchzufĂŒhren und dadurch die Vorteile des elektrischen Betriebes fĂŒr jeden Schienenweg unabhĂ€ngig von einem sonstigen Kraftwerke, somit ohne Stromleitungsanlage auszunutzen.

Dieser Gedanke findet hauptsÀchlich in den benzinelektrischen Motorwagen seinen Ausdruck.

Das gleiche Ziel wird auch mit Benutzung elektrischer Akkumulatoren angestrebt, die, von dem Zuge mitgenommen, wÀhrend der Fahrt die Motoren mit Strom versorgen und unter UmstÀnden einen vorteilhaften elektrischen Betrieb ermöglichen.

Eine wertvolle Neuerung war es, als die Firma Brown, Boveri & Co. im Jahre 1895 eine Straßenbahn mit Anwendung des Drehstromsystemes in Lugano in Betrieb setzte, die den Beweis lieferte, daß dieses fĂŒr die ArbeitsĂŒbertragung auf weite Entfernungen so vorzĂŒglich geeignete System auch zum Betriebe von Straßenbahnen mit Vorteil herangezogen werden kann.

Die bei elektrischen Straßenbahnen gewonnenen Erfahrungen ließen bald erkennen, daß der elektrische Betrieb fĂŒr Bergbahnen ganz besonders geeignet sei, indem das geringe Gewicht der motorischen Einrichtungen, der Umstand, daß keinerlei Verbrauchsmaterialien mitgeschleppt werden mĂŒssen, und endlich die Möglichkeit, die Arbeit des herabfahrenden Zuges zum Teil zurĂŒckzugewinnen, bei Bergbahnen noch viel vorteilhafter zur Geltung kommen mußten als bei gewöhnlichen Straßenbahnen.

Die erste Zahnradbergbahn mit RĂŒckgewinnung von Strom dĂŒrfte jene von Barmen zum Tölleturm sein, die von Siemens & Halske ausgefĂŒhrt und 1894 in Betrieb gesetzt wurde.

Der Barmer Bergbahn folgte bald eine große Zahl anderer Bergbahnen, die zum Teil mit Gleichstrom, zum Teil mit Drehstrom betrieben werden und an deren Ausbildung alle hervorragenden elektrotechnischen Firmen, so besonders auch die Schweizer Firmen Oerlikon und Brown-Boveri & Co. sowie die bekannten deutschen Firmen Allgemeine ElektrizitĂ€tsgesellschaft und Union-El.-Ges. Anteil nahmen.

In ausgedehntem Maße hat der elektrische Betrieb bei den Hochbahnen Anwendung gefunden. Wie bereits erwĂ€hnt, hat Werner Siemens schon im Jahre 1867 an elektrische Hochbahnen gedacht und bereits im Jahre 1880 eine Konzession fĂŒr eine elektrische Hochbahn in Berlin nachgesucht. Es war jedoch diesem großen Manne nicht gegönnt, die DurchfĂŒhrung seines Lieblingsplanes selbst zu erleben, denn erst nach seinem Tode konnte an die AusfĂŒhrung dieses Werkes geschritten werden. Zufolge der großen Schwierigkeiten, die bei Errichtung dieser Bahn ĂŒberwunden werden mußten, ist diese dem Projekte nach Ă€lteste elektrische Hochbahn erst zehn Jahre nach der ersten amerikanischen Hochbahn, der im Jahre 1892 eröffneten Chicago South Side El. Ry dem Betriebe ĂŒbergeben worden.

Die große Überlegenheit des elektrischen Betriebes gegenĂŒber anderen Betriebsweisen trat bei diesen Hochbahnen ganz besonders zutage, indem die verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig geringe Last und deren Verteilung auf viele Achsen eine bedeutend leichtere Bauweise der Hochbahnen ermöglicht als bei Dampfbetrieb; auch entfallen die schwingenden Teile der Dampflokomotiven, und es ergibt sich ein ruhiger, gleichmĂ€ĂŸiger Gang ohne allzu störendes GerĂ€usch und eine bedeutend geringere Inanspruchnahme des Oberbaues. Zufolge der erreichbaren hohen Anfahrbeschleunigung lĂ€ĂŸt sich trotz vieler Haltestellen eine viel höhere mittlere Geschwindigkeit erzielen als bei Dampfbetrieb.

Ebenso wie bei den Hochbahnen bietet auch bei den Untergrundbahnen der elektrische Betrieb besondere Vorteile. Vor allem bedeutet der Wegfall jeder Rauchentwicklung und die Möglichkeit, das Tunnelprofil auf den von den Wagen in Anspruch genommenen Raum zu beschrĂ€nken, solche Vorteile, daß die seit dem Jahre 1890 gebauten Tunnelstadtbahnen mit geringen Ausnahmen fĂŒr elektrischen Betrieb ausgefĂŒhrt wurden.

Die ersten elektrisch betriebenen Untergrundbahnen waren die Tunnelbahnen in London, von denen zuerst die City and South London Railway schon im Jahre 1890 in Betrieb gesetzt wurde.

WĂ€hrend der Motorwagen in wenig Jahren seinen Siegeszug durch die ganze Welt vollfĂŒhrte, fand die elektrische Lokomotive anfangs nur wenig Anwendung.

Wie bereits erwĂ€hnt, ging die Lokomotive dem Motorwagen voraus. Die großen VorzĂŒge des Motorwagenbetriebes ließen die elektrische Lokomotive aber nur dort zur Anwendung kommen, wo der Motorwagen nicht am Platze war, die elektrische Betriebsweise aber besondere Vorteile bot. Es war dies anfĂ€nglich besonders im Bergwerksbetriebe, fĂŒr den schon die kleine Lokomotive der Berliner Gewerbeausstellung bestimmt war und seit 1882 zahlreiche weitere Lokomotiven gebaut wurden, denen sodann andere elektrische Lokomotiven fĂŒr Lastenförderung, besonders fĂŒr Industriebahnen, nachfolgten.

Bei AusrĂŒstung der Hoch- und Untergrundstadtbahnen mit elektrischem Betrieb fand die elektrische Lokomotive auch fĂŒr Personenbeförderung ausgedehnte Anwendung, und schon die erste Londoner Tunnelbahn, die 1890 eröffnete City and South London Ry, weist Lokomotivbetrieb auf.

WĂ€hrend bei all diesen Betrieben nur verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig kleine Lokomotiven Anwendung fanden, wurden in den Jahren 1894 bis 1897 bei der Baltimore- und Ohio-Bahn mehrere von der General-Electric Co. gebaute elektrische Lokomotiven mit einer dem Vollbahnbetriebe entsprechenden Leistung in Betrieb gesetzt, um Personen- und FrachtzĂŒge durch den 21/4 km langen unter Baltimore gelegenen Tunnel zu befördern.

Damit ist die elektrische Lokomotive zum ersten Male als Ersatz der Dampflokomotive im Vollbahnbetrieb verwendet worden, und es wĂ€hrte nicht lange, daß diesem ersten Versuche weitere elektrische Vollbahnbetriebe nachfolgten.

Um die im Vollbahnbetriebe zu ĂŒberwindenden großen Entfernungen beherrschen zu können, wurde in Europa der Gleichstrombetrieb verlassen und von verschiedener Seite in erster Linie das Drehstromsystem fĂŒr Vollbahnbetrieb ausgebildet.

Die Firma Brown-Boveri & Co. rĂŒstete 1899 die 40 km lange Linie Burgdorf-Thun unter Anwendung des Drehstromsystems mit elektrischem Betriebe aus, konnte aber wegen behördlicher Vorschriften die ursprĂŒnglich gehegte Absicht, den Lokomotiven und Motorwagen hochgespannten PrimĂ€rstrom zuzufĂŒhren, nicht ausfĂŒhren, sondern mußte diese Betriebsmittel fĂŒr eine auf 750 Volt herabtransformierte Fahrdrahtspannung bauen.

Die Anwendung hochgespannter Fahrdrahtspannung (Drehstrom von 10.000 Volt) wurde zuerst von Siemens & Halske im Jahre 1899 bei einer Probestrecke in Lichterfelde mit Erfolg vorgefĂŒhrt.

FĂŒr die Zwecke des Vollbahnbetriebs wurde das Drehstromsystem zuerst von der Firma Ganz & Co. in Budapest bei der im Jahre 1899 ĂŒbernommenen AusrĂŒstung der fĂŒr die weitere Entwicklung des elektrischen Vollbahnbetriebes in Italien vorbildlich gewordenen Valtellinabahn angewendet.

Auch die im November 1901 durch eine Studiengesellschaft unter Mitwirkung der Siemens & Halske-A. G. und der Allgemeinen ElektrizitĂ€tsgesellschaft in Berlin durchgefĂŒhrten Schnellbahnversuche auf der Strecke Marienfelde-Zossen, bei denen Fahrgeschwindigkeiten von mehr als 200 km in der Stunde erreicht wurden, erfolgten unter Anwendung hochgespannten Drehstromes, der den Motorwagen mittels dreier seitlich des Gleises angeordneter FahrdrĂ€hte zugeleitet wurde.

Trotz der befriedigenden Erfolge dieser BemĂŒhungen, den elektrischen Vollbahnbetrieb durch Anwendung des Drehstromsystemes zu lösen und trotz der großen Verbreitung, die dieses System hauptsĂ€chlich in Italien gefunden hat, strebte man danach, an Stelle der zwei FahrdrĂ€hte des Drehstromsystemes mit nur einem Oberleitungsdrahte das Auslangen zu finden und suchte dieses Ziel zum Teil durch Vervollkommnung der Einphasenmotoren, zum Teil durch Herstellung von Gleichstrommotoren fĂŒr höhere Betriebsspannung zu erreichen.

WĂ€hrend der erste Weg, obwohl zuerst in Amerika betreten, vor allem in Europa verfolgt wurde, bemĂŒhen sich die Elektrotechniker Amerikas vorwiegend um die Ausbildung des Gleichstromsystemes unter Anwendung hoher Spannung.

Der Vollbahnbetrieb nach dem Einphasenwechselstromsystem beruht auf der Anwendung des Einphasenkollektivmotors.

Die erste Wechselstrombahn wurde von der A.E.O. Union-ElektrizitÀtsgesellschaft im August 1903 auf der Strecke Niederschöneweide-Spindlersfeld in Betrieb gesetzt.

Wenn dieser Probebetrieb auch nicht als ein Vollbahnbetrieb angesehen werden kann, da er einer Vorortebahn mit Triebwagenverkehr entsprach, so war diese Bahn und die nach ihr in rascher Folge von der A.E.G. Union-El.-Ges., von der Siemens & Halske A.-G. und von anderen Firmen ausgefĂŒhrten weiteren Wechselstrombahnen die Vorstufe fĂŒr die Entwicklung des elektrischen Vollbahnbetriebes, welche Entwicklung sodann hauptsĂ€chlich ĂŒber Anregung der preußischen sowie der schwedischen Staatsbahnverwaltung und unter deren FĂŒhrung einen raschen Aufschwung nahm.

Zufolge des guten Erfolges des anfĂ€nglich vorwiegend auf Vorortebahnen angewendeten Einphasenwechselstromsystemes reifte die Erkenntnis, daß dieses System vollauf geeignet sei, die Aufgaben des Vollbahnbetriebes zu erfĂŒllen und daß sich hierfĂŒr ein Wechselstrom von 15, bzw. 162/3 Perioden bei 10.000 Volt bis 15.000 Volt Fahrdrahtspannung besonders eignet, so daß diese Stromart von den meisten Staaten den AusfĂŒhrungen zu grĂŒnde gelegt wird.

Mit der Anwendung dieser Stromart beginnt seit dem Jahre 1911 in mehreren Staaten die DurchfĂŒhrung des eigentlichen Vollbahnbetriebs auf ansehnlichen Strecken.

Diese Entwicklung wurde vor allem von nachstehend genannten Staats- und Bahnverwaltungen gefördert:

Kgl. preußisch-hessische Staatsbahnverwaltung; Strecken: Dessau-Bitterfeld und Lauban-Dittersbach-Königszelt.

Grhz. badische Staatsbahnverwaltung: Wiesentalbahn.

Königl. bayerische Staatsbahnverwaltung; Strecken: Salzburg-Reichenhall-Berchtesgaden und Garmisch-Partenkirchen-Landesgrenze.

Kgl. schwedische Staatsbahnverwaltung: Ofotenbahn (Kiruna-RiksgrÀnsen).

Berner Alpenbahngesellschaft; Strecke: Spiez-Frutingen.

Französische SĂŒdbahngesellschaft; Strecke: Villefranche-Vernet les Bains-Marquixanes-Ille sur TĂȘt.

K. k. Österreichische Staatsbahnverwaltung: Mittenwaldbahn.

Kgl. ungar. Staatsbahnverwaltung: VĂĄcz-GödöllƑ.

Auch in Amerika hat der Einphasenwechselstrom vielfach Anwendung gefunden, besonders bei der New York-New Haven- und Hartford-Bahn. Neben dieser Entwicklung der Einphasenwechselstrombahnen zeigt sich in Amerika eine deutlich erkennbare Neigung fĂŒr Ausbildung des Vollbahnbetriebes mit hochgespanntem Gleichstrome (1250 Volt bis 1500 Volt und darĂŒber bis 2500 Volt), die auch nach Europa ĂŒberzugreifen beginnt. Diese Richtung wird in Amerika hauptsĂ€chlich von der General Electric Company verfolgt und beruht auf der Vervollkommnung, die der Gleichstrommotor mit Wendepolen in den letzten Jahren erlangt hat und die auch in Europa zu sehr guten Erfolgen bei Gleichstrombahnen mit höherer Betriebsspannung gefĂŒhrt haben.

Ob es gelingen wird, den Gleichstrommotor fĂŒr so hohe Betriebsspannung zu bauen, daß er mit dem Einphasenwechselstrommotor fĂŒr die Zwecke des Vollbahnbetriebes auf ausgedehnten Strecken in Wettbewerb treten kann, lĂ€ĂŸt sich derzeit noch nicht bestimmt voraussagen, wird aber wohl in wenig Jahren unzweideutig entschieden sein, jedenfalls wird aber der Gleichstrombetrieb mit höherer Spannung fĂŒr Vororte- und Stadtbahnen besonders angezeigt sein und an Vollkommenheit und Wirtschaftlichkeit die anderen Betriebssysteme ĂŒberragen.

So bietet die Elektrotechnik heute unzweifelhaft die Möglichkeit, die Anforderungen der verschiedenartigsten Bahnbetriebe in vorteilhafter Weise zu erfĂŒllen und hierbei die in großen Kraftwerken gewinnbare kalorische und Wasserkraftenergie fĂŒr die Zwecke des Verkehres in bestmöglicher Weise zu verwerten.

Durch den großen Energiebedarf der E. wird die Schaffung großer elektrischer Kraftwerke in bester Weise gefördert und damit die AusnĂŒtzung der von der Natur in den WasserkrĂ€ften wie in manchen sonst unverwertbaren Kohlenvorkommen gebotenen Energie unterstĂŒtzt werden, so daß in einer nicht zu fernen Zukunft die E. nicht allein die Wege des Verkehres, sondern auch die Adern der Energie sein werden, an denen Industrie, Handel und Gewerbe und somit der Wohlstand der Menschen ungeahnten Aufschwung nehmen werden.

Hochenegg.


II. Nutzbarmachung der WasserkrĂ€fte fĂŒr die Anlage der Stromquellen.


Die zeitlich bestimmten Grenzen, die der Ausbeutung des Kohlen- und Rohölvorkommens gezogen sind, sowie die fortschreitende Steigerung der Preise dieser fĂŒr kalorische Stromerzeugungsanlagen derzeit hauptsĂ€chlich in Betracht kommenden Beschickungsmaterialien leiteten immer mehr und mehr zu dem Gedanken, die in der fließenden Wasserwelle gebundene Wasserkraft im Hinblicke auf deren Ergiebigkeit und die fĂŒr alle Zukunft unbegrenzte Verwertbarkeit fĂŒr Kraftanlagen auszunutzen. Diesem Bestreben leisteten die gewaltigen technischen Fortschritte auf dem Gebiete des Baues von Wasserkraftmaschinen wirksamsten Vorschub.

Die Förderung schwerer HauptbahnzĂŒge erfordert insbesonders fĂŒr die Anfahrbeschleunigung und fĂŒr die Fahrt ĂŒber Steigungen schon bei jedem einzelnen Zug sehr bedeutende Energiemengen. Da gewöhnlich mehrere gleichzeitig fahrende ZĂŒge von einer Wasserkraftzentrale aus mit Energie zu versorgen sein werden, so wird die Leistung einer fĂŒr den Bahnbetrieb dienenden Wasserkraftzentrale mindestens einige tausend PferdestĂ€rken betragen mĂŒssen.

Als weiteres charakteristisches Moment der Wasserkraftzentralen fĂŒr den elektrischen Bahnbetrieb ist die stark wechselnde Belastung anzusehen, da es nur ausnahmsweise möglich sein wird, den Fahrplan derart einzurichten, daß keine grĂ¶ĂŸeren Verkehrspausen eintreten oder daß sich der Verkehr der berg- und talfahrenden ZĂŒge mit RĂŒcksicht auf die gĂŒnstigste Ausnutzung der Kraftstationen abwickeln kann.

Bahnbetriebe mit dichter und gleichmĂ€ĂŸiger Zugfolge (wie bei Stadtbahnen) und solchen, bei denen die Zugeinheiten ĂŒberdies geringes Gewicht und geringe Geschwindigkeit haben (wie bei Straßenbahnen und Überlandbahnen), belasten die Kraftstationen ganz Ă€hnlich wie die meisten ĂŒbrigen motorischen Betriebe und unterscheiden sich deshalb auch hinsichtlich ihrer RĂŒckwirkung auf die Einrichtungen der Wasserkraftanlagen nicht von diesen.

WĂ€hrend Straßenbahnen und Überlandbahnen bereits in bedeutender Zahl aus hydroelektrischen Kraftzentralen betrieben werden, indem sie den Betriebstrom zumeist aus irgend welchen, auch anderen Zwecken dienenden ElektrizitĂ€tswerken beziehen, ist die Nutzbarmachung der WasserkrĂ€fte fĂŒr den elektrischen Hauptbahnbetrieb erst fĂŒr die Valtellinabahn (Wasserkraftwerk in Morbegno mit 6000 PS.), die Mont Cenis-Bahn (Wasserkraftwerk in Chiomonte mit insgesamt 16.000 PS., hiervon 4000 PS. fĂŒr Bahnzwecke) und die Simplonbahn (Wasserkraftwerke in Brieg und Iselle mit 2700 PS.) in grĂ¶ĂŸerem Umfange durchgefĂŒhrt worden.

Immerhin hat dieses Problem schon jetzt eine bedeutende UmwĂ€lzung in den Anschauungen ĂŒber die allgemeine Nutzbarmachung von WasserkrĂ€ften hervorgerufen und damit dazu beigetragen, daß der Frage der systematischen und rationellen Ausbeutung der WasserkrĂ€fte besondere Aufmerksamkeit zugewendet wurde. Von vereinzelten Ausnahmen abgesehen, sind bis in jĂŒngster Zeit WasserkrĂ€fte ausschließlich fĂŒr den Betrieb einzelner industrieller Anlagen verwendet und im Rahmen des Bedarfes dieser Industrien ausgebaut worden, was hĂ€ufig eine ganz unwirtschaftliche Ausnutzung der verfĂŒgbaren Wassermengen und die ZerstĂŒckelung von GefĂ€llsstufen zur Folge hatte. Angesichts der großen, in den WasserlĂ€ufen verfĂŒgbaren Wassermengen und des verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig geringen Bedarfes der in den Gebieten der HochgefĂ€lle ansĂ€ssigen Industrien war die wirtschaftliche Verwertung dieser Naturgabe niemandes Sorge. In dem Augenblick aber, in dem die Berechnung des Energiebedarfes fĂŒr den Betrieb grĂ¶ĂŸerer Eisenbahnnetze hohe Verbrauchsziffern ergab, denen man mangels genauerer Kenntnis der zur VerfĂŒgung stehenden WasserkrĂ€fte keine entsprechenden Produktionsziffern gegenĂŒber zu stellen vermochte, ging man allenthalben daran, die vorhandenen GefĂ€llsstufen zu inventarisieren, genaue Erhebungen ĂŒber die Höchst-, Mittel- und Normalwassermengen zu pflegen, d.h. Wasserkraftkataster aufzustellen, der ZerstĂŒckelung wertvoller GefĂ€llsstufen vorzubeugen und die veralteten Wasserrechte den neu entstandenen BedĂŒrfnissen anzupassen. So hat allenthalben der Plan der Nutzbarmachung der WasserkrĂ€fte fĂŒr den Bahnbetrieb den durch die allgemeine Erkenntnis der wirtschaftspolitischen Bedeutung der Wasserkraftnutzung angeregten Wunsch nach einer großzĂŒgigen, wasserwirtschaftlich gĂŒnstigen und sparsamen Ausnutzung der in diesem Naturschatze vorhandenen KrĂ€fte gestĂ€rkt.

Auf dem europĂ€ischen Festlande, woselbst die Hauptbahnen grĂ¶ĂŸtenteils im Eigentum und Betriebe des Staates stehen, der zugleich Verwalter des öffentlichen Gutes ist, in das auch der Hauptsache nach die WasserkrĂ€fte einzureihen sind, waren die Staatsverwaltungen unmittelbar daran interessiert die planmĂ€ĂŸige Nutzbarmachung der WasserkrĂ€fte in die Wege zu leiten.

Diesem Bestreben verdankt eine Reihe wertvoller amtlicher Veröffentlichungen ihre Entstehung, wie z.B. der 1899–1903 ausgearbeitete Bericht des schwedischen »Vattenfallskomitten«, der 1907 erschienene Bericht des königl. bayerischen Staatsministeriums des Innern »Die WasserkrĂ€fte Bayerns«, mit den NachtrĂ€gen »Die Ausnutzung der WasserkrĂ€fte Bayerns; Entwicklung in den Jahren 1908 und 1909« und der »Bericht ĂŒber den Stand der Wasserkraftausnutzung und ElektrizitĂ€tsversorgung in Bayern in den Jahren 1910 und 1911«, der 1907 erschienene Bericht des Eidgenössischen hydrometrischen Bureaus »Die Entwicklung der Hydrometrie in der Schweiz«, die 1908 erschienenen »BeitrĂ€ge zur Hydrographie des Großherzogtums Baden« und die seit 1910 erscheinenden Hefte des vom österreichischen k. k. hydrographischen Zentralbureau veröffentlichten Wasserkraftkatasters.

Die Vorteile, die man von der Nutzbarmachung der WasserkrĂ€fte erhofft, bestehen im allgemeinen und hauptsĂ€chlichsten in der Verbilligung des Bahnbetriebes, insbesonders in kohlenarmen LĂ€ndern (wie in Schweden, in der Schweiz und in Italien), die Verbesserung der Zahlungsbilanz durch den Wegfall der bedeutenden BetrĂ€ge, die allein fĂŒr die Kohlenversorgung der Bahnbetriebe alljĂ€hrlich an das Ausland gezahlt werden. In Italien macht man fĂŒr die Nutzbarmachung der WasserkrĂ€fte fĂŒr elektrischen Bahnbetrieb ĂŒberdies auch strategische GrĂŒnde geltend, indem man darauf hinweist, daß die Kohlenzufuhr in Italien hauptsĂ€chlich vom Meere aus erfolgt und diese im Kriegsfalle durch feindliche Flotten abgeschnitten werden kann. Eine Ă€hnliche ErwĂ€gung könnte von vorstehender Annahme ausgehend fĂŒr die Nutzbarmachung der WasserkrĂ€fte auch in Österreich sprechen, weil dessen Hauptkohlenreviere knapp an den Reichsgrenzen liegen und durch einen feindlichen Einfall lahmgelegt oder vom Bahnnetze abgeschnitten werden könnten. In allen LĂ€ndern dĂŒrfte aber die Nutzbarmachung der WasserkrĂ€fte auch deshalb im Interesse der Kriegsverwaltung liegen, weil durch den gĂ€nzlichen oder teilweisen Wegfall der Kohlensendungen die Bahnlinien, Fahrbetriebsmittel und geschultes Fahrpersonal fĂŒr die ĂŒbrigen Kriegstransporte frei werden und weil der Betrieb der Bahnlinien von zahllosen ArbeitskrĂ€ften unabhĂ€ngig wird, die gegenwĂ€rtig tĂ€tig sein mĂŒssen, um die energiespendende Kohle der Erde abzuringen.

Die von der Nutzbarmachung der WasserkrĂ€fte erwartete Verbilligung des Bahnbetriebes gegenĂŒber dem Betriebe mit Dampflokomotiven ist insbesonders dort zu finden, wo dichter Verkehr schwerer ZĂŒge oder das Befahren langgestreckter steiler Rampen mit Dampflokomotiven so großen Kohlenverbrauch erfordert, daß der Entfall der Brennmaterialkosten die Kosten des elektrischen Betriebes aus Wasserkraftzentralen ĂŒberwiegt. Diese werden der Hauptsache nach durch die Lasten der Verzinsung und Tilgung jener Kapitalien beeinflußt, die fĂŒr die Einrichtung der Bahnlinien zum elektrischen Betriebe und fĂŒr die Herstellungen der hydroelektrischen Zentralen aufgewendet werden mĂŒssen. Auf die Ausbaukosten der hydroelektrischen Zentralen aber wirkt die eingangs erwĂ€hnte Ungleichförmigkeit des Energiebedarfes von Hauptbahnbetrieben sehr ungĂŒnstig ein, da die Anlagen selbstverstĂ€ndlich dem höchsten voraussichtlichen Bedarfe auch in der Niederwasserperiode entsprechen mĂŒssen, wĂ€hrend sie in den gĂŒnstigsten bisher berechneten FĂ€llen durchschnittlich derzeit mit etwa einem Drittel, in ungĂŒnstigen FĂ€llen bis zu einem Achtel oder Zehntel der bereit zu haltenden Leistungen ausgenutzt werden. Mit RĂŒcksicht auf das ungĂŒnstige VerhĂ€ltnis zwischen Höchstleistung und mittlerer Leistung beim Bahnbetrieb werden fĂŒr diese Zwecke in erster Linie solche WasserkrĂ€fte zu verwenden sein, die eine Aufspeicherung von Betriebswasser gestatten, so daß die dem mittleren Energiebedarfe entsprechenden Wassermengen nahezu voll ausgenutzt werden können, wĂ€hrend die Belastungspitzen vom aufgespeicherten Wasser gedeckt werden. Die Abmessungen dieser Speicheranlagen werden umso kleiner und deren Kosten umso geringer sein, in je grĂ¶ĂŸeren GefĂ€llen das Betriebswasser zur Ausnutzung kommt. Verringert und erschwert dieser Umstand die Auswahl der fĂŒr den Bahnbetrieb zu verwendenden WasserkrĂ€fte, so bedingen kĂŒnstliche Speicheranlagen und Pumpakkumulierungen in den meisten FĂ€llen immerhin so kostspielige Bauten, daß nicht viele Bahnstrecken genĂŒgend gĂŒnstige VerhĂ€ltnisse fĂŒr die elektrische Traktion aufweisen, um vom rein finanziellen Standpunkte schon jetzt in siegreichen Wettbewerb mit der Dampflokomotive treten zu können.

Wesentlich gĂŒnstiger gestaltet sich das VerhĂ€ltnis zwischen der Höchstleistung und der mittleren Leistung des Bahnbetriebes, wenn nicht einzelne Strecken, sondern ganze Netze an eine hydroelektrische Zentrale oder deren mehrere, in Parallelschaltung arbeitende, angeschlossen werden können. Zu einer derartig großzĂŒgigen Umwandlung des Bahnbetriebes auf elektrische Traktion, wird man sich, genötigt durch die stetig steigenden Kohlenpreise, umso rascher entschließen, wenn diese neue Betriebsart auf verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig kleineren Streckenteilen ihre technische Überlegenheit ĂŒber den Dampflokomotivbetrieb augenfĂ€llig dargetan haben wird. Dann erst wird die von der elektrischen Traktion und der Nutzbarmachung von WasserkrĂ€ften erwartete Verbilligung des Bahnbetriebes sich nicht mehr auf einzelne besonders geeignete Bahnlinien beschrĂ€nken, sondern allgemein eintreten.

Um die sich infolge der stark wechselnden Belastung der hydroelektrischen Zentralen fĂŒr die Bahnbetriebe ergebenden hohen Stromkosten einigermaßen herabzumindern, wird man bestrebt sein, EnergieĂŒberschĂŒsse an andere Konsumenten abzugeben, u. zw. an solche, deren Betriebe höhere Strompreise vertragen als der Eisenbahnbetrieb. Diese ganzjĂ€hrig vorhandenen ÜberschĂŒsse werden aber in der Regel keine sehr großen sein, da man bestrebt ist, die Wasserkraftanlage dem Bedarfe des Bahnbetriebes anzupassen oder den Umfang des fĂŒr die elektrische Traktion einzurichtenden Betriebes nach Maßgabe der vorhandenen Wasserkraft zu bemessen. Wesentlich grĂ¶ĂŸer sind die ÜberschĂŒsse, die sich aus dem Unterschied der normalen, etwa neun Monate im Jahre vorhandenen Wassermenge gegenĂŒber der Winterwassermenge ergeben. Die Ausnutzung dieser ÜberschĂŒsse könnte die Kosten der konstanten Wasserkraft wesentlich herabdrĂŒcken. Die Verwertung der ÜberschĂŒsse ĂŒber den Rahmen der ganzjĂ€hrig vorhandenen Wassermengen wird in der Regel ohne VergrĂ¶ĂŸerung der wasserbaulichen Anlagen, die den kostspieligsten Teil der hydroelektrischen Zentralen bilden, geschehen können, so daß ausschließlich die maschinellen und elektrischen Anlagen fĂŒr die Kostenberechnung dieser Überschußverwertung in Rechnung gezogen werden mĂŒssen. Diese Rechnung wird in den meisten FĂ€llen die Höhe von einigen Zehntelhellern fĂŒr die Kilowattstunde nicht ĂŒbersteigen, ein Preis, der fĂŒr eine Reihe von elektrochemischen und elektrometallurgischen Verfahren angemessen ist, bei deren Betriebsrechnung die Kosten des elektrischen Stromes bei weitem die grĂ¶ĂŸte Ziffer bilden.

Dieses Problem der Verwertung der ÜberschĂŒsse aus den hauptsĂ€chlich fĂŒr den Bahnbetrieb bestimmten Zentralen sowie viele andere damit zusammenhĂ€ngende Fragen sind zurzeit noch nicht gelöst, wohl aber in KlĂ€rung begriffen.

Außer Zweifel steht jedoch die Tatsache, daß der elektrische Eisenbahnbetrieb auf die Nutzbarmachung der WasserkrĂ€fte auch fĂŒr andere Betriebe, insbesondere fĂŒr die Industrie und die Landwirtschaft von ausschlaggebender Bedeutung sein wird.

Literatur: O. Mayr, Die Verwertung der WasserkrĂ€fte und ihre modernrechtliche Ausgestaltung in den wasserwirtschaftlich wichtigsten Staaten Europas. Wien u. Leipzig, Hartleben. – Th. Schenkel, Karstgebiete und ihre WasserkrĂ€fte. Wien u. Leipzig, Hartleben, 1912. – Dr. W. Conrad, Die Auswahl und der Ausbau alpiner WasserkrĂ€fte zum Zwecke des elektrischen Vollbahnbetriebes. »Elektrotechnik u. Maschinenbau«. Ztg. d. E.V. in Wien. 1908, Heft 15 u. 16. – Dr. W. Conrad, Die kaufmĂ€nnische Bedeutung der österreichischen AlpenwasserkrĂ€fte, ihre KontabilitĂ€t, Finanzierung und Besteuerung. »Elektrotechnik u. Maschinenbau«. Ztg. d. E.V. in Wien. 1910, Heft 22, 23, 24 u. 25.

v. Ferstel.


III. Einrichtung der Stromquellen und Stromverteilung.


FĂŒr die GrĂ¶ĂŸenbestimmung des Kraftwerkes einer elektrischen Bahn ist die Ermittlung der zur Förderung der ZĂŒge erforderlichen ZugkrĂ€fte, Leistungen und Arbeiten notwendig. Die ZugkrĂ€fte ergeben sich aus den ZugwiderstĂ€nden, die sowohl fortdauernde als zusĂ€tzliche sein können (vgl. auch Zugwiderstand). Die ersteren treten bei jeder Bewegung der Fahrzeuge, auch in gerader, ebener Bahn auf und werden durch die Achslagerreibung, die rollende Reibung zwischen Schienen und RĂ€dern und den Bewegungswiderstand der Luft hervorgerufen; sie betragen fĂŒr Straßenbahnen mit Rillenschienengleisen 10 bis 13 kg f. d. t Zuggewicht. Bei Stadt- und Vorortebahnen sowie bei Vollbahnen mit eigenem Bahnkörper und Vignolschienen bewegen sich diese WiderstĂ€nde bei mĂ€ĂŸigen Geschwindigkeiten zwischen 5 und 10 kg/t. Die diesen WiderstĂ€nden entsprechende Zugkraft (Z1) in kg, am Radumfange der Triebfahrzeuge gemessen, ist


Z1 = G ∙ w1,


wenn G das Zuggewicht in t und w1 den Zugwiderstand in kg ausdrĂŒckt.

FĂŒr viele FĂ€lle (insbesondere fĂŒr Bahnen mit mĂ€ĂŸigen Steigungen und großen Geschwindigkeiten) ist es erforderlich, diese Zugkraft genauer zu bestimmen; es bestehen hierfĂŒr eine Reihe von Formeln.

Zu den zusÀtzlichen WiderstÀnden gehören:

a) der Widerstand in den Kurven (wk ),

b) der Widerstand in Steigungen oder GefÀllen (ws ) und

c) der Widerstand infolge der Beschleunigung (wp ).

Die zugehörigen ZugkrÀfte sind:


zu a) Zk = G ∙ wk

zu b) Zs = G ∙ (± s), wenn + s die Steigung in ‰, – s das GefĂ€lle in ‰ bedeutet.

zu c)


Elektrische Eisenbahnen

worin p die Beschleunigung in m/Sek.2 und α den Zuschlag fĂŒr die rotierenden Massen bedeutet (α = 0∙1 ∟ 0∙2).


Die Gesamtzugkraft betrÀgt:

Z = Z1 + Zk + Zs + Zp in kg, am Umfang der TriebrÀder gemessen. Ist diese Zugkraft bei einer Geschwindigkeit von v Metern in der Sekunde zu leisten, so ergibt sich die Beanspruchung des Kraftwerks mit


Elektrische Eisenbahnen

in Kilowatt, wenn ηt den Gesamtwirkungsgrad der Triebfahrzeuge und ηl den Wirkungsgrad der Stromleitungsanlage (vom Kraftwerk bis zu den Stromabnehmern) bezeichnet. Die erwĂ€hnten Wirkungsgrade bewegen sich, je nach dem System, der Belastung u.s.w. in weiten Grenzen (65–80%) und sind in jedem Falle besonders zu erheben, bzw. anzunehmen.

Der Arbeitsverbrauch beim ZurĂŒcklegen einer Strecke setzt sich zusammen aus: dem Verbrauch fĂŒr die Überwindung der WiderstĂ€nde und der Steigung wĂ€hrend der ganzen Fahrtdauer, sowie aus der Beschleunigung wĂ€hrend der Anfahrzeit und der sonstigen Beschleunigungsperioden.

Die ZugkrĂ€fte, die Geschwindigkeiten, somit auch die Leistungen und Arbeiten sind im allgemeinen stark verĂ€nderliche GrĂ¶ĂŸen. Sie lassen sich auf analytischem oder graphischem Wege bestimmen.

Um die erforderliche Höchstleistung fĂŒr das Kraftwerk zu erhalten, werden die Einzelleistungen der zu bestimmten Zeiten gleichzeitig auf der Strecke befindlichen ZĂŒge (die Leistungen an den Stromabnehmern gemessen) rechnerisch oder graphisch addiert. Die grĂ¶ĂŸte Summe dieser Einzelleistungen wird sodann durch den Wirkungsgrad der Leitungsanlage ηl dividiert und ergibt die aufzuwendende Höchstleistung des Kraftwerkes.

Die Höchstleistung ist bei elektrisch betriebenen Vollbahnstrecken wesentlich höher als die aus dem Arbeitsverbrauch zu rechnende mittlere Tagesleistung. In normalen FĂ€llen ist das VerhĂ€ltnis dieser beiden Leistungen 5 : 1 bis 3 : 1, kann jedoch bei schwach oder sehr unregelmĂ€ĂŸig befahrenen Strecken noch wesentlich grĂ¶ĂŸer werden.

Bei Bahnen mit sehr regelmĂ€ĂŸigen Zugsintervallen und ungefĂ€hr gleich schweren Zugsgarnituren (wie bei Stadt- und Straßenbahnen) sinkt dieses VerhĂ€ltnis bis auf 1∙5 : 1 und 1∙2 : 1.

Findet auf der Strecke StromrĂŒckgewinnung (Rekuperation) statt (bei der Fahrt im GefĂ€lle oder beim Abbremsen), so ist der Arbeitsverbrauch um die so zurĂŒckgewonnene Energie zu vermindern.


Die StromrĂŒckgewinnung ist bisher hauptsĂ€chlich bei Bergbahnen zur Anwendung gekommen, wo die GefĂ€llsarbeit die Reibungsarbeit stark ĂŒbersteigt und die gleichmĂ€ĂŸige Steigung einfache VerhĂ€ltnisse schafft. Sie ist bei allen Stromsystemen, wenn auch in sehr verschiedener Weise möglich. BetriebsmĂ€ĂŸig am leichtesten und vollkommen selbsttĂ€tig erfolgt die EnergierĂŒckgewinnung bei den Drehstrombahnen unter Einhaltung, einer praktisch gleichbleibenden Geschwindigkeit. Ähnlich ist es bei den Gleichstrombahnen mit Nebenschlußmotoren, die jedoch nur selten beim Bahnbetrieb Verwendung finden. Der Betriebswert der Nutzbremsung wird verschieden beurteilt. Ihre Vorteile sind Ersparnis an Energie, bzw. Brennmaterialkosten in WĂ€rmekraftwerken sowie Schonung der Radreifen. Ihre Nachteile hingegen sind Konzentrierung der Bremswirkung auf die Triebachsen, daher Gefahr beim Versagen der elektrischen Bremse, starke ErwĂ€rmungen der wĂ€hrend des Bremsens stromerzeugenden Bahnmotoren, sowie insbesondere die Schwierigkeit der Verwendung der rĂŒckgewonnenen Energie beim Ausbleiben von gleichzeitig unter Antriebstrom fahrenden ZĂŒgen und endlich die Komplikation der Fahrzeug- und Kraftwerksanlagen. Bei geringen mittleren Steigungen hat die EnergierĂŒckgewinnung fĂŒr den praktischen Betrieb keine wesentliche Bedeutung, da hier der Gewinn nur wenige Prozente der Gesamtenergie betrĂ€gt.


Die Höchstleistung des Kraftwerkes ist jedoch unter allen UmstĂ€nden, ohne BerĂŒcksichtigung allenfalls möglicher EnergierĂŒckgewinnung, festzusetzen.


Anlage des Kraftwerkes.


Steht die Ortswahl des Kraftwerkes frei, so wird dieses möglichst in die Mitte des Hauptkonsumgebietes verlegt, wobei jedoch auf die Grunderwerbskosten, auf die WasserverhĂ€ltnisse zur Kesselspeisung und fĂŒr den Betrieb von Kondensationsanlagen sowie auf die TransportverhĂ€ltnisse fĂŒr die Betriebsmaterialien (Kohle, Öl u.s.w.) RĂŒcksicht zu nehmen ist. Ist das Kraftwerk an einen bestimmten Ort gebunden, wie bei Wasserkraftanlagen, so wird dieser Umstand ausschlaggebend fĂŒr die Wahl der Stromart, der Spannung und der Stromleitungsanlage.

Die motorische AusrĂŒstung des Kraftwerkes ist stets so zu bemessen, daß sie der durch den Bahnbetrieb bedingten Höchstleistung entspricht. FĂŒr Anlagen, bei denen das VerhĂ€ltnis der Höchstleistung zur mittleren Leistung in weiten Grenzen schwankt, sind die Einrichtungen so zu wĂ€hlen, daß sie diesen Schwankungen des Leistungsbedarfes jederzeit entsprechen können.

In mit Dampf betriebenen Kraftwerken finden zweckmĂ€ĂŸig schnell und stark ĂŒberlastbare Großdampfraumkessel mit Wasserrohren Anwendung. In Wasserkraftwerken wird mit Vorteil Wasserspeicherung verwendet, u. zw. entweder durch Sammlung des zufließenden Wassers in natĂŒrlichen oder kĂŒnstlichen Staubecken, oder durch zeitweises Hinaufpumpen von Wasser in BehĂ€lter, denen es in den Stunden starken Bedarfes entnommen wird. Weitere Mittel zum selben Zweck liegen in der dynamischen Energiespeicherung in SchwungrĂ€dern oder in der elektrischen Speicherung in Batterien. FĂŒr eine möglichst hohe Betriebssicherheit ist durch ausreichende Reserven, reichliche Abmessung der Maschinen, WiderstandsfĂ€higkeit der Generator- und Transformatorwindungen gegen die dynamischen KraftĂ€ußerungen von KurzschlĂŒssen, allenfalls mit Zuhilfenahme von Reaktanzen, Parallelbetrieb von anderen Werken, ReserveanschlĂŒssen u.s.w. vorzusorgen. Zur Verminderung der Höchstleistungen eines Werkes ist die Parallelschaltung mehrerer Werke durch Fernleitungen vorteilhaft.


Kraftanlagen fĂŒr Gleichstrombahnen.


Gleichstrom wird in Europa hauptsĂ€chlich zum Betriebe von Straßenbahnen in StĂ€dten, sowie von eigentlichen Stadtbahnen und von Lokalbahnen verwendet, in Amerika außerdem noch fĂŒr die Zugförderung auf Hauptbahnhöfen innerhalb der Stadtgebiete sowie fĂŒr den Betrieb von Verbindungsbahnen benachbarter StĂ€dte, insbesondere fĂŒr den reinen Personenverkehr.

Als Stromerzeuger in den Kraftwerken kommen bei diesem System, je nach dem Charakter der Bahn und der Entfernung der Energiequelle von dem Kraftnetz in Verwendung:

1. Nebenschlußgeneratoren allein oder in Verbindung mit Akkumulatorenbatterien,

2. Compoundgeneratoren und

3. Drehstromgeneratoren in Verbindung mit Umformerwerken.

Zu 1. Wird parallel zu den Gleichstromgeneratoren eine Akkumulatorenbatterie geschaltet, so werden die auftretenden BelastungsstĂ¶ĂŸe, die ĂŒber den Mittelwert der schwankenden Belastung hinausreichen, durch die puffernde Wirkung der Akkumulatorenbatterie aufgenommen, wodurch der Betrieb der Anlage mit kleineren Generatoren und Antriebsmaschinen ermöglicht wird, als es sonst der Fall wĂ€re.


Maßgebend fĂŒr die Bemessung der Batterie ist einerseits die Zeitdauer, wĂ€hrend der die Belastungsspitzen andauern und anderseits die Höhe derselben. Die Ladung der Akkumulatoren auf volle KapazitĂ€t erfolgt wĂ€hrend der Betriebspausen von den Generatoren unter Zuhilfenahme eines Zusatzgenerators. Abb. 140 zeigt das Schaltbild einer Gleichstrombahnzentrale mit Pufferbatterie. Die Nebenschlußgeneratoren G1 und G2 arbeiten auf die beiden Sammelschienen. Von der + Sammelschiene wird der Strom mittels der Speiseleitungen zum Fahrdraht gefĂŒhrt und geht von hier durch die Motoren des Fahrzeuges und die Fahrschienen zum – Pol der Dynamo zurĂŒck. Zur Verbesserung der Pufferwirkung der Akkumulatoren verwendet man in neuerer Zeit eine umkehrbare Zusatzmaschine (Bauarten Pirani, Lancashire). Diese Maschine bewirkt, daß bei großen Netzbelastungen ein krĂ€ftiges Entladen der Batterie und bei geringen Belastungen ein rasches Aufladen der Batterie erfolgen kann. Hierdurch wird eine gleichmĂ€ĂŸige Belastung der Hauptmaschinen und eine fĂŒr die Einhaltung des Fahrplanes vorteilhafte, sehr konstante Spannung in den Sammelschienen erreicht.


Zu 2. Man trachtet hĂ€ufig (insbesondere in Amerika) die Verwendung von Pufferbatterien zu vermeiden, weil ihre Wartung und Instandhaltung mit UmstĂ€ndlichkeiten verbunden sind, und wĂ€hlt fĂŒr die Zentrale Generatoren mit Hauptstrom- und Nebenschlußwicklung, sogenannte Compoundgeneratoren.


Die Anordnung der Maschinen und Apparate im Kraftwerk zeigt die Abb. 141.

Zu beachten ist die Ausgleichsleitung, die diejenigen Pole der Generatoren verbindet, an die die Compoundwicklung angeschlossen wird. Diese Leitung ist notwendig, damit die Generatoren ihrer KapazitĂ€t entsprechend wirklich gleichmĂ€ĂŸig zur Energielieferung beitragen.


Zu 3. Diese Anordnung kommt zur Anwendung, wenn das Kraftwerk sich in einer so großen Entfernung von der Bahnanlage befindet oder wenn die Ausdehnung der Bahn so groß ist, daß eine direkte Speisung von dem Kraftwerke aus nicht mehr wirtschaftlich ist. Im Kraftwerk wird Drehstrom erzeugt (in Europa meist mit 50 Perioden, in Amerika mit 60 oder 25 Perioden), der mittels Freileitungen oder Kabel den Umformerwerken zugeleitet wird. Die Umformung des Drehstromes in Gleichstrom kann nur mittels rotierender Maschinen (Motorgeneratoren, Konvertoren) erfolgen.


Die Generatoren zur Erzeugung des Gleichstromes in den Unterstationen ĂŒbernehmen genau die Rolle der Gleichstromgeneratoren einer Zentrale. Drehstrom hoher Spannung kann – wie in Abb. 142 angenommen wurde – direkt in den Generatoren erzeugt werden. Bei Herstellung sehr hoher Spannungen (ĂŒber 100.000 Volt etwa) mĂŒssen jedoch auch im Kraftwerke selbst noch ruhende Transformatoren aufgestellt werden, um die erzeugte Energie auf die gewĂŒnschte Höhe der Übertragungsspannung zu bringen.

Die Konvertoren in Umformerwerken werden im Anker mit Drehstrom gespeist, wĂ€hrend der umgeformte Gleichstrom vom Kollektor des gleichen Ankers abgenommen wird. Diese Maschinen laufen synchron mit der Periodenzahl. Die europĂ€ische Praxis des Straßenbahnbetriebes zieht bisher den Gebrauch von Motorgeneratoren vor, wobei zum Antriebe der Generatoren meist asynchrone Hochspannungs-Drehstrommotoren verwendet werden. Die ĂŒbrige GleichstromausrĂŒstung der Umformerwerke entspricht jener unter 1 und 2 angefĂŒhrten.


Bei ausgedehnten Anlagen verwendet man zur Deckung großer Spannungsverluste an entfernten Stellen des Netzes Streckenbatterien und sog. Boostermaschinen (s. w. u. Speiseleitungen).

Zur VerhĂŒtung von Überspannungen, die durch atmosphĂ€rische Einwirkung oder SpannungsĂ€nderungen des Leitungsnetzes entstehen, dienen besondere Schutzvorrichtungen (Hörnerblitzableiter, Kondensatoren, ErdungswiderstĂ€nde, Aluminiumzellen).


Kraftanlagen fĂŒr Wechsel-, bzw. Drehstrombahnen.


Diese beiden Stromarten eignen sich in erster Linie fĂŒr den eigentlichen elektrischen Vollbahnbetrieb auf langen Strecken.

Der in den Kraftwerken erzeugte Wechselstrom, bzw. Drehstrom, wird in der ursprĂŒnglichen Form zur direkten Speisung der Fahrleitung benutzt. Die Kraftwerke sind Ă€hnlich eingerichtet wie die unter 3 beschriebenen, nur daß entsprechend der fĂŒr direkte Bahnspeisung gĂŒnstigeren niedrigen Periodenzahl die Anlagen meist mit 15 bis 162/3 Perioden betrieben werden. Bei Einphasenbetrieb wird hĂ€ufig auch von Drehstromgeneratoren Gebrauch gemacht, indem hierbei bloß eine Phase zur Speisung benutzt wird.

Die Drehstrombahnen Europas werden in der Mehrzahl der FĂ€lle mit 3000 Volt Spannung und 15 Perioden betrieben. Entlang der zu speisenden Fahrleitung der Bahntrasse werden in AbstĂ€nden von 6–10 km Entfernung Transformatorenstationen errichtet, deren Transformatoren die Energie der hochgespannten PrimĂ€rleitung zu entnehmen und auf etwa 3000 Volt heruntertransformiert der Arbeitslinie zuzufĂŒhren haben.

Die Einphasenbahnen werden derzeit meist mit 10.000 bis 15.000 Volt Fahrdrahtspannung gebaut und betrieben. Infolgedessen kann die Unterteilung der Bahntrasse fĂŒr die Transformatorenstationen in grĂ¶ĂŸeren AbstĂ€nden (etwa 30–60 km) als bei Drehstrom erfolgen, umsomehr als der zulĂ€ssige Spannungsabfall bei Wechselstrombahnen 25–30% gegen 10–15% bei Dreiphasenstrombahnen erreichen darf.

Die Transformatorenstationen sind fĂŒr Drehstrom und Wechselstrom im wesentlichen gleich, nur daß das Einphasenstromsystem ein, bzw. zweipolig auszurĂŒsten ist, wĂ€hrend bei Drehstrom zwei, bzw. drei Pole mit Apparaten (Schalter, Sicherungen IsolationsprĂŒfer, Blitzschutzvorrichtungen u.s.w.) auszurĂŒsten sind. Es ist stets zweckmĂ€ĂŸig, die Transformatorenstationen nahe bei Bahnstationen aufzustellen, um die Überwachung der ersteren zu erleichtern.

Die Hochspannungsfernleitung (PrimĂ€rleitung) vom Kraftwerk zu den Unterwerken (Transformatorenstationen) wird je nach den Entfernungen und der zu ĂŒbertragenden elektrischen Energie fĂŒr höhere Spannungen (25.000–100.000 Volt und darĂŒber) gebaut. Es ist zu empfehlen, diese Leitungen durchweg mit Eisenmasten auszurĂŒsten.

Bei der Bemessung der elektrischen Teile der Drehstrom-, bzw. Wechselstromanlagen, wie Generatoren, Transformatoren und Leitungen ist auch auf die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung (Leistungsfaktor) RĂŒcksicht zu nehmen. Der Leistungsfaktor der Motoren schwankt zwischen 0∙3 (beim Anfahren) und 0∙9 (bei voller Fahrgeschwindigkeit).


Speiseleitungen.


Bei Gleichstrombahnen wird die EnergiezufĂŒhrung zu den Speisepunkten in StĂ€dten meist mittels Kabel vollzogen. Man verwendet diese als VerstĂ€rkungsleitungen des Fahrdrahtes, indem man beide in bestimmten AbstĂ€nden direkt miteinander verbindet, um den höchst zulĂ€ssigen Spannungsabfall beim Betriebe der Bahn innerhalb der zulĂ€ssigen Grenzen zu halten (30–40% der Fahrdrahtspannung).

Eigentliche Speiseleitungen fĂŒhren zu einzelnen Streckenabschnitten, Ă€hnlich wie bei den großen Lichtverteilungsanlagen. Ebenso werden an geeigneten Stellen des den RĂŒckstrom leitenden Schienennetzes mit Vorteil sog. RĂŒckspeiseleitungen, die zum Kraftwerk fĂŒhren, angeschlossen. Die Zahl und Lage der Speisepunkte ist den stĂ€rksten Belastungen des Netzes entsprechend zu bestimmen. Bei Gleichstrombahnen erhalten oft einzelne Speiseleitungen und RĂŒckspeiseleitungen Zusatzgeneratoren (Booster- und Saugdynamos), die von besonderen Motoren angetrieben werden (Abb. 144). Hierdurch kann ein zu großer Spannungsverlust vermieden und an Leitungskupfer gespart werden.

Bei allen drei beschriebenen Bahnsystemen erfolgt die Bestimmung der Querschnitte der Speiseleitungen auf Grund der maximalen Belastungen der einzelnen Speisepunkte. Den erforderlichen Querschnitt q in mm2 fĂŒr Kupferleitungen findet man aus folgenden Formeln:


a) fĂŒr Gleichstrom


Elektrische Eisenbahnen

b) fĂŒr Drehstrom


Elektrische Eisenbahnen

c) fĂŒr Wechselstrom


Elektrische Eisenbahnen

wenn Ls die erforderliche Leistung am Speisepunkte in Kilowatt, E die Spannung am Speisepunkte in Volt (bei Drehstrombahnen die verkettete Spannung), l die einfache LĂ€nge der Speiseleitung in m, p den Leistungsverlust in der ganzen Speiseleitung (Hin- und RĂŒckleitung) in % von Ls und cos φ den Leistungsfaktor bedeutet.

Diese Formeln gelten sinngemĂ€ĂŸ auch fĂŒr die Berechnung der Hochspannungsfernleitung zwischen Kraftwerk und Unterwerken.


Beispiel einer Kraftanlage.


Als Beispiel einer elektrischen Kraftanlage fĂŒr einen Vollbahnbetrieb soll nachstehend die Anlage fĂŒr die kgl. preuß. Staatsbahnstrecke Lauban-Königszelt kurz beschrieben werden (E. K. B., Jahrg. 1912).

Das Kraftwerk (s. Abb. 143) wird in Mittelsteine (Schlesien) errichtet; fĂŒr die Wahl des Ortes war das Vorhandensein billigen Brennstoffes und reichlichen KĂŒhlwassers maßgebend. Zur Dampferzeugung dienen Steilrohrhochleistungskessel mit kĂŒnstlichem Zug.

Die Stromart ist Wechselstrom von 162/3 Perioden.

Beim ersten Ausbau werden vier MaschinensĂ€tze von je 4000 KW-Leistung aufgestellt. Die Generatoren sind mit sehr ĂŒberlastungsfĂ€higen Dampfturbinen gekuppelt. Die Generatorspannung ist 3500 Volt. Mit jedem Generator ist ein Transformator unmittelbar verbunden, der die Transformierung von 3500 Volt auf die Fernleitungsspannung von 80.000 Volt besorgt.

Die Regelung der Generatorspannung erfolgt durch einen Tirill-Regulator mit Überkompoundierung.

Die Schaltanlage befindet sich in einem besonderen GebĂ€ude. Es ist bei der Anordnung auf Einfachheit, Übersichtlichkeit sowie unbedingte Betriebs- und Feuersicherheit der grĂ¶ĂŸte Wert gelegt.

Zur Verteilung der Arbeit auf der Strecke werden vier Unterwerke (Niedersalzbrunn, Ruhbank, Hirschberg und Lauban) errichtet, in denen die Transformierung des Stromes von 80.000 Volt auf die Fahrdrahtspannung von 16.000 Volt erfolgt.

Die Übertragung der elektrischen Energie vom Kraftwerk zu den Unterwerken erfolgt durch zwei voneinander unabhĂ€ngige, zweipolige Freileitungen, die teils als Überlandleitungen ausgefĂŒhrt, teils an den Masten der Fahrdrahtanlage aufgehĂ€ngt sind. Als Isolatoren dienen HĂ€ngeisolatoren, von denen je fĂŒnf StĂŒck in Reihe geschaltet sind.

Zum Schutze der Leitungen gegen BlitzschlĂ€ge wird ĂŒber jeder Leitung ein geerdeter Stahldraht an gebracht. Im Kraftwerk und in den Unterwerken sind besondere Blitz- und Überspannungsschutzvorrichtungen angeordnet.

Scheichl.


IV. StromzufĂŒhrung auf der Bahnstrecke.


Von den Speisepunkten gelangt die fĂŒr die elektrische Traktion benötigte Energie in jenen Teil der StromzufĂŒhrungsanlage, die die direkte Verbindung mit den Motoren der Triebfahrzeuge herstellt. Es ist dies die Arbeitsleitung (Arbeitsdraht, Fahrleitung, Fahrdraht, Trolleyleitung, Kontaktleitung etc.) der Bahnanlage. FĂŒr die erste zur regelrechten Personenbeförderung benutzte E., die im Jahre 1879 von Werner v. Siemens fĂŒr die Berliner Gewerbeausstellung gebaut wurde, erfolgte die StromzufĂŒhrung durch ein zwischen den Schienen, auf den Holzschwellen, ohne Verwendung besonderer Isolatoren verlegtes Flacheisen, das zur Stromhinleitung diente, wĂ€hrend die Fahrschienen selbst fĂŒr die StromrĂŒckleitung benutzt wurden. Die Abnahme des mit einer Betriebsspannung von 150 Volt verwendeten Stromes von dem Flacheisen geschah mit Hilfe einer Schleif bĂŒrste. Es findet sich also hier bereits, gewissermaßen im ersten Entwurf, die spĂ€ter zu so hoher Vollendung entwickelte StromzufĂŒhrung vermittels einer dritten Schiene, u. zw. in einer Anordnung, wie sie sich im Wesentlichen heute noch bei der London Central Railway, der Ă€ltesten unterirdischen elektrischen Schnellbahn Londons, im Betriebe befindet. Bei dieser dient ebenfalls ein flaches nicht in Schienenform ausgewalztes Eisen, das in der Mitte zwischen den Schienen unter geeigneter Isolierung auf den Schwellen verlegt ist, zur StromzufĂŒhrung.

Die natĂŒrliche Entwicklung der StromzufĂŒhrung bewegte sich jedoch zuerst nicht in der durch diese erste AusfĂŒhrung gegebenen Richtung weiter, sondern man versuchte, die StromzufĂŒhrungsanlage zu vereinfachen, indem man die Fahrschienen des Gleises selbst (die eine zur Hinleitung, die andere zur RĂŒckleitung des Stromes), benutzte. Diese Anordnung gelangte fĂŒr die im Jahre 1881 dem öffentlichen Verkehr ĂŒbergebene E. in Groß-Lichterfelde bei Berlin zur AusfĂŒhrung. Die Betriebsspannung dieser Bahn betrug nur 180 Volt, so daß zur Isolierung der beiden Fahrschienen voneinander die Holzschwellen, auf denen die Schienen verlegt wurden, ausreichend und die Zwischenschaltung einer besonderen Isolierung nicht erforderlich erschien.

Die nur aus den Holzschwellen bestehende Isolierung erwies sich jedoch im Laufe des Betriebes als ungeeignet, da trotz aller Vorsicht die Isolierung zwischen den beiden Schienen nicht dauernd aufrecht erhalten werden konnte. Vor allem aber kam man auf Grund der Erfahrung bei diesen beiden Anlagen zu der Erkenntnis, daß fĂŒr elektrische Straßenbahnen, um deren Betrieb es sich vorlĂ€ufig nur handeln konnte und die ihrem Charakter gemĂ€ĂŸ nicht auf eigenen Bahnkörper verlegt werden können, die StromzufĂŒhrung durch dritte Schiene oder durch die beiden Fahrschienen allein ungeeignet war. Die GrĂŒnde hierfĂŒr waren, daß zwei in die Straße eingebettete, verschiedene Spannungen fĂŒhrende Schienen nicht genĂŒgend gegeneinander isoliert werden konnten, umsomehr als man bereits damals die Anwendung höherer Betriebsspannungen in ernstliche ErwĂ€gung zog, daß ferner die Verlegung einer dritten besser isolierten Schiene in der StraßenoberflĂ€che Schwierigkeiten bot und vor allem daß die verschiedene Spannung fĂŒhrenden SchienenstrĂ€nge eine stĂ€ndige Quelle der Gefahr fĂŒr Menschen und Tiere bildeten.

Aus diesen GrĂŒnden ging man dazu ĂŒber, die ZufĂŒhrungsleitungen oberhalb der Gleise anzuordnen, und schon in demselben Jahre (1881) wurde auf der Pariser Weltausstellung die erste Bahn mit oberirdischer Stromzuleitung, ebenfalls von der Firma Siemens & Halske, ausgefĂŒhrt. MerkwĂŒrdigerweise ging man aber hier sofort zum anderen Extrem ĂŒber. WĂ€hrend man in Groß-Lichterfelde sich bemĂŒht hatte, nur mit den Fahrschienen auszukommen, benutzte man jetzt die Schienen ĂŒberhaupt nicht mehr zur Stromleitung und ordnete oberhalb der Gleise zwei nebeneinander liegende geschlitzte Rohre, je eines fĂŒr die Hin- und RĂŒckleitung, an, die an zwei ĂŒber ihnen verlaufenden Kupferseilen in kurzen AbstĂ€nden aufgehĂ€ngt waren. Die Kupferseile selbst wurden von Masten mit Armauslegern getragen. Als Stromabnehmer dienten zwei in den geschlitzten Rohren laufende Schlitten, die durch ein biegsames Kabel vom Fahrzeug nachgeschleppt wurden. Diese Schlitzrohroberleitung fand in der Folgezeit bei den Anlagen Mödling-VorderbrĂŒhl (1883), Frankfurt a. M.-Offenbach (1884) und Montreux Anwendung.

Eine etwas andere Anordnung der oberirdischen StromzufĂŒhrung kam im Jahre 1882 auf der Strecke Charlottenburg-Spandauer Bock zur Anwendung. An Stelle der beiden Rohre wurden zwei voneinander isolierte DrĂ€hte ĂŒber dem Gleis aufgehĂ€ngt. Auf diesen DrĂ€hten lief ein kleiner Kontaktwagen, der durch einen Motor fortbewegt wurde und durch ein biegsames Kabel mit dem Fahrzeug verbunden war. Die Stromabnahme von den die Hin- und RĂŒckleitung bildenden beiden DrĂ€hten erfolgte durch die Rollen des Kontaktwagens, von denen aus der Strom sowohl dem Motor des Kontaktwagens als auch dem Fahrzeugmotor zugefĂŒhrt wurde. Der Kontaktwagen eilte dem Fahrzeug voraus und hielt das Verbindungskabel stets gespannt.

Die Hauptschwierigkeit bei der Verwendung der Schlitzrohroberleitung lag in der AusfĂŒhrung der Weichen, die sich Ă€ußerst schwierig gestaltete, nachdem (Ă€hnlich wie es in spĂ€teren Jahren bei dem Bau von Oberleitungen fĂŒr Drehstrombahnen der Fall war) ĂŒber jedem Gleise zwei voneinander isolierte Leitungen angeordnet wurden. HauptsĂ€chlich aber war der Bau und die Unterhaltung der Anlage Ă€ußerst kostspielig und der Ă€ußere Anblick war so unschön, daß die Behörden und Stadtverwaltungen vielfach Einspruch gegen derartige AusfĂŒhrungen erhoben. So trat nach AusfĂŒhrung dieser Bahnen in Europa vorerst ein Stillstand in der Entwicklung der E. ein.

In den folgenden Jahren ging die FĂŒhrung auf dem Gebiete des elektrischen Straßenbahnbaues zunĂ€chst an Amerika ĂŒber. Der Grund hierfĂŒr lag hauptsĂ€chlich darin, daß die mangelhafte Pflasterung der Straßen in den nordamerikanischen StĂ€dten, die große Ausdehnung der StĂ€dte und das nahezu gĂ€nzliche Fehlen von Droschken oder anderen öffentlichen Verkehrsmitteln zu energischsten Anstrengungen, den elektrischen Betrieb fĂŒr Straßenbahnen nutzbar zu machen, antrieb.

Nachdem dort im Jahre 1883 eine kleine Versuchsbahn mit dritter Schiene zur AusfĂŒhrung gekommen war, wurde 1884 eine von Bentley und Knight erbaute elektrische Straßenbahn in Cleveland, deren LĂ€nge etwa 3 km betrug, dem Verkehr ĂŒbergeben. Diese Strecke war zum ersten Male mit einer unterirdischen StromzufĂŒhrung versehen, die in einem zwischen den Schienen befindlichen aus Holz gebildeten Kanal, in dem sich die ZufĂŒhrungen befanden, bestand. Dieser Kanal wies oben einen Schlitz fĂŒr den Stromabnehmer auf. Ein bedeutender Fortschritt war jedoch erst Ende des Jahres 1884 zu verzeichnen, als von J. C. Henry in Kansas City eine Versuchsbahn gebaut wurde, bei der zum ersten Male zwei blanke KupferdrĂ€hte fĂŒr die Oberleitung Verwendung fanden, die an ihrem oberen Teil durch Klemmen, Ă€hnlich wie dies heute noch geschieht, mit Hilfe von Auslegern an Masten aufgehĂ€ngt waren. Auf dieser Linie wurden in den folgenden Jahren die verschiedensten Versuche ausgefĂŒhrt. Man benutzte die beiden DrĂ€hte teils unabhĂ€ngig von den Schienen zur Hin- und RĂŒckleitung, teils, unter Benutzung der Schienen als RĂŒckleitung, nur zur Hinleitung. Ebenso wurden die verschiedensten Formen von Stromabnehmern versucht, u. zw. wurden teils kleine Wagen, die auf den DrĂ€hten rollten, benutzt, teils Stromabnehmer, die fest auf dem Wagen angebracht waren und sich von unten gegen die DrĂ€hte legten.

Die Versuche auf dieser Bahn zeitigten jedoch vorerst noch keine praktischen Folgen, denn eine Bahn, die Daft im Jahre 1885 in Baltimore ausfĂŒhrte, wurde wieder mit einer dritten Schiene ausgerĂŒstet, die nur an den Straßenkreuzungen durch eine aus einem blanken Kupferdraht bestehende Oberleitung ersetzt wurde, gegen die sich ein Stromabnehmer von unten anpreßte. Die bei dieser von Baltimore nach Hampden fĂŒhrenden Bahn verwendete Betriebspannung betrug 125 Volt.

Erst die nĂ€chste Bahn, die in der zweiten HĂ€lfte des Jahres 1885 in Toronto von van Depoele erbaut wurde, machte sich die Ergebnisse der bis dahin stattgefundenen Versuche vollkommen zu eigen. Sie war mit einer Oberleitung, bestehend aus einem blanken Kupferdraht (der mit Hilfe von Isolatoren an Armauslegern befestigt war) versehen, die Schienen dienten als RĂŒckleitung, und zur Stromabnahme fand eine dem heutigen Rollenstromabnehmer Ă€hnliche Vorrichtung Verwendung. Zum ersten male bediente man sich auch auf dieser Bahn einer höheren Betriebsspannung.

In den folgenden Jahren 1886 und 1887 wurden dann, nachdem in den vorhergehenden Jahren im ganzen nur 3 elektrische Bahnlinien gebaut worden waren, 13 neue Strecken dem Verkehr ĂŒbergeben, deren GesamtlĂ€nge gegen 100 km betrug.


Die AusfĂŒhrung der Stromzuleitungen war indes keine einheitliche. Die Mehrzahl der Konstrukteure entschied sich vorlĂ€ufig noch fĂŒr die Verwendung zweier FahrdrĂ€hte, von denen einer zur Hin-, der andere zur RĂŒckleitung diente. Als Stromabnehmer wurden in diesem Falle grĂ¶ĂŸtenteils kleine vierrĂ€drige Wagen benutzt, die in der oben beschriebenen Weise von einem Kabel gezogen, auf diesen DrĂ€hten entlang rollten und deren beiderseitige Rollen voneinander isoliert sein mußten. Der Entwurf dieser Wagen und namentlich auch die AusfĂŒhrung der Weichen verursachte jedoch auch hier wieder Schwierigkeiten, so daß man schließlich zu der Ansicht kam, daß die Verwendung eines Fahrdrahtes und die Benutzung der Schienen zur RĂŒckleitung den vorteilhaftesten Weg darstelle. Der sich von unten gegen die DrĂ€hte legende Stromabnehmer konnte ebenfalls einfacher ausgefĂŒhrt werden, da es sich nicht mehr als notwendig erwies, zwei voneinander isolierte Rollen zu verwenden, die die beiden elektrisch voneinander getrennten FahrdrĂ€hte bestrichen.


Im Jahre 1888 wurde dann durch die Cy. Sprague in Richmond in Virginien eine Straßenbahn ausgefĂŒhrt, bei der die StromzufĂŒhrung durch einen Fahrdraht erfolgte, wĂ€hrend als Stromabnehmer eine am Ende einer schrĂ€g liegenden Stange angebrachte Kontaktrolle diente. Die Anlage lieferte trotz schwieriger VerhĂ€ltnisse in jeder Hinsicht zufriedenstellende Ergebnisse. Die Erfahrungen mit dieser Bahn wurden dann zum Ausgangspunkt fĂŒr die im Bau E. in Amerika geradezu vehement einsetzende Entwicklung.

In Europa bewirkte der anfĂ€ngliche Widerstand gegen die oberirdische StromzufĂŒhrung mit Schlitzrohren, daß im Laufe der Zeit andere Arten der StromzufĂŒhrung ausgebildet wurden. So gelangte im Jahre 1889 durch die Firma Siemens & Halske bei der Budapester Straßenbahn eine unterirdische StromzufĂŒhrung zum Bau. Bei dieser waren die ZufĂŒhrungsleitungen in einem unter der einen Fahrschiene angeordneten Kanal angebracht (Abb. 145). Die Stromabnahme erfolgte durch einen Kontaktpflug, der durch einen von zwei Schienen gebildeten Schlitz in den Kanal ein- und ausgefĂŒhrt werden konnte.


Man versuchte ferner die elektrische Kraft den fahrenden Wagen durch im Straßendamm liegende gewöhnlich stromlose KontaktstĂŒcke zuzufĂŒhren, die nur fĂŒr die Zeit, wĂ€hrend der der Wagen sich ĂŒber dem Kontakt befand, selbsttĂ€tig unter Strom gesetzt wurden. Als Stromabnehmer diente eine unter dem Wagen parallel zu dessen LĂ€ngsachse aufgehĂ€ngte Kontaktschiene, die immer mindestens ein KontaktstĂŒck berĂŒhrte. Diese TeilleiterstromzufĂŒhrungen haben jedoch nur in wenigen FĂ€llen Anwendung gefunden, da sie sich nicht bewĂ€hrten.


Aber auch an der Ausbildung der oberirdischen StromzufĂŒhrung wurde in Europa dauernd weiter gearbeitet, und besonders die im Jahre 1887 erfolgte EinfĂŒhrung der BĂŒgelstromabnehmer durch Siemens & Halske bedeutete einen großen Fortschritt. Um eine gleichmĂ€ĂŸige Abnutzung des in der Regel aus Aluminium bestehenden SchleifstĂŒckes dieses Stromabnehmers ĂŒber die ganze Breite zu erreichen, ist der Fahrdraht im Zickzack verspannt. Die mit der EinfĂŒhrung des BĂŒgelstromabnehmers verbundene Vereinfachung der Fahrdrahtoberleitung (insbesondere durch Verminderung der Befestigungspunkte in den KrĂŒmmungen) hat viel dazu beigetragen, die Bedenken gegen unschönes Aussehen der Oberleitung zu zerstreuen.

In dem Maße als sich die Anwendung der elektrischen Triebkraft bei Straßen- und Kleinbahnen ausbreitete, wurde die Ausbildung der Fahrleitungen und Stromabnehmer hierfĂŒr mehr und mehr vervollkommnet und haben sich seit einer Reihe von Jahren feste Konstruktionen und Normen herausgebildet, die allen Anforderungen entsprechen. Die heute allgemein ĂŒbliche Anordnung fĂŒr Straßen- und Kleinbahnen besteht darin, daß ein hartgezogener Rund- oder Profilkupferdraht ĂŒber dem Gleis in AbstĂ€nden von 30–35 m an QuerdrĂ€hten oder Armauslegern aufgehĂ€ngt ist. Der Fahrdraht fĂŒhrt Betriebsspannungen von 500 bis 750 Volt und ist gegen Erde, d.h. gegen die von den Fahrschienen gebildete RĂŒckleitung, doppelt isoliert. Als Stromabnehmer dienen sowohl der BĂŒgel- als auch der Rollenstromabnehmer; in Europa und besonders in Deutschland und Österreich wird jetzt dem BĂŒgelstromabnehmer allgemein der Vorzug gegeben. In einer Reihe von Anlagen ist der Rollenstromabnehmer bereits durch den BĂŒgelstromabnehmer ersetzt worden, wĂ€hrend bei Neuanlagen nunmehr fast ausschließlich der BĂŒgelstromabnehmer gewĂ€hlt wird.

Die nebenstehende Abb. 146 zeigt die typische Anordnung eines Rohrmastes mit Ausleger- und QuerdrahtaufhĂ€ngung fĂŒr BĂŒgelbetrieb, wie sie fĂŒr Straßenbahnen sehr hĂ€ufig Verwendung findet. An Stelle der Rohrmaste werden auf Vorort- oder Überlandstrecken grĂ¶ĂŸtenteils die billigeren Gittermaste verwendet. Ebenso werden Holzmaste, wenn auch jetzt seltener, verwendet. FĂŒr zwei Gleise ordnet man entweder Armausleger ĂŒber beide Gleise oder, was hĂ€ufiger ist, QuerdrahtaufhĂ€ngungen an, die auf zwei an den Straßenseiten gegenĂŒber aufgestellten Masten oder an Wandrosetten befestigt werden.

Auf Grund gĂŒnstiger Erfahrungen, die man mit dem elektrischen Betriebe von Straßen- und Kleinbahnen machte, ging man daran, den elektrischen Betrieb auch auf Vollbahnen zur Anwendung zu bringen. HierfĂŒr reichte aber das System der StromzufĂŒhrung, das man fĂŒr Straßenbahnen entwickelt hatte, nicht aus, da bei Vollbahnen die an eine StromzufĂŒhrungsanlage zu stellenden Anforderungen in bezug auf Geschwindigkeit und Betriebsspannung erheblich grĂ¶ĂŸere sind.

Bereits beim Befahren der fĂŒr Straßenbahnen ĂŒblichen Anordnung mit 35–40 km Geschwindigkeit machen sich MĂ€ngel in der Stromabnahme bemerkbar, die durch den verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig großen Abstand der FahrdrahtaufhĂ€ngepunkte voneinander hervorgerufen werden. Der Fahrdraht ist an diesen AufhĂ€ngepunkten mehr oder weniger starr befestigt und weist dazwischen infolge des großen Abstandes der AufhĂ€ngepunkte einen ziemlich starken Durchhang auf. Diese beiden UmstĂ€nde haben zur Folge, daß der Stromabnehmer an den AufhĂ€ngepunkten einen Stoß empfĂ€ngt, bzw. vom Fahrdraht abspringt, wodurch die Stromabnahme erschwert wird. Es ist aus diesem Grunde fĂŒr große Geschwindigkeiten wĂŒnschenswert, die AufhĂ€ngepunkte des Fahrdrahtes möglichst dicht aneinander zu legen, damit der Durchhang der einzelnen Fahrdrahtspannweiten möglichst gering wird und infolgedessen der BĂŒgel auch an den AufhĂ€ngepunkten ohne RichtungsĂ€nderung weitergleiten kann. Im Gegensatz hierzu zwingt die Verwendung einer hohen Betriebsspannung dazu, möglichst wenig Isolatoren, d.h. AufhĂ€ngepunkte anzuordnen, da jeder weitere Isolator eine neue Fehlerquelle darstellt.

Diese beiden scheinbar unvereinbaren Forderungen ließen sich durch die EinfĂŒhrung der sog. VielfachaufhĂ€ngung erfĂŒllen, die im wesentlichen darin besteht, daß oberhalb des Fahrdrahtes mit verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig starkem Durchhang und unter Zugrundelegung großer Mastentfernungen ein Tragseil gespannt wird, an dem der Fahrdraht mittels HĂ€ngedrĂ€hten in kurzen AbstĂ€nden befestigt wird. Die einfachste Form dieser AufhĂ€ngung ist aus der Abb. 147 ersichtlich; die MĂ€ste weisen einen Abstand von beispielsweise 60 m auf, die FahrdrahtaufhĂ€ngungen sind in AbstĂ€nden von 20 m angeordnet. Zur Verhinderung von Seitenschwankungen ist außerdem der Fahrdraht an jedem Mast noch durch eine isolierte Strebe gefaßt. Derartige Anordnungen haben in Europa und in Amerika vielfach Anwendung gefunden. Zum ersten Male begegnete man dieser Art von StromzufĂŒhrung im Jahre 1904 bei der Indianopolis Cincinnati Railway. Der Hauptunterschied zwischen den in Amerika und Europa vorgezogenen Anordnungen besteht darin, daß man in Amerika diese Leitungsanlagen meist mit einem verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig kleinen Mastabstand und einem kleinen Tragseildurchhang ausfĂŒhrt, wĂ€hrend man in Europa und besonders in Deutschland bestrebt ist, die MastabstĂ€nde immer mehr zu vergrĂ¶ĂŸern. Ferner wird von amerikanischen Konstrukteuren die seitliche Festlegung zum Teil nur in KrĂŒmmungen vorgesehen, wĂ€hrend man sich auf der geraden Strecke grĂ¶ĂŸtenteils mit dem durch das Gewicht und die Starrheit des Fahrdrahtes hervorgerufenen Beharrungsvermögen begnĂŒgt. In Europa dagegen, wo die AusfĂŒhrung des Kettenwerks eine viel leichtere und demzufolge biegsamere ist, hat sich die Anbringung dieser Streben an jedem Mast als notwendig herausgestellt. Der Wunsch, auf die seitliche Festlegung vom Mast aus mehr oder weniger gĂ€nzlich verzichten zu können und vor allen Dingen das Bestreben, den Fahrdraht auch zwischen den Masten innerhalb der Spannweite an seitlichen Bewegungen zu hindern, fĂŒhrte zu der Anordnung von zwei Tragseilen oberhalb des Fahrdrahtes, wie wir sie z.B. in Amerika bei der ersten Strecke der New York-New Haven und Hartford Railway und in England bei der London-Brighton and South Coast Railway finden. Die Anordnung der beiden Tragseile und des Fahrdrahtes erfolgt im Querschnitt in Gestalt eines gleichseitigen Dreiecks, bei dem die durch den Fahrdraht gebildete Spitze nach unten liegt; der Fahrdraht wird innerhalb der Spannweite (wie oben beschrieben) von HĂ€ngedrĂ€hten gehalten, die aber hier jedesmal von beiden Tragseilen aus paarweise angreifen. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie infolge der fĂŒr zwei Tragseile erforderlich werdenden AufhĂ€ngepunkte teurer wird und doppelt soviel Isolatoren, d.h. Fehlerquellen aufweist, wie die frĂŒher beschriebene Anordnung. Zudem kann sie in KrĂŒmmungen die seitliche Festlegung doch nicht entbehren, da die starken KurvenzĂŒge sonst von der Gleisachse zu sehr abweichen wĂŒrden. Endlich hat sich in der Praxis herausgestellt, daß selbst bei Spannweiten von 100 m die seitlichen Schwankungen des Fahrdrahtes nicht so groß sind, daß eine Festlegung desselben innerhalb der Spannweiten mit Hilfe eines zweiten Tragseils erforderlich wĂ€re.

Im Gegensatz zu der oben beschriebenen Anordnung mit doppeltem Tragseil, die durch die Schwere und Starrheit der Konstruktion auffĂ€llt, steht die Anordnung, die von Dahlander fĂŒr die schwedische Staatsbahn entworfen worden ist. Der Grundgedanke, der den Konstrukteur bei dem Entwurf dieser Anordnung geleitet hat, war, die StromzufĂŒhrungsanlage so leicht als möglich auszufĂŒhren. Bei dieser Oberleitung ist von der Verwendung schmiedeeiserner QuertrĂ€ger oder Ausleger, wie sie sonst fĂŒr VielfachaufhĂ€ngung fast durchweg Verwendung finden, völlig Abstand genommen. Die Isolatoren sind am Mast selbst angebracht und ist auf ersteren ein System von Rohren drehbar angeordnet, das gleichzeitig den Ausleger und die Strebe fĂŒr seitliche Festlegung ersetzt. Ein derartiger StĂŒtzpunkt (neuere AusfĂŒhrung der Siemens – Schuckert-Werke fĂŒr die Ofotenbahn) ist in Abb. 148 dargestellt. Der gesamte Armausleger kann sich frei um die Isolatoren drehen, und das Rohr, das die seitliche Festlegung bewirkt, kann sich mitsamt dem Fahrdrahte dem Drucke des BĂŒgels entsprechend anheben. Das Kettenwerk selbst besteht aus einem Tragseil und einem daran in gleichmĂ€ĂŸigen AbstĂ€nden aufgehĂ€ngten Fahrdraht. Nachdem der Fahrdraht infolge der Temperaturschwankungen sowohl einen verĂ€nderten Durchhang als auch verĂ€nderte Zugspannung aufweisen wĂŒrde, was namentlich bei starken Schwankungen dieser Art unangenehm wĂ€re und fĂŒr große Geschwindigkeiten die gleichmĂ€ĂŸige Stromabnahme behindern wĂŒrde, ist man bestrebt gewesen, dem Fahrdraht eine stets gleichbleibende Spannung zu geben, indem man ihn selbsttĂ€tig mit Hilfe von Gewichten nachspannt. Eine derartige Anordnung wurde zum ersten Male in grĂ¶ĂŸerem Maßstabe auf der Hamburger Vorortbahn Blankenese-Ohlsdorf von den Siemens-Schuckert-Werken ausgefĂŒhrt. Der jetzt schon jahrelang durchgefĂŒhrte elektrische Betrieb dieser Strecke hat ergeben, daß das dieser AusfĂŒhrung zu grĂŒnde gelegte System in hohem Maße fĂŒr Vollbahnen, d.h. fĂŒr den Verkehr mit schweren ZĂŒgen und hohen Geschwindigkeiten geeignet ist und ist es infolgedessen im Laufe der weiteren Entwicklung schon fĂŒr eine gesamte KettenwerkslĂ€nge von weit ĂŒber 1000 km verwendet worden. Abgesehen von der einfachen AusfĂŒhrung der VielfachaufhĂ€ngung, wie sie auf Abb. 147 abgebildet ist, hat bisher kein VielfachaufhĂ€ngungssystem weder in Europa noch in Amerika eine derartige Verbreitung gefunden.

Die allgemeine Anordnung, die eine Spannweite von 100 m mit FahrdrahtaufhĂ€ngungen in etwa 8∙25 m Abstand erlaubt, ist aus der Abb. 149 ersichtlich.


Der Fahrdraht a, ein Hartkupferprofildraht, ist in gleichen AbstĂ€nden mittels besonderer Klemmen b an einem ungefĂ€hr parallel und senkrecht ĂŒber ihm hinlaufenden sogenannten Hilfsdraht c befestigt. Die Klemmen sind so ausgebildet, daß der Fahrdraht in ihnen unverschiebbar festsitzt, wĂ€hrend sie den Hilfstragdraht nur lose umfassen. Auf diese Weise wird ein leichtes Verschieben der Klemmen in der LĂ€ngsrichtung des Hilfstragdrahtes ermöglicht. Außerdem lassen die Klemmen ein senkrechtes Anheben des Fahrdrahtes durch den BĂŒgeldruck zu. Durch diese geschmeidige AufhĂ€ngung des Fahrdrahtes wird ein inniger und sicherer Kontakt zwischen BĂŒgel und Draht gewĂ€hrleistet. Der Hilfstragdraht c ist genau in den doppelten AbstĂ€nden wie der Fahrdraht an dem darĂŒber liegenden Tragseil d aufgehĂ€ngt. Die AufhĂ€ngung erfolgt durch senkrechte HĂ€ngedrĂ€hte e, die an dem Tragseil und an dem Hilfstragdraht mittels besonderer Klemmen f befestigt sind. Diese HĂ€ngedrĂ€hte sind, entsprechend dem Durchhang des Tragseiles, verschieden lang. Das Tragseil besteht aus verseilten StahldrĂ€hten, Kupferpanzerstahl oder SiliziumbronzedrĂ€hten und wird seinerseits durch Isolatoren g getragen, die an QuertrĂ€gern oder Auslegern sitzen. Zur Verhinderung der Seitenschwankungen des Fahrdrahtes ist dieser zusammen mit dem Hilfstragdraht an jedem StĂŒtzpunkte des Tragseiles durch eine Strebe gefaßt. Diese aus einem Rohr bestehende Strebe h ist vom Mast durch einen Isolator i isoliert und mittels einer Klemme k mit dem Fahrdraht derart verbunden, daß auch an diesen Stellen der Fahrdraht nicht nur dem BĂŒgeldruck nach oben nachgeben kann, sondern auch in der LĂ€ngsrichtung auf dem Hilfstragdraht verschiebbar ist.


Die Isolatoren fĂŒr das Tragseil sind an den Auslegern bzw. QuertrĂ€gern angeordnet, wĂ€hrend die MĂ€ste, bzw. die Druckstreben der QuertrĂ€ger die Isolatoren zur seitlichen Absteifung der Fahrleitung tragen. Beide Arten von Isolatoren sind einheitlich ausgebildet, um die gleichen Einzelteile zu deren Aufbau verwenden zu können und um eine möglichst geringe Anzahl von Ersatzteilen zu benötigen.

Der Tragseilisolator besteht aus zwei Böcken, die zwei mit ihrer Öffnung gegeneinander gekehrte Porzellanisolatoren halten. Die Öffnungen der beiden Porzellanteile tragen ein Rohr, in dessen Mitte ein doppelseitig ausgebildeter dritter Porzellanisolator durch zwei Distanzrohre gehalten wird. Dieser mittlere Porzellankörper trĂ€gt das Tragseil. Dieses ist mithin gegen die Tragböcke doppelt isoliert. Beim Isolator fĂŒr die seit'iche Absteifung des Fahrdrahtes tritt an Stelle der beiden Böcke ein gebogenes Profileisen. Die Isolatoren sind in ihren Einzelheiten sehr sorgfĂ€ltig durchgebildet, da von ihrer GĂŒte in erster Linie die Betriebssicherheit der Fahrleitung abhĂ€ngig ist.

Die bereits erwĂ€hnten Einrichtungen fĂŒr die selbsttĂ€tige Nachspannung des Fahrdrahtes sind auf der freien Strecke in AbstĂ€nden von 1–1∙5 km angeordnet und so ausgebildet, daß der Fahrdraht seine Zugspannung durch Gewichte erhĂ€lt, die durch einen ĂŒber Rollen laufenden Kettenzug mit dem Fahrdraht verbunden sind (vgl. Abb. 148). Infolge des frei beweglichen Fahrdrahtes ist die Wirkung dieser Spanngewichte eine sehr sichere. Die Anordnung der selbsttĂ€tigen Nachspannung fĂŒr Bahnhofgleise ist in Ă€hnlicher Weise getroffen. Das Klemmenmaterial, das zum grĂ¶ĂŸten Teile der Rostgefahr wegen aus Bronze besteht, sowie alle ĂŒbrigen Einzelteile der Fahrleitung sind den auftretenden Beanspruchungen ebenfalls mit großer Sicherheit gewachsen.

Die AufhĂ€ngung der Leitung erfolgt in der Regel an schmiedeisernen Gittermasten, u. zw. auf eingleisigen Strecken mit Hilfe von Auslegern und auf zweigleisigen Strecken mit Hilfe von QuertrĂ€gern, die zwei gegenĂŒberstehende MĂ€ste miteinander verbinden. Auf Bahnhöfen werden in AbstĂ€nden, die sich nach den örtlichen VerhĂ€ltnissen richten, ebenfalls QuertrĂ€ger angeordnet, die mehrere Gleise ĂŒberspannen und die bei grĂ¶ĂŸeren StĂŒtzweiten UnterzĂŒge aus Zugstangen in Verbindung mit Druckstreben erhalten. Es kommen möglichst wenig MĂ€ste zur Anwendung, um die Übersichtlichkeit der Strecken und das Erkennen der Signale nicht zu erschweren (Abb. 150).

Im Laufe der Zeit ist außer dem oben erwĂ€hnten System noch eine Anzahl anderer Systeme entstanden, die nachstehend beschrieben werden sollen.


Die Bergmann ElektrizitĂ€tsgesellschaft verwendet an Stelle des Hilfstragdrahtes zum Tragen des Fahrdrahtes kurze Lineale, die in regelmĂ€ĂŸigen AbstĂ€nden unterhalb des Tragseils befestigt werden und an denen die den Fahrdraht haltenden HĂ€ngedrĂ€hte vermittels kleiner Rollen aufgehĂ€ngt sind. Die Gewichte sollen in der Weise auf den Fahrdraht einwirken, daß dieser sich samt den HĂ€ngedrĂ€hten mit Hilfe der oben erwĂ€hnten Rollen auf den Linealen verschiebt. Diese Anordnung wird demnĂ€chst zum ersten Mal auf den zurzeit im Bau befindlichen Strecken Lauban-Königszelt und Magdeburg-Leipzig-Halle der Preußischen Staatsbahnen praktisch ausgeprobt werden.

Die Firma Alioth ermöglicht die Beweglichkeit des Fahrdrahtes dadurch, daß die unterhalb des Tragseils an den unteren Enden der HĂ€ngedrĂ€hte angebrachten Fahrdrahtklemmen derartig ausgebildet werden, daß der Fahrdraht in diesen Klemmen selbst hin und hergleiten kann, wobei allerdings eine ziemlich starke Reibung zwischen den einzelnen Klemmen und dem Fahrdraht zu ĂŒberwinden ist, da die HĂ€ngedrĂ€hte nicht steif hĂ€ngen.

Bei dem System der Allgemeinen ElektrizitĂ€tsgesellschaft Berlin, das auf einem Teil der Strecke Dessau-Bitterfeld angewendet wurde, wird im Gegensatz zu den oben beschriebenen Systemen nicht nur der Fahrdraht, sondern auch das Tragseil selbsttĂ€tig nachgespannt. Bei diesem System ist ĂŒber dem Tragseil ein Hilfsspanndraht angebracht, der dicht vor den StĂŒtzpunkten mit dem Tragseil fest verbunden ist. Am Ende der Spannbezirke sind die drei DrĂ€hte, Fahrdraht, Tragseil und Hilfsdraht, zusammengefĂŒhrt und werden gemeinsam durch ein entsprechend großes Gewicht nachgespannt. Diese Art der AufhĂ€ngung hat zur Bedingung, daß Fahrdraht und Tragseil aus Material mit annĂ€hernd gleichem WĂ€rmeausdehnungskoeffizienten (Fahrdraht meist aus Kupfer, Tragseil aus Bronze) bestehen mĂŒssen, da sonst gegenseitige Verschiebungen zwischen Fahrdraht und Tragseil auftreten. Neuerdings geht man daran, den Hilfsspanndraht fortzulassen und den Fahrdraht zeitweise nachzuspannen. Auch diese letztere Art der Fahrdrahtanordnung wird zum ersten Male auf den Strecken Lauban-Königszelt und Magdeburg-Leipzig-Halle praktisch erprobt werden.

Ein anderes System, das ebenfalls eine gemeinsame Nachspannung von Tragseil und- Fahrdraht vorsieht, wird gegenwĂ€rtig von den Siemens-Schuckert-Werken auf der schwedischen Staatsbahn (Ofotenbahn) zur AusfĂŒhrung gebracht. Die gemeinsame Nachspannung des Tragseils und Fahrdrahtes wird bei diesem System wesentlich dadurch erleichtert, daß Tragseil und Fahrdraht Ă€hnlich wie dies oben (vgl. Abb. 148) fĂŒr die von Dahlander angegebene Anordnung beschrieben ist, auf einem drehbaren Rohrausleger gelagert sind, so daß der Rohrausleger der wechselnden Verschiebung des Kettenwerkes frei folgen kann.


WĂ€hrend man in Europa und besonders in Deutschland sich bemĂŒhte die Oberleitungsanlagen möglichst leicht und nachgiebig zu gestalten, verwendet man in Amerika grĂ¶ĂŸtenteils Anordnung, die wesentlich schwerer sind als die von europĂ€ischen Firmen ausgefĂŒhrten Systeme. Besonders charakteristisch fĂŒr die Entwicklung der Leitungsanlagen in Amerika ist die New York-New Haven and Hartford Railway, auf deren Linie verschiedene Systeme nacheinander erprobt worden sind. Nachdem der erste Teil dieser Strecke mit 2 Tragseilen ausgefĂŒhrt worden war, und man auf kurze Strecken noch verschiedene andere AusfĂŒhrungen probeweise eingebaut hatte, ging man zu einem System der VielfachaufhĂ€ngung mit nur 1 Tragseil ĂŒber. Man verlegte zwei schwere etwa 22 mm starke Tragseile je in der Mittelachse der Gleise und befestigte diese an den QuertrĂ€gern, welche die im Abstand von 300 Fuß voneinander angeordneten Mastpaare quer ĂŒber die Gleise verbanden. An diese beiden Tragseile hing man dann in AbstĂ€nden von je 100 Fuß ĂŒber 2 Gleise senkrecht zu der Gleisrichtung Doppel Elektrische Eisenbahnen-Eisen auf; die etwa 7 kg/m wiegen, und an diesen befestigte man endlich mit Hilfe von Isolatoren in Spannweiten von nunmehr 100 Fuß ein Kettenwerk, bestehend aus einem 16 mm starken Tragseil, einem Kupferdraht und einem darunter aufgehĂ€ngten Stahlfahrdraht. Diese ganz besonders schwere Anordnung wurde neuerdings vereinfacht, indem man das Tragseil des Kettenwerkes selbst in Spannweiten von 300 Fuß spannte und auf die Anordnung der Doppel Elektrische Eisenbahnen-Eisen verzichtete. Der unter dem Tragseil hĂ€ngende Kupferdraht wurde jedoch auch bei dieser Anordnung nicht selbst als Fahrdraht benutzt, da sich infolge des in Amerika verwendeten hohen BĂŒgeldrucks und der verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig starren Konstruktion die KupferdrĂ€hte zu schnell abnutzen wĂŒrden. Man befestigt vielmehr unter diesem Kupferdraht mit Hilfe von Klemmen, die Ă€hnlich wie bei dem oben geschilderten System der Siemens-Schuckert-werke ausgebildet sind, einen Fahrdraht aus Stahl. Die seitliche Festlegung erfolgt fast nur in KrĂŒmmungen, da das Kettenwerk auch bei dieser Anordnung noch verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig schwer ist. SelbsttĂ€tige Nachspannvorrichtungen sind bisher noch fĂŒr keine amerikanische Leitungsanordnung zur Anwendung gebracht worden.

Die Anordnung einer VielfachaufhĂ€ngung ist fĂŒr Drehstrombahnen bisher noch selten verwendet worden, da es sich als sehr schwierig herausgestellt hat, fĂŒr die beiden voneinander isolierten FahrdrĂ€hte, deren FĂŒhrung sich besonders in Weichen umstĂ€ndlich gestaltet, Kettenwerke vorzusehen. Man hat infolgedessen fĂŒr Drehstrombahnen ausschließlich EinfachaufhĂ€ngung verwendet und kommen meistens QuerdrĂ€hte mit eingebauten Porzellanisolatoren zur Befestigung der FahrdrĂ€hte am Mast zur Anwendung. Als Beispiel hierfĂŒr wĂ€re die Oberleitung des Simplontunnels zu nennen.


Auch fĂŒr die Versuche bei der schwedischen Staatsbahn ist eine EinfachaufhĂ€ngung, die allerdings nur fĂŒr Wechselstrom bestimmt war in Ă€hnlicher Weise wie die oben beschriebene Anordnung fĂŒr VielfachaufhĂ€ngung mit Hilfe von Rohrauslegern ausgefĂŒhrt worden. Diese Anordnung wies ebenfalls eine selbsttĂ€tige Fahrdrahtnachspannung auf.

An dieser Stelle verdient noch die von der Schweizer Firma Örlikon entworfene Oberleitung fĂŒr Rutenstromabnehmer ErwĂ€hnung. Der Fahrdraht wird hier nicht wie das bei allen anderen Anordnungen der Fall ist oberhalb, sondern seitlich der Gleise verlegt und der Strom nicht vermittels eines BĂŒgels, sondern mit einer seitlich ausladenden an dem Fahrdraht entlang streichenden Rute abgenommen. Diese Bauart, die den Vorteil der Einfachheit besitzt, hat sich jedoch in der Praxis nicht bewĂ€hrt.


Im Gegensatz zur StromzufĂŒhrung durch Oberleitung, die unbeschrĂ€nkt fĂŒr jede Stromart und fĂŒr die höchsten bisher beim Bahnbetrieb benutzten Betriebsspannungen Verwendung finden kann, ist die dritte Schiene lediglich fĂŒr die Verwendung von Gleichstrom geeignet. Das Profil der dritten Schiene war ursprĂŒnglich dem der Fahrschiene nachgebildet. Mit der Zeit ist man jedoch hiervon abgegangen und hat lediglich nach ZweckmĂ€ĂŸigkeitsgrĂŒnden die Form ausgebildet. Die ursprĂŒngliche Anordnung, bei der die Schiene ohne weitere Isolation auf den Holzschwellen angebracht wurde, hat sich nicht bewĂ€hrt, da selbst bei Spannungen bis zu 250 Volt keine ausreichende Isolation dauernd erzielbar war. Die Grenze der Betriebsspannung fĂŒr Anlagen mit dritter Schiene liegt heute bei 1000 bis 1200 Volt. Jedoch bewegt sich die Höhe der Spannung bis jetzt nahezu durchweg in den Grenzen von 500–800 Volt.


Eine Anordnung, wie sie beim Versuchsbetrieb auf der Wannseebahn in Berlin Verwendung gefunden hat, ist in der Abb. 151 (S. 231) dargestellt. Die Isolation besteht aus Hartgummi und die Schiene ist am Kopf des Isolators mit Hilfe einer auf diesen aufgesetzten Kappe befestigt. Diese Anordnung wird auch heute noch vielfach ausgefĂŒhrt. UrsprĂŒnglich wurde die Schiene bei vielen Anlagen in der Mittelachse der Gleise verlegt; mit Ausnahme der Tunnelbahnen, wo des geringen zur VerfĂŒgung stehenden Raumes wegen eine derartige Anordnung angebracht ist, vermeidet man jetzt diese AusfĂŒhrung und verlegt die Stromschiene seitlich der Fahrschienen.


Die seitliche Lage der Stromschiene hat noch den Vorteil, daß man die dritte Schiene je nach Bedarf rechts oder links verlegen und auf diese Weise, besonders in Weichen, schwierigere Bauarten vermeiden kann. In diesem Falle werden auf beiden Seiten der Fahrzeuge Stromabnehmer vorgesehen. Die dritte Schiene mit von oben erfolgender Stromabnahme weist den Nachteil auf, daß es schwierig ist, sie in der wĂŒnschenswerten Weise vor BerĂŒhrung durch das Streckenpersonal und vor Schnee und Vereisung zu schĂŒtzen. Man hat zu diesem Zwecke verschiedene Schutzanordnungen ausgebildet. Eine der neueren AusfĂŒhrungen, wie sie auf der Schöneberger Untergrundbahn in Berlin Verwendung gefunden hat, ist in Abb. 152 dargestellt.


Der Schutz besteht aus einem vorderen Schutzbrett, das unmittelbar an der Stromschiene befestigt ist, und aus der hinteren Schutzwand, die dachartig ĂŒber die Stromschiene hinĂŒberragt, so daß ĂŒber dieser nur ein 11 cm breiter Schlitz fĂŒr den Stromabnehmer des Wagens frei bleibt.

Die Stromschienen bei der erwĂ€hnten Anlage, die einen Querschnitt von 3600 mm2 aufweisen, liegen 230 mm ĂŒber der Oberkante der Fahrschiene und werden in AbstĂ€nden von 4 m von Hartgummiisolatoren getragen. Diese werden von gußeisernen FĂŒĂŸen gehalten, die auf den verlĂ€ngerten Schwellen der Gleise ruhen. Die gußeisernen Grundplatten der Isolatoren sind so ausgebildet, daß sie gleichzeitig den Schutz tragen können.


Die Stromschienen werden an den Weichen unterbrochen und ihre Enden werden nach unten gebogen (Abb. 153), so daß der Stromabnehmer des Wagens auf die Stromschiene des abzweigenden Gleises gleiten kann. Beim Abgleiten von der Stromschiene senkt sich der Stromabnehmer und betĂ€tigt dadurch automatisch einen Schalter, der ihn außer Spannung setzt. Der frei herabhĂ€ngende Stromabnehmer ist daher unter allen UmstĂ€nden spannungslos. Um jedoch zu verhindern, daß der Schalter unter voller Belastung geöffnet wird, ist das nach unten gebogene Ende des AuflaufstĂŒckes von dem ĂŒbrigen Teil der Stromschiene isoliert. Auf diese Weise ist die Stromzufuhr bereits unterbrochen, ehe der Schalter in TĂ€tigkeit tritt.

Die Anordnung der dritten Schiene, die von unten bestrichen wird, und zuerst in Amerika bei der New York Central Railway Verwendung gefunden hat, ist auf der Abb. 154 (S. 231) abgebildet. Sie hat den Vorteil, daß die Schiene von oben völlig isoliert ist, demnach eine GefĂ€hrdung des Eisenbahnpersonals kaum möglich ist; auch ist sie gegen Schnee und Glatteis weniger empfindlich. Diese Anordnung kam auf der Hamburger Hoch- und Untergrundbahn zur Anwendung.

Zur RĂŒckleitung des elektrischen Stromes aus den Triebmotoren in das Kraftwerk werden meist in ausgedehntem Maße die Fahrschienen herangezogen. Damit das Gleis fĂŒr die betrĂ€chtlichen StromstĂ€rken gut leitungsfĂ€hig wird, mĂŒssen alle SchienenstĂ¶ĂŸe durch Schienenverbinder elektrisch ĂŒberbrĂŒckt werden.

Um den ganzen Gleisstrang fĂŒr die SchienenrĂŒckleitung benutzen zu können, werden auch die parallel laufenden SchienenstrĂ€nge und Gleise untereinander mittels Quer- und Gleisverbinder in entsprechenden AbstĂ€nden (100–400 m) verbunden.

Der Spannungsabfall betrĂ€gt in diesem Falle in der RĂŒckleitung bei nicht zu starkem Betrieb nur wenige Volt.

Die Schienenverbinder werden als Oberlaschenbunde, Unterlaschenbunde oder Fußbunde ausgefĂŒhrt und bestehen aus DrĂ€hten, Seilen oder BĂ€ndern aus Kupfer, die mittels Nietstöpsel nĂ€chst dem Schienenstoße möglichst stramm in die EndstĂŒcke der aufeinanderfolgenden Schienen eingenietet werden.

Bei RĂŒckleitungen fĂŒr Straßenbahnen, deren Gleise im Erdreich, bzw. in der Pflasterung eingebettet sind, kann ein kontinuierlicher Leitungsweg auch durch Aneinanderschweißen der Schienenenden (Goldschmidts Thermitprozeß), durch das Umgießungsverfahren mit dĂŒnnflĂŒssigem Gußeisen (nach Falk) oder durch Aufziehen entsprechender Schienenverbindungsschuhe (Scheinig-Hoffmann) u. dgl. erzielt werden.

In England findet man auf einigen Stadtbahnstrecken zwischen den Fahrschienen noch eine vierte Schiene fĂŒr die StromrĂŒckleitung angebracht, um eine von den Fahrschienen isolierte und unabhĂ€ngige Leitung zu erhalten.

Die GĂŒte der SchienenrĂŒckleitung ist von besonderem EinflĂŒsse auf die EinschrĂ€nkung des Auftretens der sog. vagabundierenden Ströme. Diese können bei schlechter RĂŒckleitung, insbesondere bei Gleichstrombahnen durch Korrosion der in Nachbarschaft verlegten eisernen Rohrnetze (Wasser- und Gasleitungen) große SchĂ€den hervorrufen.

Arns.


V. Mechanische Einrichtung der Fahrbetriebsmittel.


a) Motorwagen.


Die besonderen Forderungen, die der elektrische Betrieb an die Fahrzeuge im allgemeinen, insbesondere aber an die mit Motoren ausgerĂŒsteten Wagen (Motorwagen) stellt, waren dafĂŒr maßgebend, daß deren Herstellung heute einen eigenen Zweig des Eisenbahnwagenbaues bildet. Der Beginn des Motorwagenbaues, u. zw. zunĂ€chst fĂŒr den Straßenbahnbetrieb fĂ€llt in das Jahr 1883, als die erste E. von Groß-Lichterfelde bei Berlin nach der Hauptkadettenanstalt in Betrieb gesetzt wurde. Seit dieser Zeit nahm der Motorwagenbau infolge der immer weiter sich ausbreitenden EinfĂŒhrung des elektrischen Betriebes einen ungeahnten Aufschwung.

Die ersten elektrischen Motorwagen lehnten sich in ihrer Bauart mehr weniger vollkommen an jene der aus dem Pferdebahn- und Dampfbetrieb entnommenen Vorbilder an; doch mußten im Laufe der Zeit, bedingt durch den elektrischen Betrieb und die stets wachsende Inanspruchnahme der Wagen, verschiedene Verbesserungen und VerstĂ€rkungen vorgenommen werden, aus denen sich die heute bestehenden Motorwagentypen entwickelten. Dadurch, daß der Motor im Laufwerk des Wagens selbst untergebracht wurde, und daß die Wagen, insbesondere bei Straßenbahnbetrieb, vorwiegend in zum Teil engen Straßen mit scharfen KrĂŒmmungen fahren mĂŒssen, ergab sich zunĂ€chst die Notwendigkeit einer erheblichen VerstĂ€rkung ihrer Bauart.

Das Untergestell, das bisher als Teil des Wagenkastens galt, wurde zum Zwecke der Auswechselbarkeit von diesem getrennt und erfuhr im Laufe der Zeit eine solche Mannigfaltigkeit in der Ausbildung, wie wohl kein anderer Teil des Wagens.

Die heute fast allgemein ĂŒbliche Wagenkastenform eines geschlossenen Aufenthaltsraumes mit anschließenden Plattformen wurde, da der Antriebskraft keine beengende Grenze gesetzt war, stetig vergrĂ¶ĂŸert. Diese immer weiter fortschreitende Vermehrung des Fassungsvermögens fĂŒhrte dann zur Anwendung von vierachsigen Wagen mit Drehgestellen, die sich besonders in Nordamerika entsprechend den dortigen BetriebsverhĂ€ltnissen rasch allgemein einbĂŒrgerten. In Europa gelangten die Drehgestelle zunĂ€chst bei Überlandbahnen zur Anwendung.

Die mechanischen Hauptbestandteile eines Motorwagens sind:

1. das Laufwerk,

2. das Untergestell,

3. der Wagenkasten mit den Plattformen und den Stoß- und Zugvorrichtungen,

4. die Bremsen, die Sandstreuvorrichtungen und die Signaleinrichtungen.

Unter Laufwerk versteht man die zur unmittelbaren Fortbewegung des Motorwagens dienenden Teile, also RĂ€derpaare samt Lagerung und FĂŒhrung. Je nach der Anzahl der RĂ€derpaare unterscheidet man 2- und 4achsige Motorwagen und unter ersteren je nach Anordnung des Laufwerkes:

a) Motorwagen mit festen Achsen,

b) Motorwagen mit beweglichen Achsen (Lenkachsen) und

c) Motorwagen mit einachsigen Drehgestellen.

Die zweiachsigen Motorwagen mit festgelagerten Achsen (Abb. 155), besitzen zumeist eigene Untergestelle, auf denen der Wagenkasten (mittels Bolzen oder FedergehĂ€nge verbunden) aufruht. Diese Bauart hat den besonderen Vorteil, daß die Motoren und die Bremseinrichtung im Untergestell leicht eingebaut werden können, und daß die beim Fahren und Bremsen auftretenden StĂ¶ĂŸe und ErschĂŒtterungen infolge der mehrfachen Abfederung sehr abgeschwĂ€cht auf den Wagenkasten ĂŒbertragen werden, wodurch ein weicher, stoßfreier Lauf des Motorwagens erzielt wird. Weiters gestattet diese AusfĂŒhrung die rasche Auswechslung der gesamten im Untergestell vereinigten motorischen und Bremseinrichtungen. Der ĂŒbliche Radstand ist 1∙5–2∙2 m.

Die zweiachsigen Motorwagen mit beweglichen Achsen (sog. »freien Lenkachsen«) (Abb. 156), entbehren gewöhnlich eines eigenen Untergestelles. DafĂŒr sind die UnterzĂŒge (LĂ€ngstrĂ€ger) des Wagenkastens entsprechend stark ausgebildet. Das Laufwerk ist sehr leicht und seine Bauart eine einfache. Der Wagenkasten ruht mittels Tragfedern unmittelbar auf den Achslagern, die in Achsgabeln gefĂŒhrt sind, jedoch in der LĂ€ngs- und Querrichtung grĂ¶ĂŸeres Spiel besitzen, um den Achsen Beweglichkeit in den KrĂŒmmungen und ein leichteres Befahren derselben zu ermöglichen. Der Vorteil dieser Bauart liegt in der Verminderung des Wagengewichtes, der Verwendung eines grĂ¶ĂŸeren Radstandes (bis 4∙0 m), dem dadurch ermöglichten grĂ¶ĂŸeren Fassungsraume, sowie ferner im ruhigen Lauf des Wagens; dagegen ist eine gute Abfederung wegen der Bremsen schwieriger zu erreichen, und es ĂŒbertragen sich, da die Motoren und Bremseinrichtungen direkt am Wagenkasten befestigt sind, die StĂ¶ĂŸe und ErschĂŒtterungen unmittelbar auf letzteren. Überdies zeitigen die Lenkachsen beim Befahren von KrĂŒmmungen hĂ€ufig ÜbelstĂ€nde durch nicht radiales Einstellen der vorderen Achse, welcher Umstand einen grĂ¶ĂŸeren Widerstand in den Kurven zur Folge hat und eine starke Abnutzung sowohl der RĂ€der als auch der Schienen nach sich zieht. Jedenfalls genĂŒgt aber schon die radiale Einstellung der Hinterachse, bei der der Schnittpunkt der Achsen auf der konkaven Seite des Bogens liegt, um viel bessere VerhĂ€ltnisse als bei Wagen mit festen Achsen zu erzielen. Der zu großen Schienenabnutzung bei scharfer Kurve und enger Rille kann weiters durch die jetzt vielfach Anwendung findenden Auflaufschienen im Ă€ußeren Bogen (Schienen mit flacher Rille auf denen der Spurkranz auflĂ€uft) abgeholfen werden.

Das Bestreben, eine gute radiale Einstellung der beweglichen Achsen und eine weiche Federung herbeizufĂŒhren, zeitigte den Bau des einachsigen Drehgestelles (Abb. 157). Hier ist jede Achse in einem Rahmen federnd gelagert, der sich um einen, gegen die Wagenmitte zu gelegenen Drehpunkt frei bewegen kann, jedoch nach Verlassen der Kurve durch geeignete Einrichtungen (Federkraft, Wagengewicht) immer wieder in die ursprĂŒngliche Lage zurĂŒckgefĂŒhrt wird. Durch entsprechende Anordnung des Drehzapfens nĂ€chst der Wagenquermitte kann vermieden werden, daß sich die Drehgestelle beim Einfahren in eine Kurve nach der verkehrten Seite einstellen; sie werden in diesem Falle vielmehr durch die Fliehkraft des Wagens zwangweise in eine annĂ€hernd radiale Lage gedrĂŒckt. Diese Achsenanordnung bietet bei großem Radstande auch noch den weiteren Vorteil, daß sowohl Bremse als Motoren unabhĂ€ngig vom Kasten in den Rahmen der einachsigen Drehgestelle gelagert werden können; ebenso lĂ€ĂŸt sich auch durch Einschaltung einer Federung zwischen Drehgestell und Wagenkasten eine mehrfache Abfederung der Wagen leichter erzielen.

Die vierachsigen Motorwagen (Abb. 158) besitzen als Laufwerk zweiachsige Drehgestelle, deren Bauart sich nach der Art des Antriebes, d.h. nach der Anzahl der zur Verwendung gelangenden Motoren richtet. Diese Wagen werden entweder mit 4 oder mit 2 Motoren ausgerĂŒstet.

Bei den Wagen mit 4 Motoren sind der Drehpunkt der Drehgestelle und die Kastenauflage gewöhnlich in der Mitte des Drehgestellradstandes angeordnet, so daß auf alle vier RĂ€derpaare die gleiche Belastung ausgeĂŒbt wird und die AdhĂ€sion des ganzen Wagengewichtes fĂŒr die Zugkraft und Bremsung ausgenutzt wird (Abb. 159).

Bei dem mit nur einem Motor ausgerĂŒsteten Drehgestell wird die Kastenauflage hĂ€ufig möglichst nahe an das TriebrĂ€derpaar verlegt, so daß der grĂ¶ĂŸte Teil des AdhĂ€sionsgewichtes (70%) ausgenutzt werden kann. Die weniger belasteten LaufrĂ€derpaare werden dann gewöhnlich leichter und mit einem kleineren Laufkreisdurchmesser ausgefĂŒhrt. Bei diesen Drehgestellen, die man »Maximum-Tractions-Trucks« nennt (Abb. 160), ist der Drehzapfen gewöhnlich gegen die Kastenauflagen exzentrisch angeordnet. Um hier die Motorunterbringung gĂŒnstiger zu gestalten, wendet man hĂ€ufig anstatt des sonst ĂŒblichen zentralen Drehzapfens, RundfĂŒhrungen an.

Die Drehgestelle der Wagen werden gewöhnlich aus gepreßten oder mit Profileisen verstĂ€rkten Blechteilen hergestellt, die durch Querstreben derart miteinander verbunden sind, daß ein schĂ€dliches Verziehen nicht stattfinden kann. Die amerikanische AusfĂŒhrungsweise aus Stahlguß ist in Europa weniger gebrĂ€uchlich. Die Achsen werden aus Siemens-Martinstahl mit einem Durchmesser von 90–130 mm hergestellt und mit geschmiedeten oder gewalzten LaufrĂ€dern mit aufgezogenen Bandagen versehen. Die KraftĂŒbertragung erfolgt durch ein auf der Achse aufgekeiltes Stahlgußzahnrad, in das ein auf der Motorwelle sitzendes kleineres Zahnrad eingreift. Die Achslager werden gewöhnlich einteilig mit auswechselbaren Lagerschalen ausgefĂŒhrt.

Zur Abfederung, die gerade bei Motorwagen eine große Rolle spielt, werden je nach den VerhĂ€ltnissen Blatt-, Spiral- oder Volutfedern verwendet.

Das Untergestell (der eigentliche TrĂ€ger des Wagenkastens) wird sowohl als besonderer (abmontierbarer) eiserner Rahmen mit entsprechenden Quer- und Diagonalversteifungen als auch mit dem Kasten vereinigt (nicht abmontierbar) aus Holz oder Eisen hergestellt. Sehr hĂ€ufig erhĂ€lt das Untergestell an den Stirnseiten rund gebogene Prellschienen, sog. Rammbohlen, die zum Schutze bei ZusammenstĂ¶ĂŸen mit Fuhrwerken dienen sollen.

Der Wagenkasten besteht gewöhnlich aus dem eigentlichen Wagenkasten und den Plattformen.

Der Wagenkasten ruht entweder unmittelbar auf dem Untergestelle und ist mit diesem fest verschraubt, oder es ist die Verbindung derart gebildet, daß die GehĂ€nge der Blattfedern oder die Teller und Bolzen fĂŒr die Volutfedern am Wagenkasten befestigt sind, bzw. aufliegen. Meistens ist der Wagenkasten von den an beiden Wagenenden angeordneten Plattformen aus zugĂ€nglich, doch findet man auch Wagen mit mittleren Einstiegen und mittlerer Plattform, an der sich dann an beiden Seiten Personenabteile und an den Wagenenden die FĂŒhrerstĂ€nde anschließen. Eine besondere Abart ist der von Amerika ĂŒbernommene Pay-as-you-enter-car (»Bezahle-beim-Einsteigen«-Wagen), dessen Plattformen einen geteilten Tourniquet-Ein- und Ausstieg erhalten.

Das Wageninnere dient zur Aufnahme der SitzbÀnke, die entweder als LÀngs- oder als Quersitze mit Lattenbelag oder mit Polsterung eingerichtet sein können. StehplÀtze dienen als Notbehelf.

Der Wagenfußboden wird mit Lattenteppichen oder Ledermatten abgedeckt und enthĂ€lt durch Klappdeckel verschlossene Revisionsöffnungen oberhalb der Motoren. Die Seitenwandfenster, die immer möglichst groß zu halten sind, sind meist zum Herablassen eingerichtet und mit Schub- oder RollvorhĂ€ngen versehen. Das Dach enthĂ€lt in der Regel einen LĂŒftungsaufbau und wird hĂ€ufig zum Schutze gegen zu starke Ă€ußere AbkĂŒhlung, als Doppeldach ausgefĂŒhrt. Die KasteneingangstĂŒren und TĂŒren in etwaigen MittelwĂ€nden sind fast immer SchubtĂŒren mit oberer oder unterer RollenfĂŒhrung.

Die Plattformen sind bei den neueren AusfĂŒhrungen sehr groß gehalten und enthalten außer den fĂŒr die FĂŒhrung des Wagens erforderlichen Schalt-, Regulier- und Bremseinrichtungen nur StehplĂ€tze. Zum Schutze gegen die Witterungsunbilden werden die Plattformen entweder nur mit vorderseitiger oder mit vollstĂ€ndiger Verglasung versehen. Das mittlere Fenster wird stets herablaßbar eingerichtet. Um den Einstieg möglichst bequem und niedrig zu halten, werden die Plattformen in den meisten FĂ€llen als sog. versenkte Plattformen ausgebildet, d.h. es ist zwischen dem eigentlichen Wagen und der Plattform eine Stufe gebildet, um eine möglichst niedrige Plattformfußbodenhöhe zu erhalten. Die Plattformen besitzen fast immer beiderseits Einstiege, die durch Ketten oder AbschlußtĂŒrchen, seltener durch SchubtĂŒren abgesperrt werden können. Die Fußtritte sind als Holz- oder Eisenrost ausgestaltet.

An den UnterzĂŒgen des Wagenkastens ist die Zug- und Stoßvorrichtung angebracht, die aus einer zentralen um einen Zapfen drehbaren und durch Spiral- oder Volutfedern gefederten Pufferstange mit Pufferknopf besteht, welch letzterer das Maul zur Aufnahme des Kuppeleisens enthĂ€lt.

Die Kuppelung mit AnhÀngewagen geschieht meistens durch ein Kuppelglied und einsteckbare Kuppelbolzen.

Die Bremsen fĂŒr Handbetrieb werden als Ketten-, seltener als Schraubenspindelbremsen mit gewöhnlichen oder Ratschenkurbeln ausgefĂŒhrt; es sind aber auch solche mit vertikalem Zahnradantrieb und Übersetzung mittels KegelrĂ€dern oder Gelenkkette, besonders bei geschlossenen Plattformen gebrĂ€uchlich. Sie wirken fast immer ausgeglichen auf alle RĂ€der und können von beiden Perrons aus betĂ€tigt werden. Bei den zweiachsigen Motorwagen sind die Bremsen vier- oder achtklötzig, bei den vierachsigen Motorwagen acht- oder sechzehnklötzig, je nachdem die RĂ€der einseitig oder beiderseits gebremst werden sollen. Die Bremsklötze sind meistens in Bremsklotzschuhen gehalten, um eine leichte und rasche Auswechslung zu ermöglichen. Bei den Kettenbremsen erhalten die Bremsspindeln entweder untere oder obere Zahnradarretierung. Die BetĂ€tigung erfolgt mit gewöhnlichen Kurbeln, mit Ratschenkurbeln oder HandrĂ€dern.

Als weitere mechanische Bremse gelangt vornehmlich die Luftdruckbremse, seltener die Luftsaugebremse zur Anwendung. Die Preßluft wird durch Achs- oder Motorkompressoren erzeugt und in einen BremsbehĂ€lter gepreßt, von dem sie durch das auf dem FĂŒhrerstande befindliche und vom MotorwagenfĂŒhrer leicht zu bedienende Bremsventil zum Bremszylinder gelangt und demgemĂ€ĂŸ leicht in TĂ€tigkeit gesetzt werden kann (s. Bremsen). Viele Straßenbahnverwaltungen haben ihre Motorwagen auch fĂŒr Kurzschlußbremsung eingerichtet. Desgleichen finden sich auch magnetische Schienenbremsen vor.


WĂ€hrend fĂŒr schweren Betrieb (Straßenbahnen, Vollbahnen u.s.w.) die Notwendigkeit der Verwendung einer Luftdruck- oder Luttsaugebremse neben der Handbremse fĂŒr Motorwagen immer außer Zweifel stand, gab die Frage der Wahl des Bremssystems fĂŒr Straßenbahnwagen Anlaß zu weitgehenden Erörterungen.

Im Internationalen Straßenbahn- und Kleinbahnverein (BrĂŒssel) ist betreffs dieser Frage nach langjĂ€hriger Behandlung am XV. Internationalen Straßenbahn- und Kleinbahnkongreß zu MĂŒnchen 1908 folgender Beschluß gefaßt worden:

»1. Bei der Wahl der Bremsen sind die besonderen VerhĂ€ltnisse zu beobachten und hat jedes der drei Bremssysteme: Handbremse, elektrische Bremse oder Luftbremse seine Berechtigung. Das Bremsen muß stoßfrei und durch zwei voneinander unabhĂ€ngige Bremsen geschehen können. Die als Betriebsbremse dienende Bremse muß eine Überanstrengung des FĂŒhrers ausschließen.

2. Ist durch zu großes Wagengewicht, erhebliches GefĂ€lle, MitfĂŒhrung von AnhĂ€ngewagen die Handbremse als Betriebsbremse nicht mehr als ausreichend zu erachten, so empfiehlt es sich, zur mechanischen Bremse ĂŒberzugehen, nach Lage der UmstĂ€nde zur elektrischen Bremse oder zur Luftdruckbremse.

Beide Systeme sind im allgemeinen als gleichwertig zu erachten.«


Zur UnterstĂŒtzung der Bremswirkung und Erhöhung der AdhĂ€sion sind sĂ€mtliche Motorwagen mit Sandstreuvorrichtungen ausgerĂŒstet. Diese bestehen in der einfachsten AusfĂŒhrung aus einem Rohr mit Trichter an jeder Brustwand, in den der Sand hineingeschĂŒttet wird, oder aber aus vor den RĂ€dern befindlichen Sandstreuapparaten, deren AusfluĂŸĂ¶ffnung durch eine Rosette, einen Schieber oder durch eine Mulde mittels Hand- oder Fußbetrieb geöffnet und geschlossen wird. Bei Wagen, die mit Luftdruckbremsen versehen sind, werden die Sandstreuapparate hĂ€ufig mit Preßluft betĂ€tigt und zuweilen auch mit der Luftdruckbremse kombiniert.

Als Signalmittel dienen außer elektrischen Lichtsignalen, an den Plattformen angebrachte Warnungsglocken mit Fuß- oder HandbetĂ€tigung oder durch Preßluft bediente Hupen oder Pfeifen, ferner Kondukteurglocken mit RiemenzĂŒgen oder mit elektrischer BetĂ€tigung.

Zur Kennzeichnung der die einzelnen Linien befahrenden Wagen dienen in Straßenbahnbetrieben sog. Routentafeln, die entweder an der LĂ€ngsseite des Daches oder im Wageninnern an den Fenstern angehĂ€ngt sind, oder auch als Stirnwandtafeln an der Plattformbrustwand angebracht werden.

Zur Standsicherheit der FahrgÀste sind im Wageninnern und auf den Plattformen Anhalteriemen, Handgriffe oder Anhaltestangen angebracht.

Bönisch.


b) Elektrische Lokomotiven.


Diese sind durch elektromotorische Triebkraft betriebene Eisenbahnfahrzeuge, die ebenso wie die Dampflokomotiven zur Beförderung von EisenbahnzĂŒgen dienen.

Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Lokomotivarten besteht darin, daß die Dampflokomotive eine in sich geschlossene Einheit bildet, in der die Erzeugung der zur Beförderung des Zuges notwendigen Energie auf der Lokomotive selbst durch die mitbeförderten Mittel, wie Kohle und Wasser, geschieht, wogegen bei den elektrischen Lokomotiven (mit Ausnahme der Akkumulatorenlokomotiven) die Energie nicht auf der Lokomotive selbst erzeugt wird, sondern in einem Kraftwerke, von dem aus sie mittels Leitungen den Lokomotiven zugefĂŒhrt wird.

Die elektrische Lokomotive ist daher bezĂŒglich ihrer UnabhĂ€ngigkeit der Dampflokomotive gegenĂŒber im Nachteil, sie besitzt dagegen folgende große Vorteile:

1. GrĂ¶ĂŸere LeistungsfĂ€higkeit. Da die Lokomotive nur den Motor, nicht aber auch die Energie erzeugende Anlage mit sich nimmt, so ist das Gewicht der elektrischen Lokomotive bedeutend kleiner, demzufolge die Leistung einer Lokomotive mit demselben Gewicht bedeutend grĂ¶ĂŸer. Die Leistung der Dampflokomotive ist durch die mögliche HeizflĂ€che des Dampfkessels, durch das Gewicht der mitzuschleppenden Kohle und des Wassers begrenzt. Wenn daher der Dampfmotor der Lokomotive auch stĂ€rker dimensioniert werden kann, so daß die volle Zugkraft, die durch das AdhĂ€sionsgewicht der Lokomotive gegeben ist, ausgenutzt werden kann, wird die FĂ€higkeit der Lokomotive, diese Zugkraft auf eine lĂ€ngere Zeit oder mit einer grĂ¶ĂŸeren Geschwindigkeit auszunutzen, durch die Begrenzung der Krafterzeugung eingeschrĂ€nkt.

Bei der elektrischen Lokomotive sind keine solchen Grenzen gegeben. Die ZufĂŒhrung der elektrischen Energie kann von der Arbeitsleitung in beliebigen Mengen erfolgen, besonders wenn die Spannung des zugefĂŒhrten Stromes entsprechend erhöht wird, so daß die elektrische Lokomotive bei entsprechend gewĂ€hlter Konstruktion die durch das AdhĂ€sionsgewicht gegebene grĂ¶ĂŸte Zugkraft auch bei hohen Geschwindigkeiten und dauernd ausĂŒben kann.

2. Höhere Fahrgeschwindigkeit. Aus der zuletzt erwĂ€hnten Eigenschaft der elektrischen Lokomotive ergibt sich als weiterer Vorteil derselben die Möglichkeit der Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit der ZĂŒge, insoweit der Unter- und Oberbau der Bahnlinien eine Geschwindigkeitserhöhung zulĂ€ĂŸt. Die beiden Vorteile (die Erhöhung der LeistungsfĂ€higkeit der Lokomotive und jene der Geschwindigkeit) ermöglichen eine Erhöhung der LeistungsfĂ€higkeit der Bahnlinie, was besonders bei Linien mit dichtem Verkehre von Wichtigkeit ist.

3. Konstantes Drehmoment. Die durch die elektrische Lokomotive ausgeĂŒbte Zugkraft ist konstant, wogegen die Dampflokomotive ein periodisch pulsierendes Drehmoment an den TriebrĂ€dern ausĂŒbt, wobei das maximale Drehmoment 25–40% ĂŒber das mittlere steigt. Demzufolge ist bei den elektrischen Lokomotiven die Ausnutzung des gegebenen AdhĂ€sionsgewichtes durch das konstante mittlere Drehmoment, bei den Dampflokomotiven durch das maximale Drehmoment gegeben. Bei Einphasenstrom-Motoren wird als Nachteil die Erzeugung eines pulsierenden Drehmomentes angefĂŒhrt, das jedoch durch Zwischenschaltung einer Federung im Betrieb ausgeglichen werden kann.

4. Wegfall des Tenders. Außer dem Lokomotivgewichte kommt bei Dampflokomotiven auch das Tendergewicht in Betracht, das bei elektrischen Lokomotiven gĂ€nzlich wegfĂ€llt.

5. GrĂ¶ĂŸere Beschleunigung. Elektrische Lokomotiven können infolge ihrer gleichmĂ€ĂŸigen Anzugkraft, des geringeren toten Gewichtes und der Möglichkeit, mehrere Lokomotiven nach dem System der Vielfachsteuerung sehr zweckmĂ€ĂŸig in einem Zuge zu verwenden, eine grĂ¶ĂŸere Beschleunigung als Dampflokomotiven entwickeln. Dieser Umstand ist besonders bei Vorortebahnen und Stadtschnellbahnen von großer Wichtigkeit.

6. Das Drehmoment und die LeistungsfĂ€higkeit der elektrischen Lokomotive ist unabhĂ€ngig von den Temperaturschwankungen, was fĂŒr Dampflokomotiven, besonders bei sehr kaltem Wetter, nicht behauptet werden kann.

7. Die Erhaltungskosten der elektrischen Lokomotiven sind bedeutend geringer als jene der Dampflokomotiven, was schon daraus folgt, daß auf der elektrischen Lokomotive der Dampfkessel, daher jener Bestandteil der Dampflokomotive fehlt, der die meiste Aufsicht und Reparatur benötigt. Die Erhaltungskosten der Dampflokomotive schwanken fĂŒr den Lokomotivkilometer nach Angaben der einzelnen europĂ€ischen Verwaltungen zwischen 10 und 18 h, wogegen die Erhaltungskosten der elektrischen Lokomotiven je nach dem Dienst, den diese versehen, sich zwischen 5 und 10 h bewegen. Laut Angaben amerikanischer FachmĂ€nner betragen die Erhaltungskosten der elektrischen Lokomotiven ca. 40% der unter den gleichen UmstĂ€nden arbeitenden Dampflokomotiven.

Eine bemerkenswerte Angabe ist jene der New York Central and Hudson River Railway, die den Betrieb ihrer Endstrecke von Dampf auf ElektrizitĂ€t umgewandelt hat. Laut dieser haben bei den frĂŒheren Dampflokomotiven die Kosten der Abschreibung, Kapitalverzinsung, Reparaturen und des Personals, jĂ€hrlich f. d. Lokomotive 4750 Doll. betragen, wogegen die entsprechenden Kosten bei den neuen elektrischen Lokomotiven sich nur auf 3800 Doll. jĂ€hrlich belaufen, dabei ist aber nicht zu ĂŒbersehen, daß die elektrische Lokomotive eine bedeutend grĂ¶ĂŸere Dienstleistung als die Dampflokomotive aufwies.

8. Personalkosten. FĂŒr den Betrieb der Dampflokomotive ist ein LokomotivfĂŒhrer und ein Heizer notwendig, wogegen bei den elektrischen Lokomotiven fĂŒr den Betrieb mit einem Mann das Auslangen gefunden werden kann. Bei den elektrisch betriebenen Linien der italienischen Staatsbahnen befindet sich auch der ZugfĂŒhrer auf der elektrischen Lokomotive.

9. Die Betriebskosten des Heizhauses, bzw. des Lokomotivremisendienstes, sind beim elektrischen Betrieb bedeutend niedriger, indem die Kosten der Revision und der Vorbereitung fĂŒr den Fahrdienst geringer sind.

10. Die elektrische Lokomotive kann in derselben Zeitperiode eine ungefĂ€hr doppelt so große Kilometerzahl leisten als die Dampflokomotive. Bei den elektrischen Betrieben entfallen daher jĂ€hrlich auf eine Lokomotive ungefĂ€hr doppelt soviel geleistete Kilometer, selbst wenn die Fahrgeschwindigkeit der ZĂŒge nicht bedeutend gesteigert worden ist. Die Ursachen sind folgende: GrĂ¶ĂŸere und raschere Beschleunigung, schnellere BewegungsfĂ€higkeit auf den Endstationen und beim Verschub, kleinere Erhaltungskosten und dementsprechend geringerer Zeitverlust in den ReparaturwerkstĂ€tten, schnellere Behandlung in den Remisen, Wegfall der Reinigung des Kessels, keine Wasser- und Kohlenaufnahme und endlich Entfallen des bei Dampflokomotiven am Ende der Diensttour zumeist erforderlichen Wendens.

Außer den erwĂ€hnten Vorteilen hat die elektrische Lokomotive gegenĂŒber der Dampflokomotive auch noch andere Vorteile, die aber mehr mit dem allgemeinen Vorteile der elektrischen Traktion als solcher zusammenhĂ€ngen, so die billigere Krafterzeugung, die Möglichkeit der RĂŒckgewinnung der Energie in GefĂ€llen, die Rauchfreiheit, die insbesondere bei Tunnelbetrieb von großem Wert ist, u.s.w.

In der Tab. 1 (Seite 239) sind zum Vergleiche die Leistungen, Abmessungen und Gewichte einiger Dampf- und elektrischen Lokomotiven der italienischen Staatsbahnen zusammengestellt.


Italienische Staatsbahnen.


Elektrische Eisenbahnen

Was die Stromsysteme fĂŒr elektrische Lokomotiven anbelangt, so haben (von einzelnen Ausnahmen abgesehen) bisher die Systeme mit Gleichstrom, einphasigem Wechselstrom und dreiphasigem Wechselstrom (Drehstrom) grĂ¶ĂŸere Verbreitung gefunden.


Lokomotivbauarten.


Beim Bau elektrischer Lokomotiven sind vor allem folgende zwei Gesichtspunkte maßgebend.

1. Die die Antriebskraft liefernden Elektromotoren mĂŒssen mit dem Laufwerk in geeigneter Weise in Verbindung gebracht werden.

2. Die Lokomotive muß entsprechend der Beschaffenheit der Bahnlinie und der verlangten Fahrgeschwindigkeit mit einem geeigneten Laufwerk versehen werden.

Der treibende Elektromotor arbeitet bei allen in Frage kommenden Systemen um so gĂŒnstiger und kann mit umso kleineren Dimensionen hergestellt werden, je grĂ¶ĂŸer die Umlaufgeschwindigkeit des Motors ist. DemgegenĂŒber ist die Umlaufzahl der TriebrĂ€der einerseits durch die Fahrgeschwindigkeit der Lokomotive, anderseits aber durch den praktisch anwendbaren Raddurchmesser gegeben.

Die Entwicklung der stationĂ€ren Elektromotoren geschah mit einer verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig hohen Umlaufgeschwindigkeit. FĂŒr Traktionszwecke wurde der Elektromotor mit beschrĂ€nkter LeistungsfĂ€higkeit zuerst im Straßenbahnbetrieb angewendet. Die erste praktisch ausgebildete Triebart, die auch bei Lokomotiven verwendet wurde, war die mit ZahnradĂŒbersetzung.

Die allgemeine Lösung besteht darin, daß der Elektromotor mit einfacher ZahnradĂŒbersetzung die Triebachsen der Lokomotive antreibt. Die ZahnrĂ€der selbst sind in einem abgedichteten Schutzkasten untergebracht; der Motor stĂŒtzt sich einerseits mit zwei Lagern, die mit dem MotorgehĂ€use konstruktiv zusammenhĂ€ngen auf die Laufachse, anderseits wird er aber durch die Zwischenschaltung von Federn elastisch aufgehĂ€ngt. Die elastische AufhĂ€ngung geschieht in den meisten FĂ€llen in der Weise, daß die an der Seite des MotorgehĂ€uses angebrachten Nasen sich auf Spiralfedern stĂŒtzen. Es haben sich zwar fĂŒr die AufhĂ€ngung der Motoren vielerlei andere Bauarten (so z.B. wo das MotorgehĂ€use im Schwerpunkte unterstĂŒtzt worden ist) entwickelt, die jedoch keine allgemeine Verbreitung gefunden haben.

Da bei der Lösung mit einfacher ZahnradĂŒbersetzung der Motor und die ZahnrĂ€der zwischen den TriebrĂ€dern angeordnet werden mĂŒssen, sind die Dimensionen des Motors in der Breite durch die Spurweite gegeben, wodurch auch ihre LeistungsfĂ€higkeit begrenzt ist. Dementsprechend mußten bei grĂ¶ĂŸeren Lokomotiven mit Zahnradantrieb mindestens ebensoviel Motoren angewendet werden als Laufachsen vorhanden waren. In manchen FĂ€llen, wo eine sehr hohe Lokomotivleistung verlangt wird, so z.B. bei den neuesten Einphasen-Lokomotiven der New York-New Haven and Hartford-Bahn, wurden sogar Lösungen angewendet, bei denen die einzelnen Lokomotivachsen durch je zwei Motoren angetrieben werden.

Die Verteilung der notwendigen Lokomotivleistung in mehrere kleinere Einheiten ist an und fĂŒr sich ein Nachteil. Bei großen Lokomotivleistungen entfallen auf die einzelnen Motoren selbst ziemlich große Leistungen, bei denen ĂŒberdies die Anwendung des Zahnradantriebes Bedenken verursacht, umsomehr, als der Platz fĂŒr die ZahnrĂ€der von dem dem Motor zur VerfĂŒgung stehenden Raum abgespart werden muß, und dementsprechend ihre mögliche Breite beschrĂ€nkt wird. ZahnrĂ€der mit hoher Zahngeschwindigkeit, verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig kleiner Breite und großer Leistung, sind wegen ihrer schnellen Abnutzung und beschrĂ€nkten Betriebssicherheit kein erwĂŒnschter Bestandteil einer Vollbahnlokomotive.

Es ist aus diesen GrĂŒnden das Bestreben, bei elektrischen Lokomotiven die ZahnradĂŒbersetzung zu vermeiden, beinahe ebenso alt wie die elektrische Lokomotive selbst. Die nĂ€chstliegende Lösung bestand in direkt auf der Triebachse der Lokomotive angebrachten Elektromotoren fĂŒr geringe Tourenzahl.


Bei den ersten AusfĂŒhrungen, wie z.B. bei der City and South London Railway (von Hopkinson 1890 entworfen), wurden die Motoren direkt auf die Triebachse gekeilt. Dieselbe Lösung wurde spĂ€ter von der General Electric Co. bei der ersten Lokomotive der Central London Railway verwendet; es zeigte sich jedoch im Betriebe, daß bei dieser Anordnung das unabgefederte Gewicht des Motors sehr große StĂ¶ĂŸe auf den Oberbau ausĂŒbt, was besonders bei den verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig hohen Motorleistungen der Central London Railway zu empfindlichen ErschĂŒtterungen und sogar zu Rissen in den umgebenden GebĂ€uden gefĂŒhrt hat.

Die Nachteile der auf die Laufachsen aufgekeilten Motoren wurden bald erkannt und haben zu verschiedenen Konstruktionen gefĂŒhrt, bei denen die Motoren mit den LaufrĂ€dern elastisch gekuppelt wurden. Bei allen diesen Lösungen ist die Laufachse von einer hohlen Achse des Motors umgeben. Bei der Ă€ltesten, von S. H. Short entworfenen Anordnung ist die Verbindung zwischen Motor und Rad durch eine Federkupplung hergestellt, bei den alten Lokomotiven der Baltimore- und Ohio-Bahn durch Zwischenschaltung von Gummipolstern, bei den fĂŒr Berlin-Zossen gebauten Schnellbahnwagen der Allgemeinen ElektrizitĂ€ts-Gesellschaft in Berlin durch eine Dreisternfederung, bei den Einphasen-Lokomotiven der Westinghouse-Gesellschaft, die bei der New York- und Hartford-Bahn im Betriebe sind, durch eine Anordnung, bei der eine doppelte Federung in den BĂŒchsen der Triebradnaben angewendet ist, und endlich bei den ersten Lokomotiven der Valtellina- (Veltlin-) Bahn, durch einen zwischen Motor und Radnabe eingeschalteten Mechanismus, der eine elastische Bewegung zulĂ€ĂŸt.

Eine erwĂ€hnenswerte neuere AusfĂŒhrung mit direkt gekuppelten Motoren, bei der die Motornabe auf die Laufachse selbst aufgekeilt ist, ist jene bei den Lokomotiven der New York-Zentralbahn verwendete, wo das MotorgehĂ€use konstruktiv mit dem Lokomotivgestell in Verbindung gebracht wurde.


Alle AusfĂŒhrungen mit direkt gekuppelten Motoren haben den Nachteil, daß die Lokomotivleistung ebenso wie bei den Zahnradmotoren in mehrere kleinere Einheiten verteilt werden muß, ferner daß der Motor in dem durch die TriebrĂ€der gegebenen begrenzten Raum eingebaut werden muß und daher die ZugĂ€nglichkeit erschwert ist.

Die verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig geringe Umdrehungszahl fĂŒhrte zu großem Motorgewichte, das am unteren Teil der Lokomotive zu liegen kam. Demzufolge liegt der Schwerpunkt der Lokomotive ziemlich tief, was bei höheren Geschwindigkeiten nachteilig auf den Oberbau wirkt. Diesem Übelstande hat jene Lösung abgeholfen, bei der der Motor mittels Kurbelwelle und Kuppelstange die Triebwelle antreibt.

Von Ă€lteren diesbezĂŒglichen Ideen und Versuchen von Field und Eikemeyer abgesehen, wurde diese Triebart zum erstenmal praktisch und in grĂ¶ĂŸerem Maßstabe durch die Firma Ganz auf Anregung Gölsdorfs bei der Valtellina-Bahn und sodann auf den italienischen Staatsbahnen angewendet. (Siehe Abbildung 1 u. 2 der Valtellina-Lokomotive zweiter Lieferung auf Tafel V). Sowohl bei den Valtellina-Lokomotiven wie bei den spĂ€ter gebauten Giovi-Lokomotiven (s. S. 261) ist die verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig hohe motorische Leistung in zwei Motoren verteilt, deren Kurbeln durch eine besondere Kuppelstange vereint, die Kurbel der mittleren Triebachse antreiben, mit der die ĂŒbrigen Achsen gekuppelt sind.

Eine AbÀnderung dieser Anordnung bildet der von Brown Boveri bei den neueren Simplon-Lokomotiven verwendete Antrieb durch ein Antriebswerk. Bei dieser Lösung sind die Motoren mit dem Lokomotivgestell in Verbindung gebracht und durch eine vertikale Beweglichkeit der Triebstange von der Federung des Laufwerkes unabhÀngig gemacht.

Bei spĂ€teren AusfĂŒhrungen von elektrischen Lokomotiven wollte man einerseits die Dimensionierung des Motors von dem durch die Lokomotivrahmen gegebenen Raum unabhĂ€ngig machen, anderseits aber die Schwerpunktslage der Lokomotive noch höher bringen, was zu Antriebslösungen fĂŒhrte, bei denen der Lokomotivmotor hoch angeordnet, mittels vertikalen oder schiefen Kuppelstangen eine in der Höhe der Triebachsen angeordnete Vorgelegewelle antreibt; von dieser werden dann die Triebachsen angetrieben. (BezĂŒglich der verschiedenen Anordnungen s. Abb. 161 a–d). Diese Lösung ist bei den neuesten Einphasenlokomotiven besonders von der Allgemeinen ElektrizitĂ€ts-Gesellschaft in Berlin, von den Siemens-Schuckert-Werken und von Brown Boveri angewendet worden.

Da bei Einphasenstrom, (besonders bei GĂŒterzugslokomotiven) der Bau von langsam laufenden Motoren Schwierigkeiten verursacht, hat sich auch eine kombinierte Lösung entwickelt, die mit Erfolg bei den Berner Alpenbahnen durch die Maschinenfabrik Örlikon ausgebildet worden ist. Der hochgelegte Motor treibt bei dieser Anordnung mittels einer ZahnradĂŒbersetzung eine Vorgelegewelle an, von der mittels Kuppelstangen die Triebachsen angetrieben werden.

Was das Laufwerk der elektrischen Lokomotiven anbelangt, muß dieses ebenso wie bei den Dampflokomotiven den VerhĂ€ltnissen des Oberbaues, der LinienfĂŒhrung und der gewĂ€hlten Geschwindigkeit angepaßt werden. Mit RĂŒcksicht auf den Einbau der elektrischen Motoren sind natĂŒrlich auch andere Gesichtspunkte bei den Einzelheiten der Konstruktion maßgebend. Bei elektrischen Lokomotiven fĂŒr grĂ¶ĂŸere Leistungen, bei denen eine ZahnradĂŒbersetzung angewendet wird, wird mit Vorliebe die vierachsige Anordnung gewĂ€hlt, wobei zweiachsige Drehgestelle in Verwendung kommen. Solche Lokomotiven sind auch bei höheren Geschwindigkeiten und bei kleineren KrĂŒmmungshalbmessern in Verwendung.

In FĂ€llen, wo direkt gekuppelte Motoren angewendet wurden, ist die vierachsige Lösung mit zwei Drehgestellen ebenfalls wiederholt gewĂ€hlt worden, doch wurden in diesem Falle hĂ€ufig auch andere Anordnungen ausgefĂŒhrt.

Die ersten Valtellina-Lokomotiven waren vierachsige Fahrzeuge, die aus zwei mit einem Gelenk miteinander verbundenen HĂ€lften bestanden. Jede HĂ€lfte war mit je zwei, Achsmotoren versehen.

Bei der New York-Zentralbahn, die ebenfalls direkt gekuppelte Motoren verwendete, waren anfangs vier Triebachsen und auf beiden Enden je eine kurvenbewegliche radiale Laufachse angeordnet, wobei die vier Triebachsen mit Motoren versehen waren. Die Betriebserfahrungen zeigten jedoch, daß diese Lokomotiven infolge ihrer tiefen Schwerpunktslage besonders in Kurven unsicheren Gang hatten; anlĂ€ĂŸlich eines schweren Unfalles hat man sich entschlossen, die Lokomotiven entsprechend umzuĂ€ndern, und zwar wurden die kurvenbeweglichen Laufachsen gegen zweiachsige Drehgestelle ohne Motoren ausgetauscht.

Bei den Einphasenlokomotiven der New York-New Haven and Hartford Railway war die AusfĂŒhrung ebenfalls eine vierachsige (mit vier gekuppelten Motoren und zwei Drehgestellen), die jedoch nach den ersten Betriebserfahrungen derart umgearbeitet wurde, daß jedes Drehgestell noch mit einer separaten vorderen Laufachse versehen wurde.

Bei den Lokomotiven, bei denen die Motoren mittels Pleuelstangen und Kurbel die Triebachsen antreiben, wobei die Motoren selbst zwischen dem Lokomotivrahmen in möglichst tiefer Stelle eingebaut sind, sind bisher drei Anordnungen in Verwendung. Die eine ist eine fĂŒnfachsige, bei der die drei mittleren Achsen Triebachsen sind, die zwei letzteren hingegen Laufachsen, die mit den zunĂ€chst stehenden Triebachsen in Krausschen Drehgestellen vereint sind. Diese Lösung ist mit Vorteil bei Personenzugslokomotiven verwendet.

Bei den schweren Bergbahnlokomotiven (Giovi- und andere Linien der italienischen Staatsbahnen) ist eine fĂŒnfachsige Anordnung mit fĂŒnf gekuppelten Achsen in Verwendung, bei der der fixe Radstand durch die Entfernung der zweiten und vierten Achse gegeben ist.

Eine dritte Lösung ist durch Brown-Boveri bei den letzten Simplonlokomotiven verwendet worden. Diese sind vierachsige Lokomotiven mit vier Triebachsen. Der fixe Radstand ist durch die zweite und dritte Achse gegeben. Die erste und vierte Achse sind nach dem System Klien-Lindner als kurvenbewegliche, mit hohler Welle versehene Triebachsen ausgefĂŒhrt.

Bei den Lokomotiven, bei denen die Motoren hoch gelegt, unmittelbar oder mittels einer Vorgelegewelle mit Pleuelstangen und Kurbel die Triebachsen antreiben, sind die verschiedenartigsten Anordnungen bei der Laufwelle verwendet.

Die Form des Lokomotivkastens ist hauptsĂ€chlich durch die Anordnungen bestimmt, die fĂŒr die Ausnutzung des inneren Raumes dieses Kastens an die Lokomotive gestellt werden. Gewöhnlich wird dieser Kasten nur zur Unterbringung der elektrischen Apparate und als FĂŒhrerstand benutzt, manchmal auch – wie bei den italienischen Staatsbahnen – zur Unterbringung des ZugfĂŒhrers. Nur in AusnahmsfĂ€llen wird der Kasten gleichzeitig als GepĂ€ckabteilung ausgebildet.

Bei den Drehstromlokomotiven der italienischen Staatsbahnen ist die aus der Abbildung der Giovi-Lokomotive (s. Seite 261) ersichtliche Form die allgemeine, bei der der mittlere Teil des Kastens höher und auf beiden Enden niedriger gehalten ist. Diese einem BĂŒgeleisen Ă€hnliche Form wurde ĂŒbrigens auch bei den meisten Gleichstromlokomotiven verwendet. Bei den Einphasenlokomotiven, wo auch der Transformator und verschiedene viel Raum benötigende Hochspannungsapparate im Lokomotivkasten untergebracht werden mĂŒssen, hat eine ĂŒber die ganze LokomotivlĂ€nge gleichmĂ€ĂŸig hohe Kastenform Verbreitung gefunden.


Bremsung der elektrischen Lokomotiven.


Bei den elektrischen Vollbahnlokomotiven wird wie bei den Dampflokomotiven im allgemeinen eine Luftdruck- oder eine Luftsaugebremse verwendet, wobei die Erzeugung des Luftdruckes oder des Vakuums durch eine elektrisch angetriebene Pumpe geschieht.

Die elektrischen Lokomotiven finden immer grĂ¶ĂŸere Verbreitung, sowohl in den Vereinigten Staaten von Nordamerika wie in Europa. DiesbezĂŒglich sollen z.B. von den elektrifizierten amerikanischen Bahnnetzen die New York-Central-Railway, bei der im Jahre 1910 47 StĂŒck 2200 PS.-Lokomotiven und die Pennsylvania-Bahn, bei der 24 StĂŒck 157 t schwere, 2500 PS.-Gleichstromlokomotiven in Verwendung standen, erwĂ€hnt werden. Bei der New York-New Haven-Hartford-Bahn waren im Jahre 1912 41 StĂŒck Einphasenlokomotiven mit je 1000 PS.-Leistung im Betriebe, welche Lokomotivzahl bis Ende 1913 auf 151 ergĂ€nzt wird.

BezĂŒglich der europĂ€ischen elektrischen Bahnnetze sind die italienischen Staatsbahnen, die 3000 Volt Drehstrom bei ihren Linien verwenden, hervorzuheben. Diese Eisenbahnverwaltung hat bisher etwa 50 elektrische Lokomotiven im Betriebe und weitere 53 StĂŒck mit zusammen ĂŒber 200.000 PS. bestellt. Die verschiedenen deutschen Eisenbahnverwaltungen haben etwa 20 StĂŒck elektrische Vollbahnlokomotiven im Betriebe, jedoch rund 80 StĂŒck (alle fĂŒr Einphasen-Wechselstrom) in Bestellung, so daß am Ende nĂ€chsten Jahres in Deutschland auch ĂŒber 100 elektrische Lokomotiven mit etwa 100.000 PS.-Gesamtleistung im Betriebe sein werden.

Literatur: Burch, Electric Traction for Railway trains. – Ph. Dawson, Electric Traction on Railways. – Parshall & Hobart, Electric Railway Engineering. – K. v. KandĂł, Neue elektrische GĂŒterzuglokomotive der italienischen Staatsbahnen. Z. d. V. d. J. 1909. – Kummer, Über die Entwicklung und Beschaffenheit der Triebmotoren und Triebwerke elektrischer Eisenbahnfahrzeuge. Schwz. Bauztg., Bd. 52.

Valatin.


VI. Elektrotechnische Einrichtung der Fahrbetriebsmittel nach Stromsystemen.


A. Verwendung von Gleichstrom.


Der Betrieb E. mit Gleichstrom stellt das Ă€lteste System elektrischer Traktion dar (Erste VorfĂŒhrung auf der Berliner Gewerbeausstellung 1879) und findet dasselbe bis jetzt noch die weitaus grĂ¶ĂŸte Anwendung. Wenn auch die technischen Grundlagen fĂŒr die E. in Europa geschaffen worden sind, so war in der weiteren Ausbildung und großzĂŒgigen Anwendung derselben doch Nordamerika fĂŒhrend.

Seither werden fast alle Straßenbahnen im Weichbild der StĂ€dte, viele Vororte- und Überlandbahnen und insbesondere die Hoch- und Untergrundbahnen der WeltstĂ€dte (London, Paris, Berlin, Hamburg, New York, Chicago, Philadelphia, Boston) mit Gleichstrom betrieben.

In den Vereinigten Staaten von Nordamerika findet man ferner die wichtigsten Zentralbahnhöfe in bebauten Stadtteilen fĂŒr elektrischen Betrieb mit Gleichstrom eingerichtet. (New York-Zentralbahn und Pennsylvaniabahn.) Veranlassung hierzu gab ein Staatsgesetz zur Abschaffung der lĂ€stigen Rauchplage in den StĂ€dten.

Die elektrische AusrĂŒstung der Gleichstromfahrzeuge richtet sich zunĂ€chst nach dem Charakter der in Betracht kommenden Bahn.

Bei Kleinbahnen stehen in der Regel Motorwagen in Anwendung, denen erforderlichenfalls ein oder zwei AnhĂ€ngewagen beigegeben werden, oder es wird (z.B. bei Industriebahnen) eine verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig kleine Lokomotive als Zugmittel benutzt. Bei Vollbahnen sind stets schwere ZĂŒge entweder mittels mehrerer Motorwagen oder mittels großer Lokomotiven zu befördern.

Bemerkenswert ist, daß bei allen Gleichstromfahrzeugen keine Umformung des von der Fahrleitung abgenommenen oder von einer Batterie gelieferten Stromes stattfindet und daß keine besonders hohen Spannungen in Anwendung kommen (600, 800, 1200 Volt, in neuester Zeit auch höher). Die Höhe der Spannung ist lediglich durch die Kollektorkonstruktion der Motoren begrenzt, da die Spannung zwischen zwei Lamellen des Kollektors eine bestimmte GrĂ¶ĂŸe nicht ĂŒberschreiten darf.

Die Anordnung der elektrischen AusrĂŒstung eines einzelnen Fahrzeuges (Motorwagen oder Lokomotive) erfolgt in den meisten FĂ€llen nach Abb. 162.

Der von der Fahrdrahtleitung mittels Stromabnehmer (Rolle, BĂŒgel, Schleifschuh) abgenommene Strom geht zunĂ€chst zu den am Fahrzeuge angebrachten, meist hintereinandergeschalteten Ausschaltern (Selbstschalter oder Handschalter, gewöhnlich beides zugleich) und dann zu den beiden parallel angeordneten Fahrschaltern (Kontrollern). Von den Fahrschaltern wird der Strom ĂŒber die AnlaßwiderstĂ€nde zu den Motoren geleitet und geht dann durch die StromrĂŒckleitung (d.i. zumeist durch die Fahrschienen) zur Stromquelle zurĂŒck.

Die Stromabnehmer werden zumeist auf dem Dache des Fahrbetriebsmittels angebracht, und wird deren Kontaktrolle, KontaktbĂŒgel u. dgl. federnd gegen die Fahrdrahtleitung gedrĂŒckt, wobei der Anpreßdruck fĂŒr die Rolle mit 5–8 kg und fĂŒr den BĂŒgel mit 3–6 kg gewĂ€hlt wird.

Die Rolle ist besonders bei den amerikanischen Straßenbahnen in Anwendung und eignet sich mehr fĂŒr gerade Strecken sowie fĂŒr alle Bahnen mit kleineren Geschwindigkeiten. Der BĂŒgel, dessen SchleifstĂŒck aus weichem Metall (Aluminium) hergestellt wird, kommt besonders fĂŒr Bahnen, die viele KrĂŒmmungen aufweisen, in Anwendung; bei grĂ¶ĂŸeren Geschwindigkeiten (30 km und mehr in der Stunde) kommt er fast ausschließlich in Betracht. Schleifschuhe eignen sich fĂŒr große StromstĂ€rken (Bahnen mit »dritter Schiene«), dann auch fĂŒr Grubenbahnen u. dgl. Die Abnutzung der Kontaktrolle, des KontaktbĂŒgels u.s.w. ist von der Beschaffenheit des Oberbaues und der Fahrbetriebsmittel, von dem Zustande der Fahrdrahtleitung, von der spez. StromstĂ€rke, von den in Verwendung stehenden Materialien, vom Anpressdruck, von der Federung u.s.w. abhĂ€ngig.

An Stelle der frĂŒher als Schutz gegen zu große StromstĂ€rken am Fahrzeuge in Verwendung gestandenen sogenannten Hauptsicherungen kommen in neuerer Zeit fast nur mehr Selbstschalter (Automaten) in Gebrauch, die zugleich auch von Hand betĂ€tigt werden können, also auch als sogenannte Notschalter dienen. Diese Selbstschalter mĂŒssen so gebaut sein, daß sie von den unvermeidlichen ErschĂŒtterungen des Fahrzeuges möglichst wenig beeinflußt werden. Man bringt sie auf oder unter dem Dache, oder an der Plattformschutzwand an. Die Kontakte der Selbstschalter dĂŒrfen auch bei hĂ€ufiger BetĂ€tigung der letzteren nicht in schĂ€digende Mitleidenschaft gezogen werden, weshalb die Anwendung von magnetischer Funkenlöschung vorteilhaft ist. Die Selbstschalter mĂŒssen entweder fĂŒr die auftretenden maximalen StromstĂ€rken eingestellt werden oder sie mĂŒssen mit LuftdĂ€mpfern u. dgl. versehen werden, um nicht schon bei belanglosen StromstĂ¶ĂŸen eine Auslösung zu erfahren.

Wenn Hauptsicherungen fĂŒr den gesamten Stromkreis der FahrzeugausrĂŒstung in Anwendung kommen sollen, mĂŒssen diese – wenigstens bei Personenwagen – außerhalb des Fahrzeuges (auf dem Dache, unter dem Fußboden) angebracht werden. Die Sicherungen werden in einem feuersicheren GehĂ€use untergebracht und hĂ€ufig auch mit magnetischer Funkenlöschung ausgestattet.

Zum Schutze gegen BlitzschlĂ€ge versieht man die Fahrzeuge mit Blitzschutzvorrichtungen (Hörnerblitzableitern auf dem Dache oder Vorrichtungen mit magnetischer Funkenlöschung, mit unterteilter Funkenstrecke), die an geschĂŒtzten Stellen des Fahrzeuges untergebracht werden. Die Erdleitung der Blitzschutzvorrichtung wird öfters auch noch mit einem Erdleitungswiderstand versehen, damit beim Ansprechen des Blitzableiters der nachströmende Maschinenstrom nicht zu stark anwachsen kann.

Die auf dem Fahrzeuge angebrachten Fahrschalter (Kontroller) dienen zum Einstellen der Fahrtrichtung, zum Schließen und Öffnen des Stromkreises, zum stufenweisen Abschalten und Zuschalten der VorschaltwiderstĂ€nde, zum SchwĂ€chen oder StĂ€rken des magnetischen Feldes, zum Anordnen der Motoren in Reihe oder nebeneinander, demnach zum Regeln der Fahrgeschwindigkeit ĂŒberhaupt. Mittels der am Fahrschalter gewöhnlich vorhandenen zwei Vorrichtungen besorgt der WagenfĂŒhrer:

1. Das Einstellen der Fahrtrichtung (VorwĂ€rts, RĂŒckwĂ€rts) mittels der sogenannten Nebenwalze (Umschaltwalze);

2. das Anlassen der zunÀchst in Reihe geschalteten Motoren und stufenweises Abschalten der WiderstÀnde bis zur ersten eigentlichen Fahrtstellung;

3. das Schalten der Motoren nebeneinander, ohne jede Fahrtunterbrechung und Vorschalten von WiderstÀnden;

4. das Abschalten der WiderstÀnde bis zur zweiten eigentlichen Fahrtstellung.

Die unter 2–4 genannten Verrichtungen werden mit der sogenannten Hauptwalze vorgenommen, indem man entweder einen Widerstand parallel zur Magnetwicklung der Motoren schaltet oder einen Teil derselben kurzschließt. Abb. 163 zeigt die verschiedenen Schaltungen und Anordnungen, die mittels eines normal ausgefĂŒhrten Fahrschalters fĂŒr Straßenbahnwagen u. dgl. vorgenommen werden können. Die Nebenwalze wird zweckmĂ€ĂŸig so eingerichtet, daß mit ihr auch noch die Abschaltung eines beschĂ€digten Motors durchgefĂŒhrt werden kann. Die Fahrschalter werden hĂ€ufig auch derart eingerichtet, daß elektrisches Abbremsen der Fahrzeuge ermöglicht ist. Zu diesem Zwecke werden beim RĂŒckwĂ€rtsdrehen der Fahrschalterkurbel ĂŒber die Nullstellung hinaus die Motoren, welche hierbei von der Fahrleitung losgetrennt werden, als Generatoren geschaltet. Sie arbeiten nun im geschlossenen Stromkreise auf die AnlaßwiderstĂ€nde, die sodann stufenweise abgeschaltet werden, bis die Motoren im Kurzschlußstromkreise arbeiten.

Die Fahrschalter erfordern eine wohldurchdachte, sorgfĂ€ltige AusfĂŒhrung. Die Kontaktfinger mĂŒssen gut federnd an den Kontaktlamellen anliegen; jede Funkenbildung muß durch eine krĂ€ftige Funkenlöschung auf das kleinste Maß beschrĂ€nkt werden.

Im engeren Zusammenhange mit den Fahrschaltern stehen die AnlaßwiderstĂ€nde. Diese bestehen aus metallischen Leitern von großem elektrischen WiderstĂ€nde, die gut isoliert in SchutzkĂ€sten untergebracht werden. Man verwendet als WiderstĂ€nde: Gußeisen in MĂ€anderform, StahlbĂ€nder, besser jedoch DrĂ€hte und BĂ€nder aus Nickelin, Neusilber und sonstigen Widerstandsmaterialien. Die aus Eisen oder Stahl hergestellten WiderstĂ€nde haben den Nachteil, daß ihr Widerstand mit zunehmender Temperatur sich stark vergrĂ¶ĂŸert; sie sind jedoch billig herzustellen. Die Dimensionen der WiderstĂ€nde sollen klein sein, damit sie an den Fahrzeugen bequem untergebracht werden können, anderseits mĂŒssen sie jedoch genĂŒgend reichlich vorgesehen werden, um auch abnormale Beanspruchungen einige Zeit hindurch zu vertragen. Die GrĂ¶ĂŸe und Abstufung der WiderstĂ€nde muß so bemessen werden, daß beim Anfahren und beim elektrischen Abbremsen keine StĂ¶ĂŸe auftreten. Die Zahl der Fahrstufen nimmt man daher umso grĂ¶ĂŸer, je höher die Betriebsspannung ist. Die Berechnung der WiderstĂ€nde erfolgt am einfachsten auf graphischem Wege. Die WiderstĂ€nde sollen am Fahrzeug so untergebracht werden, daß sie durch den natĂŒrlichen Luftzug gekĂŒhlt werden können. In manchen FĂ€llen greift man auch zur kĂŒnstlichen KĂŒhlung durch Ventilatoren u. dgl.

Als Motoren kommen fast ausschließlich Reihenschlußmotoren, in wenigen FĂ€llen Nebenschlußmotoren, in Anwendung. In neuerer Zeit werden die Motoren stets mit Wendepolen versehen, um das durch stark wechselnde Belastung (StromstĂ¶ĂŸe) auftretende BĂŒrstenfeuer zu unterdrĂŒcken. Die Reihenschlußmotoren haben den großen Vorteil, daß sie mit großem Drehmoment angehen und ihre Umlaufzahl sich selbsttĂ€tig nach dem zu ĂŒberwindenden WiderstĂ€nde einstellt. Diese Motoren laufen also beim Befahren von Kurven und Steigungen von selbst langsamer, befriedigen also die Forderungen, die an ein gutes Traktionssystem gestellt werden, vollkommen. Nebenschlußmotoren kommen derzeit nur dann in Betracht, wenn, wie bei Bergbahnen, eine StromrĂŒckgewinnung wĂ€hrend der Talfahrt erzielt werden soll. Der Hauptnachteil der Nebenschlußmotoren besteht darin, daß zwei oder mehrere Motoren eines Fahrzeuges niemals gut zusammenarbeiten und man zu besonderen Mitteln (AusgleichswiderstĂ€nden) greifen muß, um Nebenschlußmotoren in Parallelschaltung ĂŒberhaupt verwenden zu können.

Der Einbau der Motoren in die Fahrzeuge fĂŒr Straßenbahnen (Motorwagen) u.s.w. erfolgt meist in der Art, daß das MotorgehĂ€use einerseits auf der Achse gelagert, anderseits am Untergestell des Fahrzeuges federnd aufgehĂ€ngt wird. Der Antrieb der Achse erfolgt dann mit ZahnrĂ€dern. Da sonach die Motoren zwischen die LaufrĂ€der zu liegen kommen, muß beim Entwurf der ersteren auf die Spurweite und den zur VerfĂŒgung stehenden Raum RĂŒcksicht genommen werden. Da ferner die Motoren bei der erwĂ€hnten Unterbringung dem Staub und Schmutz ausgesetzt sind, mĂŒssen sie und die ZahnrĂ€der staubdicht abschließende GehĂ€use erhalten.

Die Motoren fĂŒr Lokomotiven können hoch gelegt werden und man wird dann von der Spurweite ziemlich unabhĂ€ngig (Gestellmotoren). Der Antrieb der Achsen des Fahrzeuges erfolgt mittels ZahnrĂ€der (fĂŒr kleinere Fahrzeuge), mittels Kurbel und Kuppelstangen (fĂŒr große Fahrzeuge), hĂ€ufig auch mit beiden Übertragungsmitteln zugleich. Die Verwendung von Kuppelstangen ermöglicht eine tunlichst weitgehende Abfederung des Lokomotivgewichtes.


FĂŒr sehr kleine Spurweiten (Grubenbahnen und Ă€hnliche Bahnen) mĂŒssen die Motoren in gedrĂ€ngter Bauart hergestellt werden, wodurch die ZugĂ€nglichkeit der einzelnen Bestandteile beschrĂ€nkter wird.

Die wiederholt versuchte Anordnung der Motoren auf der Achse selbst hat den Nachteil, daß das Montieren und das Demontieren der Motoren sowie das Auswechseln der RĂ€derpaare erschwert wird. Auch ist die Abfederung der Motoren schwierig durchzufĂŒhren. Weitere Verbreitung – aber auch nur fĂŒr Automobile – hat lediglich der Radnabenmotor infolge seiner bequemen ZugĂ€nglichkeit gefunden.

Die Schmierung der Anker- und StĂŒtzlager der Motoren sowie deren ZahnrĂ€der erfolgt durch Fett, dem auch manchmal etwas Graphit beigemengt wird, sowie durch Öl. Die Ölschmierringe und Ölschmierketten der stabilen Motoren bewĂ€hren sich bei Traktionsmotoren, die stĂ€rkeren ErschĂŒtterungen ausgesetzt sind, nicht immer. Man greift daher zur Saugdochtschmierung und zu Schmierkissen aus Filz, Wolle mit Roßhaaren u. dgl. Ölschmierketten mĂŒssen mit RĂŒcksicht auf die ErschĂŒtterungen beim Betriebe durch Rollen gefĂŒhrt werden.


Zur Verbindung der Motoren mit den Fahrschaltern, WiderstĂ€nden und den sonstigen Apparaten dienen gut isolierte Kabel, die zur Vermeidung von mechanischen BeschĂ€digungen in SchutzschlĂ€uchen aus Segelleinwand, Leder u. dgl. eingehĂŒllt werden. Wichtig ist, daß die Gummiisolierung der Kabel, besonders auch an den Abzweigestellen, von tadelloser Beschaffenheit ist, damit das Eindringen von Feuchtigkeit verhĂŒtet wird. Bei hohen Spannungen kommt fĂŒr die Kabel auch noch metallischer Schutz in Anwendung.

Die frĂŒher erwĂ€hnte Schaltanordnung wird jedoch nur dann getroffen, wenn einzelne Motorwagen oder kleine ZĂŒge, bestehend aus einem Motorwagen und ein bis zwei AnhĂ€ngewagen, in Verkehr kommen und keine sehr großen Leistungen und Spannungen vorliegen. FĂŒr ZĂŒge, die aus mehreren Motor- und AnhĂ€ngewagen bestehen, ferner fĂŒr sehr große Leistungen und sehr hohe Spannungen bringt man die sogenannte Vielfachsteuerung in Anwendung. Bei dieser zuerst von Frank Sprague angewandten Steuerung kommt eine Anzahl besonderer Steuerschalter (HĂŒpfer, SchĂŒtzen) in Verwendung, mit denen die einzelnen Stufen der WiderstĂ€nde zu- oder abgeschaltet werden. Die BetĂ€tigung dieser HĂŒpfer geschieht durch einen besonderen Stromkreis mittels eines sogenannten FĂŒhrerschalters (Meisterschalter, Steuerschalter). Die elektrische Energie fĂŒr diesen besonderen Stromkreis wird entweder der Fahrleitung oder einer besonderen Stromquelle (Akkumulatorenbatterie) entnommen. Die BetĂ€tigung der HĂŒpfer kann auch mit Druckluft oder durch mechanische Mittel vorgenommen werden.

Der Vorteil der Vielfachsteuerung besteht darin, daß nur wenige dĂŒnne Leitungen fĂŒr das Steuern notwendig werden, die das Kuppeln der Wagen nicht erschweren. Die FĂŒhrerschalter werden klein, sind bequem zu handhaben und es kann eine niedere, ganz ungefĂ€hrliche Spannung fĂŒr den Steuerstrom in Benutzung kommen. Die HĂŒpfer können in unmittelbarer NĂ€he der Motoren und der WiderstĂ€nde untergebracht werden, wodurch nur kurze Verbindungskabel zwischen Motoren, HĂŒpfern und WiderstĂ€nden notwendig sind. Abb. 164 zeigt das Schaltbild einer Vielfachsteuerung. Der von der Fahrleitung kommende Strom geht ĂŒber die Selbstschalter (automatische Ausschalter) zu den HĂŒpfern, von hier ĂŒber die stufenweise ab- oder zuschaltenden WiderstĂ€nde zu den Motoren, um dann durch die SchienenrĂŒckleitung wieder zur Stromerzeugungsstelle zu gelangen.


Die HĂŒpfer bestehen in der Regel aus einem ruhenden und einem beweglichen KontaktstĂŒck. Das bewegliche KontaktstĂŒck steht mit dem Eisenkern eines Solenoides in Verbindung. Wird das Solenoid erregt, so wird der Eisenkern angezogen, die KontaktstĂŒcke werden gegeneinandergepreßt und dadurch der Stromkreis der Motoren geschlossen. Wird der Steuerstrom unterbrochen, so wird das Solenoid ausgeschaltet, der Eisenkern fĂ€llt, durch sein Gewicht und eine RĂŒckziehfeder beeinflußt, mit dem beweglichen KontaktstĂŒck herab, wobei gleichzeitig die Verbindung der beiden KontaktstĂŒcke gelöst und damit der betreffende Stromkreis geöffnet wird. Um ein schnelles und sicheres Abreißen des Ausschaltefunkens erzielen zu können, mĂŒssen die HĂŒpfer mit einer wirksamen, magnetischen Funkenlöschung versehen werden.

Damit die HĂŒpfer in der richtigen Reihenfolge die Widerstandsabstufungen und den Übergang von der Hintereinanderschaltung in die Parallelschaltung der Motoren herstellen, mĂŒssen noch mechanische oder elektrische Verriegelungen der Solenoide untereinander vorgenommen werden.


Die FĂŒhrerschalter (Meisterschalter, Steuerschalter) sind Ă€hnlich den Fahrschaltern gebaut, nur bedeutend kleiner, da man ja hier nur mit kleinen, stets gleichbleibenden Energiemengen zu tun hat.

Die sonstige AusrĂŒstung ist im allgemeinen die gleiche wie bei den Fahrzeugen mit Kontrollersteuerung.

Auf Tafel II ist als typisches Beispiel der AusrĂŒstung eines Triebfahrzeuges fĂŒr Gleichstrom eine GĂŒterzuglokomotive der London and North Eastern Railway dargestellt.

Literatur: Dr. G. Rasch, Regelung der Motoren elektrischer Maschinen. Berlin, J. Springer, 1899. – G. RĂ¶ĂŸler, Elektromotoren fĂŒr Gleichstrom. Berlin, J. Springer, 1902. – Gisbert Kapp, Elektromechanische Konstruktionen. Berlin, J. Springer, 1902. – E. C. Zehme, Die Betriebsmittel der Eisenbahnen. Wiesbaden, C. W. Kreidels Verlag, 1903. – M. MĂŒller u. W. Mattersdorff, Die Bahnmotoren fĂŒr Gleichstrom. Berlin, J. Springer, 1903. – Hermann Zipp, Der Motorwagen. I. u. II. Berlin-Steglitz, Buchh. d. lit. Monatsber., 1904. – Max Schiemann, Bau und Betrieb elektrischer Bahnen. I. u. II. Leipzig, O. Leiner, 1903. – Henry M. Hobart, Motoren fĂŒr Gleich- und Drehstrom. Berlin, J. Springer, 1905. – Herbert Kyser, Die elektrischen Bahnen und ihre Betriebsmittel. Braunschweig, F. Vieweg & Sohn, 1907. – O. S. Bragstad, Konstruktionen und Schaltungen auf dem Gebiete elektrischer Bahnen. Berlin, J. Springer, 1907. – Rud. Krause, Anlasser u. Regler fĂŒr el. Motoren und Generatoren. Berlin, J. Springer, 1909. – O. C. Roedder, Die Fortschritte auf dem Gebiete der el. Fernbahnen. Wiesbaden, C. W. Kreidels Verlag, 1909. – W. Kummer, Entwicklung und Beschaffenheit der Triebmotoren und Triebwerke elektrischer Eisenbahnfahrzeuge. 1908. – E. v. Rziha u. J. Seidener, Starkstromtechnik. Berlin, Wilh. Ernst & Sohn, 1912. – Allgemeine ElektrizitĂ€tsgesellschaft, Elektrische Bahnen. Berlin, J. Springer, 1900. – Siemens-Schuckert-Werke, Elektrische Bahnen. Berlin, J. Springer, 1900 u. 1905. – O. P. Grosby u. Louis Bell, The Elektric Railway in theory and practic. New York, W. J. Johnston Company, 1892. – Louis Bell, Power Distribution for Electric Railway. New York, Publishing Company, 1897. – Henri Marechal, Les Tramways Électriques. Paris, Baudry & Cie., 1897. – F. Dawson, Electric Railway and Tramway. London, Offices of Engineering, 1897. – Edwin J. Houston u. A. E. Kennelly, Electric Street Railways. New York, Publishing Company, 1902. – Andre Blondel u. F. Paul Dubois, La traction Ă©lectrique sur voies ferrĂ©es, material roulant, traction. Paris, Baudry & Cie., 1898. – Henry Martin, Production et distribution de l'Ă©nergie pour la traction Ă©lectrique. Paris, Ch. Beranger, 1902. – George Hanschett, Modern Electric Railway Motors. New York, Street Ry Publishing Cie., 1900. – Wilson & Lydall, Electrical Traction. Bd. I., London, Verlag Ed. Arnold, 1907. – Herrick u. Boynton, American Electric Railway Practice. New York, Verlag Mc Graw, 1907.

Poschenrieder.


B. Verwendung von einphasigem Wechselstrom.


Die augenscheinlichen Vorteile, die der Einphasenstrom vor anderen Stromarten hat, waren die Ursache, daß die Bestrebungen, ihn fĂŒr Bahnzwecke zu verwenden, weit zurĂŒckreichen. Er ermöglicht die Verwendung hoher Streckenspannungen und erfordert nur einen Fahrdraht. Die Bestrebungen scheiterten jedoch zunĂ€chst an dem Mangel eines brauchbaren Einphasenstrommotors. Im Jahre 1902 erschienen zuerst Berichte ĂŒber einen von Lamme erfundenen Einphasenkollektormotor, es dauerte jedoch noch einige Jahre, bis tatsĂ€chlich in Amerika eine Bahn mit diesem Motor in Betrieb kam. Im Jahre 1903 trat die Allgemeine ElektrizitĂ€ts-Gesellschaft in Berlin zuerst mit einem brauchbaren Einphasenkollektormotor, nach den Patenten von Winter und Eichberg, hervor. Im August dieses Jahres wurde schon der Probebetrieb auf der Strecke Niederschöneweide-Spindlersfeld nĂ€chst Berlin, die von der preußischen Staatsbahnverwaltung zur VerfĂŒgung gestellt war, eröffnet. Kurze Zeit darauf richteten sich auch alle anderen grĂ¶ĂŸeren ElektrizitĂ€tsgesellschaften auf den Bau von Wechselstrommotoren ein, und es wurde in rascher Reihenfolge eine große Zahl von Wechselstrombahnen gebaut1.

Es entstanden so verschiedene Motorsysteme, die sowohl fĂŒr Motorwagenbetrieb als auch bei elektrischen Lokomotiven ausgedehnte Anwendung gefunden haben. Im Nachfolgenden sollen nur die Hauptbestandteile der elektrischen Einrichtungen der in sehr zahlreichen Bauarten ausgefĂŒhrten Fahrbetriebsmittel dieser Gruppe einzeln beschrieben werden.

Motoren. Die fĂŒr Bahnen verwendeten Einphasenmotoren sind durchweg Kollektormotoren, da die Induktionsmotoren fĂŒr einphasigen Wechselstrom, die belastet nicht anlaufen, hierfĂŒr ungeeignet sind. Sie sind bisher in geschlossener AusfĂŒhrung zur Verwendung unter dem Wagenboden in GrĂ¶ĂŸen bis zu etwa 200 PS. Stundenleistung ausgefĂŒhrt worden. Offene Motoren in hoher Lage, wie sie bei Lokomotiven verwendet werden, wurden in GrĂ¶ĂŸen von 1000 PS. und mehr Stundenleistung ausgefĂŒhrt. Die Kollektormotoren besitzen einen den Gleichstrommotoren vollkommen Ă€hnlichen Anker und unterteilte Magnete. Schickt man in einen Gleichstromserienmotor Wechselstrom hinein, so beginnt er zu laufen, er wird jedoch stark funken, da die jeweils unter den BĂŒrsten liegenden Ankerspulen kurzgeschlossen werden. Das Funken wird bei den einzelnen Motorsystemen auf verschiedene Weise beseitigt. Es gibt hierfĂŒr zwei Haupttypen, und zwar solche, die kein Querfeld besitzen und Motoren mit Querfeld.

I. Motoren ohne Querfeld. Es sind dies die Serienmotoren. FĂŒr diese ist eine niedrige Periodenzahl, eine grĂ¶ĂŸere Umdrehungszahl und eine grĂ¶ĂŸere Polzahl vorteilhaft. Sie können bis 25 Perioden ausgefĂŒhrt werden, doch werden sie gewöhnlich fĂŒr 162/3 Perioden verwendet. Sie werden je nach ihrer GrĂ¶ĂŸe fĂŒr Spannungen von rund 150–400 Volt gebaut. Von derartigen Motoren seien folgende genannt:


a) Der kompensierte Serienmotor mit Widerstandsverbindungen. Wie auf Abb. 165 zu seilen ist, besitzt der Stator eine Erregerwicklung I und eine Kompensationswicklung II, die auf der ersteren senkrecht steht. Beide sind mit dem Anker in Serie geschaltet; es kann jedoch auch die Kompensationswicklung, wie gestrichelt angedeutet, kurzgeschlossen werden. Teile der Ankerspulen sind aus Material von hohem Widerstand ausgefĂŒhrt, so daß die Kurzschlußströme in denselben klein gehalten werden. Das Reversieren geschieht durch Umdrehen der Stromrichtung in der Erregerwicklung.

b) Der kompensierte Serienmotor mit lokalen Wendefeldern. (Abb. 166.) Er ist Ă€hnlich dem vorhergehenden, der Anker hat jedoch keine Widerstandsverbindungen. Der Stator besitzt außer der Erreger- und Kompensationswicklung noch eine Wendepolwicklung III, die von außen so gespeist wird, daß sie in den durch die BĂŒrsten kurzgeschlossenen Spulen ein Feld erzeugt, das die elektromotorische Kraft des Kurzschlusses ganz oder teilweise aufhebt.


II. Motoren mit Querfeld. Hierzu gehören die reinen Repulsionsmotoren und die doppelt gespeisten Motoren. Die ersteren haben den Vorteil, fĂŒr höhere Spannungen ausfĂŒhrbar zu sein, da dem Anker direkt keine Spannung zugefĂŒhrt wird, sie haben dagegen den Nach teil, daß die höchste Betriebstourenzahl die durch die Polzahl gegebene synchrone Touren zahl nur um etwa 50% ĂŒberschreiten darf. Man ist daher in der Wahl der fĂŒr den Entwurf gĂŒnstigsten Polzahl nicht frei. Die Repulsionsmotoren werden bis 850 Volt gebaut, weshalb die Ströme in den Steuerapparaten kleiner sind. Sie sind auch fĂŒr höhere Periodenzahlen (bis 50) verwendbar.


a) Repulsionsmotoren. System Elihu Thomson. (Abb. 167.) Dieser Repulsionsmotor besitzt Statorerregung I und eine kurzgeschlossene Ankerwicklung II, die mit der ersteren einen Winkel α einschließt. Das Reversieren erfolgt durch BĂŒrstenverdrehung, so daß der Winkel α negativ wird.

System Atkinson. (Abb. 168.) Der Stator besitzt 2 aufeinander senkrechte Wicklungen, die Erregerwicklung I und die Arbeitswicklung II. Der Anker ist kurzgeschlossen. Das Reversieren erfolgt durch Umdrehung der Stromrichtung in der Erregerwicklung.

System DĂ©ri. (Abb. 169.) Der Motor besitzt eine Statorerregung I und 2 Paar kurzgeschlossene AnkerbĂŒrsten, von welchen die mit A und A1, bezeichneten fest sind, wĂ€hrend die beiden anderen zum Reversieren verschoben werden.

System Winter-Eichberg. Abb. 170 zeigt die einfachste Form desselben. I ist die Statorwicklung, II die kurzgeschlossene Ankerwicklung. Die Erregung geschieht durch den Anker, indem der Erregerstrom durch die auf die Kurzschlußwicklung senkrecht stehenden ErregerbĂŒrsten zugefĂŒhrt wird. Hierdurch wird eine erhebliche Verbesserung des Leistungsfaktors gegenĂŒber den anderen Repulsionsmotoren erreicht. Ist die notwendige FeldstromstĂ€rke nicht gleich der ArbeitsstromstĂ€rke im Stator, so muß der fĂŒr die Erregung nötige Strom einem Transformator III (Abb. 171) entnommen werden, der in Serie mit der Statorwicklung liegt und Erregertransformator heißt. Das Reversieren erfolgt durch Umkehren der Erregerstromrichtung im Anker.

b) Doppelt gespeister Motor System Winter-Eichberg. (Abb. 172.) Er vereinigt das Serien- und Repulsionsprinzip. Der Stator hat eine Erregerwicklung I und eine Kompensationswicklung II, die mit dem Anker in Serie geschaltet sind. III ist der Haupttransformator. Der Anker wird an besondere Spannung gelegt, so daß das VerhĂ€ltnis der Spannung an der Ankerwicklung zu der an der Kompensationswicklung bestimmt wird.


Bauart der Motoren. Der wirksame Teil des Stators eines Repulsionsmotors besteht aus einem Blechkörper, der durch Schraubenbolzen zusammengehalten wird und keine ausgeprĂ€gten Pole besitzt. Die Statorwicklung liegt in Nuten. Die Statorbleche sind in einem krĂ€ftigen Gußstahlrahmen eingebaut.

Der Rotor besitzt gewöhnlich eine normale Gleichstromwellenwicklung. Die einzelnen Wicklungselemente sind nach Schablone gebogene KupferstÀbe, die in den halbgeschlossenen Nuten durch Holzkeile gehalten sind. Die Stirnverbindungen sind durch Kappen staubdicht abgeschlossen und durch Stahldrahtbandagen zusammengehalten.

Serienmotoren können Statoren mit mehr oder weniger ausgeprÀgten Polen haben.

Motoren, die unter dem Wagenboden verwendet werden, erhalten geschlossene Bauart, Ă€hnlich derjenigen, wie sie bei Gleichstrombahnmotoren ĂŒblich ist.

Große Motoren fĂŒr Lokomotiven werden gewöhnlich völlig offen gebaut. Abb. 173 zeigt einen solchen doppelt gespeisten Motor. Die BĂŒrsten des Kollektors sind bequem zugĂ€nglich.

Steuerungen. WechselstromausrĂŒstungen werden fast ausschließlich fĂŒr hohe Streckenspannungen verwendet. 15.000 Volt sind jetzt normal. Es muß daher ein Leistungstransformator verwendet werden, der die Streckenspannung auf die Spannung der Motoren heruntertransformiert. Nur wenige Bahnen sind mit Niederspannung (etwa 600 Volt) ausgefĂŒhrt. Serienmotoren benötigen auch hierfĂŒr einen Leistungstransformator, Repulsionsmotoren können ihn entbehren. In den meisten FĂ€llen wird der Leistungstransformator gleichzeitig zur Geschwindigkeitsregulierung benutzt, oder zum mindesten mit einer anderen Regulierungsart kombiniert.

Man kann die Steuerungsmethoden in zwei Klassen teilen, in solche mit sprungweiser und solche mit kontinuierlicher Regulierung.

Sprungweise Regulierung. Sie geschieht hauptsĂ€chlich dadurch, daß den Motoren durch mehrere Anzapfungen am Leistungstransformator verschiedene Spannungen zugefĂŒhrt werden. Zu dieser allgemein gebrĂ€uchlichen Regulierung gehören die normalen Kontroller- und SchĂŒtzen- oder HĂŒpfersteuerungen.

a) Kontrollersteuerung. Sie ist der bei Gleichstromstraßenbahnen ĂŒblichen Ă€hnlich. Ein Kontroller fĂŒhrt alle Schaltungen aus, die dem Niederspannungshauptstrom den gewĂŒnschten Weg geben. Je nach dem Motorsystem werden verschiedene Mittel zur Regulierung benutzt. Bei Serienmotoren, z.B. Anlaßtransformatoren, WiderstĂ€nde wie bei Gleichstrom und Serienparallelschaltung, bei Repulsionsmotoren ein Erreger- oder Reguliertransformator, der mit den Statoren der Motoren in Serie geschaltet ist und die Rotoren durch Verwendung von mehreren Anzapfungen mit verschiedener Spannung erregt.

Bei hochgespannter Streckenspannung kann die Kontrollersteuerung ebenfalls verwendet werden, da sie nur die Ströme auf der Niederspannungsseite beeinflußt. Abb. 174 zeigt das Schaltungsprinzip einer HochspannungsausrĂŒstung mit 2 Repulsionsmotoren. Auf der Hochspannungsseite des Leistungstransformators wird nicht reguliert. Die Niederspannungsseite desselben besitzt mehrere Anzapfungen, von denen der Strom durch die Statorwicklung und den Erregertransformator zur Erde geschickt wird. In Reihe liegt noch eine Wendespule des Stators, die bei höheren Tourenzahlen die Kommutierung verbessert. Der Rotor liegt parallel zum Erregertransformator, der 2 Anzapfungen besitzt, durch die die Erregerspannung des Rotors verĂ€ndert wird. Durch Kombinieren der verschiedenen SpannungszufĂŒhrungen vom Leistungstransformator mit der Änderung der Erregerspannung erhĂ€lt man mehrere Stufen, von denen man jedoch nur einen Teil zu benutzen braucht. Diese verschiedenen Schaltungen werden durch den Kontroller direkt veranlaßt.

b) SchĂŒtzensteuerung. WĂ€hrend man durch die Kontrollersteuerung nur einzelne Triebwagen, bzw. einzelne Lokomotiven steuern kann, ermöglicht die SchĂŒtzensteuerung die gleichzeitige Steuerung einer großen Anzahl von Triebwagen oder Lokomotiven von dem vordersten FĂŒhrerstand aus. Zu diesem Zwecke wird der normale Kontroller in mehrere Hilfsapparate aufgelöst, die man SchĂŒtzen (HĂŒpfer) nennt. Sie werden durch einen Steuerstrom betĂ€tigt, der entweder einem getrennten Transformator oder einer Anzapfung des Leistungstransformators entnommen wird. Die Spannung desselben wird gewöhnlich mit 300 Volt gewĂ€hlt. Die einzelnen Schaltungen werden durch einen FĂŒhrerkontroller bewirkt, der lediglich die wenige Ampere betragenden Steuerströme schaltet, daher klein ausfĂ€llt. Nur die Steuerstromkabel werden zwischen den Wagen gekuppelt; den Hochspannungsstrom nimmt sich jeder Wagen getrennt von der Fahrleitung ab.


Abb. 175 gibt ein genaues Schaltungsschema einer HochspannungsausrĂŒstung mit SchĂŒtzensteuerung fĂŒr 4 kompensierte Repulsionsmotoren. Der Hochspannungsstrom, der von den BĂŒgeln abgenommen wird, geht durch eine Drosselspule, die den Blitz abhalten soll, die Hochspannungssicherung, das HochspannungsschĂŒtz (selbstĂ€tiger Ölschalter) und teilt sich von dort durch zwei Trennschalter zu den beiden Leistungstransformatoren; die andere Seite derselben ist geerdet. Ein zweiter Hochspannungskreis zweigt hinter der Drosselspule mit einer zweiten Hochspannungssicherung zu dem Steuerstromtransformator ab, hinter dem er geerdet ist; dieser Kreis geht nicht ĂŒber das HochspannungsschĂŒtz, man hat daher auch bei geöffnetem Ölschalter Steuerstrom, um das HochspannungsschĂŒtz fernbetĂ€tigen zu können, ferner hat man Strom fĂŒr Licht und die Luftpumpe zur VerfĂŒgung. Die beiden Motorstromkreise gehen von den Niederspannungsklemmen der Leistungstransformatoren aus ĂŒber die SchĂŒtzen, Motorsicherungen, Statoren, Erregertransformatoren und wieder ĂŒber SchĂŒtzen zu den Leistungstransformatoren zurĂŒck. Die Erregerstromkreise gehen von den Erregertransformatoren aus ĂŒber die Fahrtwender zu den ErregerbĂŒrsten der Rotoren und von diesen wieder ĂŒber die Fahrtwender zu den Erregertransformatoren zurĂŒck. Der Steuerstromkreis geht vom Steuerstromtransformator ĂŒber den FĂŒhrerkontroller und Wagenausschalter zu den SchĂŒtzen, die er betĂ€tigt. Der Wagenausschalter ermöglicht es, einen Wagen bei Defekten aus einem Zuge elektrisch auszuschalten. Bei den verschiedenen Fahrstellungen wird sowohl die den Motoren von den Leistungstransformatoren als auch die von den Erregertransformatoren zugefĂŒhrte Spannung verĂ€ndert. Auch die Fahrtwender werden durch Steuerstrom vom FĂŒhrerkontroller aus betĂ€tigt. Die Steuerleitungen werden an den beiden Wagenenden zu Kupplungsdosen gefĂŒhrt und durch Kupplungskabel mit jenen der anderen Wagen gekuppelt, so daß es möglich ist, sĂ€mtliche Motoren eines Zuges vom vordersten FĂŒhrerabteil aus zu steuern. Abb. 176 zeigt einen FĂŒhrerkontroller, der nur die Steuerströme schaltet. Abb. 177 zeigt eine Gruppe von SchĂŒtzen. Sie bestehen aus Elektromagneten, die vom Steuerstrom durchflössen werden und dadurch Schalthebel anheben, die in den Motorstromkreisen liegen. Sie besitzen Hilfskontakte, durch die sie so gegeneinander gesperrt sind, daß nur die fĂŒr eine Fahrstellung benötigten SchĂŒtzen gleichzeitig eingeschaltet werden können. Es sei hier bemerkt, daß man die Elektromagnete der SchĂŒtzen auch durch Luftzylinder ersetzen kann, die durch Druckluft betĂ€tigt werden. In diesem Falle werden alle Steuerstromkreise durch Luftleitungen ersetzt, die auch zwischen den einzelnen Wagen gekuppelt werden mĂŒssen. Dieses System ist jedoch nur wenig in Verwendung.


Der Fahrtwender dient dazu, in den Motorstromkreisen jene erforderlichen Umschaltungen vorzunehmen, die einen Wechsel der Drehrichtung der Motoren bedingen. Er besteht aus einer Wippe, die von 2 Elektromagneten durch den Steuerstrom von der Umschaltwalze des FĂŒhrerkontrollers aus eingestellt wird. Die Steuerleitungen bestehen aus einer grĂ¶ĂŸeren Anzahl von DrĂ€hten, die zu Kupplungsdosen gefĂŒhrt werden. Diese werden durch Kupplungskabel, die an beiden Enden Stöpsel besitzen, verbunden. Da es leicht vorkommen kann, daß einzelne Pole einen schlechten Kontakt geben, so verwendet man sie der Sicherheit halber gewöhnlich doppelt. Der Ölschalter, der zum selbsttĂ€tigen Ausschalten des Hochspannungsstromes dient, muß gewöhnlich von Hand aus wieder eingeschaltet werden. Er kann auch so ausgefĂŒhrt werden, daß er durch FernbetĂ€tigung auf elektromagnetischem Wege eingeschaltet wird, er heißt dann HochspannungsschĂŒtz. Die Anordnung der Apparate erfolgt derart, daß sie teilweise im FĂŒhrerabteil und teilweise unter dem Wagenboden untergebracht werden. Im FĂŒhrerabteil befinden sich außer dem FĂŒhrerkontroller die kleinen Schalter, Sicherungen und Instrumente. Die Hochspannung fĂŒhrenden Teile, wie der Ölschalter, Auslöser, Stromwandler, die Hochspannungssicherungen u.s.w. befinden sich gewöhnlich in einem abgeschlossenen Hochspannungsraum, der von den Stromabnehmern mechanisch und durch Luftdruck gesperrt ist, so daß er nur geöffnet werden kann, wenn die BĂŒgel niedergelegt sind. Unter dem Wagenboden am Untergestell werden die Transformatoren, die gewöhnlich als Öltransformatoren ausgebildet sind, die SchĂŒtzen, Fahrtwender und die Luftpumpe angebracht. Die Kabelleitungen mĂŒssen auf sorgfĂ€ltige Weise verlegt werden, weshalb die QuertrĂ€ger des Wagenkastenrahmens nicht direkt unter dem Wagenboden, sondern in einer Entfernung von etwa 8 cm angeordnet werden. Es wird dadurch ermöglicht, die Leitungen auf ihre ganze LĂ€nge unmittelbar am Wagenboden zu befestigen. Zwecks Montage der Leitungen wird dieser mit der Unterseite nach oben auf dem Fußboden der Montagehalle ausgebreitet, so daß mit Leichtigkeit sĂ€mtliche Kabel befestigt und mit Blechschutz versehen werden können. Erst nachher wird der Wagenboden umgedreht und der Wagenkasten aufgesetzt.

Kontinuierliche Regulierung. Die GeschwindigkeitsĂ€nderungen erfolgen bei dieser ganz allmĂ€hlich. Es gehören zu dieser Gruppe von Regulierungen die Potentialreglersteuerung und die Steuerung durch BĂŒrstenverschiebung.

a) Potentialreglersteuerung. Sie ist im Prinzip der Steuerung durch Anzapfungen am Leistungstransformator Ă€hnlich. Sie fĂŒhrt auch den Motoren verschiedene Spannungen zu; diese SpannungsĂ€nderungen geschehen jedoch nicht sprungweise, sondern allmĂ€hlich durch den Potentialregler.


Abb. 178 gibt das Schaltprinzip einer solchen Steuerung fĂŒr einen doppelt gespeisten Motor. P ist der Potentialregler. Der eine Teil der Wicklung besteht aus 2 Spulen, die entweder parallel oder in Serie geschaltet werden können, um einen grĂ¶ĂŸeren Bereich fĂŒr die Regulierung zu erhalten. Der Potentialregler liegt in Serie mit dem Stator und Rotor; durch Drehung wird die dem Motor zugefĂŒhrte Totalspannung geĂ€ndert. Das Schema zeigt außerdem einen Spannungsteiler Sp, der es ermöglicht, das VerhĂ€ltnis der Spannungen am Rotor und Stator zu Ă€ndern. Die Drosselspulen D sind dazu da, um eine Unterbrechung der Leistung beim Oberschalten von einer auf die andere Stufe zu vermeiden. Die BĂŒrsten des Motors können kurz geschlossen werden, so daß er als Repulsionsmotor anlaufen kann.

Die Potentialreglersteuerung hat verschiedene Nachteile. Vor allem hat der Potentialregler ein großes Gewicht und wird zu seiner Drehung bedeutende Kraft benötigt, so daß sie auf mechanische Weise geschehen muß, entweder elektrisch oder durch Druckluft. Es wird aus diesen GrĂŒnden diese Steuerung sehr teuer, außerdem bringt sie aber stĂ€ndige Verluste mit sich, da durch den Potentialregler immer Strom fließt, der Leerlaufsverluste verursacht. Es hat sich ferner herausgestellt, daß eine so feine Regulierung gar nicht erforderlich, daß sie im Gegenteil in den ersten Momenten des Anfahrens nachteilig ist, da die Motoren erst anziehen, wenn der Potentialregler schon weit vorgeschaltet ist. Aus diesen GrĂŒnden ist sie wenig in Verwendung.


b) BĂŒrstenverschiebung. Sie besteht darin, daß die MotorbĂŒrsten durch mechanische Übertragung vom FĂŒhrer aus verschoben werden, wodurch eine Änderung der wirksamen Windungszahl der Motoren und dadurch auch die Änderung der Geschwindigkeit hervorgerufen wird.

Stromabnehmer. Bei Niederspannung können dieselben Stromabnehmer Verwendung finden, wie sie bei Gleichstromstraßenbahnen ĂŒblich sind, d.i. die Rolle und der BĂŒgel. Bei Hochspannung kommt fast ausschließlich der BĂŒgel zur Verwendung, der fĂŒr den einzelnen Fall besonders ausgebildet ist.

Bei einfachen BĂŒgelstromabnehmern ist fĂŒr jede Fahrtrichtung ein getrennter BĂŒgel vorgesehen. Der jeweilig nicht in Benutzung befindliche ist niedergelegt. Der BĂŒgel selbst besteht aus 2 Teilen; der obere trĂ€gt das AluminiumschleifstĂŒck und ist durch ein Gelenk mit dem unteren verbunden. Dadurch wird der obere Teil leicht und sehr beweglich, was von großer Wichtigkeit fĂŒr die Vermeidung von Funkenbildung ist.


Die BĂŒgel werden gewöhnlich durch Druckluft betĂ€tigt. Jeder einzelne BĂŒgel besitzt einen Antriebzylinder, durch den er mit Druckluft hochgehoben und in der Höhe gehalten wird. Die kleinen Bewegungen, die der Stromabnehmer im Lauf auszufĂŒhren hat, werden lediglich von dem ĂŒber dem Gelenk liegenden Teil des BĂŒgels bewirkt und von den Gelenkfedern aufgenommen.


Der sog. Scherenstromabnehmer besteht aus einem Scherengestell, das oben einen kurzen BĂŒgel mit AluminiumschleifstĂŒck beweglich trĂ€gt. Das Scherengestell wird durch einen Druckluftzylinder hochgehalten. Auch hier nimmt die kleinen Bewegungen der obere kleine BĂŒgel auf, der durch Federn an den Fahrdraht gepreßt wird. Beim Umkehren der Fahrtrichtung legt sich der obere BĂŒgel selbsttĂ€tig um. Dies ist ein Vorteil gegen ĂŒber den gewöhnlichen BĂŒgeln, besonders beim Verschieben, da die Stromabnehmer beim Wechsel der Fahrtrichtung nicht umgesteuert zu werden brauchen. Bei höheren Geschwindigkeiten hat sich der Scherenstromabnehmer besser bewĂ€hrt wie der gewöhnliche BĂŒgel. Wenn grĂ¶ĂŸere Ströme abzunehmen sind, so kann man auf eine Schere auch 2 BĂŒgel setzen (Abb. 179).


Abb. 180 zeigt ein Schema der Druckluftleitungen, u. zw. links fĂŒr einen Wagen mit gewöhnlichen BĂŒgelstromabnehmern und rechts fĂŒr einen Wagen mit Scherenstromabnehmern. Die Leitung r ist die BĂŒgelleitung, die durch den Zug hindurchgeht. Von dieser zweigen die Leitungen zu den einzelnen BĂŒgelzylindern ab, in denen sich AbsperrhĂ€hne befinden. Bei den gewöhnlichen BĂŒgeln, die je nach der Fahrtrichtung umgesteuert werden mĂŒssen, ist in die Leitungen ein BĂŒgelsteuerschieber eingeschaltet, der vom Fahrtwender aus betĂ€tigt wird, so daß immer die richtigen BĂŒgel mit der Fahrtrichtung der Motoren ĂŒbereinstimmen.


Bremsen. Elektrische Kurzschlußbremsung, elektromagnetische Bremsen oder Solenoidbremsen, die bei Gleichstrombahnen hĂ€ufig in Verwendung stehen, sind bei Wechselstrombahnen nicht ĂŒblich. Da letztere hauptsĂ€chlich mehr Vollbahncharakter haben, so werden im allgemeinen die bei diesen Bahnen ĂŒblichen Luftdruck-, bzw. Luftsaugebremsen verwendet. Die Druckluft, bzw. das Vakuum, wird durch eine elektrisch angetriebene Luftpumpe erzeugt. Der Motor hierfĂŒr wird ohne Anlaßvorrichtung selbsttĂ€tig eingeschaltet.


Er wird gewöhnlich mit 300 Volt vom Leistungstransformator oder vom Steuerstromtransformator gespeist. Das Arbeiten des Motors wird durch einen Druckregler geregelt, der den Motor selbsttĂ€tig ein- oder ausschaltet, wenn der Luftdruck unter ein gewisses Maß gesunken, bzw. ĂŒber ein bestimmtes Maß gestiegen ist. Seine Wirksamkeit beruht auf dem EinrĂŒcken einer vom Luftdruck selbst gespannten Gummischeibe. Bei lĂ€ngeren ZĂŒgen ist es vorteilhaft, die Pumpen aller Wagen parallel zu schalten. Zu diesem Zwecke geht der Pumpenstromkreis ĂŒber ein PumpenschĂŒtz, das mit einer Steuerstromleitung in Verbindung steht, die durch den ganzen Zug geht. Durch die PumpenschĂŒtze werden die Pumpensteuerstromkreise sĂ€mtlicher Wagen, gemĂ€ĂŸ dem Arbeiten des Druckreglers des ersten Wagens, betĂ€tigt. Abb. 180 zeigt die Luftleitungen und Apparate fĂŒr eine Druckluftbremse.


Beleuchtung. Die Beleuchtung der Triebfahrzeuge erfolgt gewöhnlich mit einer Spannung von 300 Volt entweder vom Leistungs- oder Steuerstromtransformator aus. Es werden 4–5 GlĂŒhlampen in den einzelnen Kreisen hintereinander geschaltet. Legt man Wert auf gute Beleuchtung, so schaltet man hinter 4 Lampen in jedem Stromkreise einen Eisenwiderstand in GlĂŒhlampenform, der dazu dient, die Spannung an den GlĂŒhlampen auf möglichst gleicher Höhe zu erhalten und so auch Schwankungen in der LichtstĂ€rke auf ein geringes Maß zu begrenzen.

Die Tafeln III und IV zeigen Beispiele von elektrischen Lokomotiven fĂŒr einphasigen Wechselstrom.


Abb. 1, Tafel III, zeigt die Einphasen-Wechselstromlokomotive fĂŒr SchnellzĂŒge der preuß. Staatsbahnen (Linie Dessau-Bitterfeld). Die Achsanordnung ist 2-B-1. Die von den Deutschen Siemens-Schuckert-Werken gebaute Lokomotive wird mit Einphasenwechselstrom von 10.000 Volt und 15 Perioden betrieben, soll aber spĂ€ter fĂŒr 15.000 Volt und 162/3 Perioden umgebaut werden.

Die Lokomotive ist imstande, einen Zug von 240 t auf der Horizontalen mit einer Geschwindigkeit von 100 km/St. zu fördern. Die Höchstgeschwindigkeit ist 110 km; die Zugkraft betrĂ€gt am Triebradumfang gemessen, beim Anfahren 7000 kg. Die unsymmetrische Anordnung der Achsen bedingt ein Wenden der Lokomotive in den Endstationen, wenn ZĂŒge mit hoher Geschwindigkeit gefördert werden sollen. Bei ZĂŒgen mit kleinerer Fahrgeschwindigkeit kann dies entfallen.

Abb. 2, Tafel III, zeigt die derzeit bei der A. E. G. Union El.-Gesellsch. im Bau befindliche 1-B-1 Personenzuglokomotive der Wien-Preßburger-Bahn. Diese Lokomotive wird fĂŒr Einphasenwechselstrom von 15.000 Volt und 162/3 Perioden gebaut und kann einen Zug von 160 t auf der Horizontalen mit 65 km/St. fördern. Die Höchstgeschwindigkeit betrĂ€gt 70 km/St. Das Dienstgewicht der Lokomotive betrĂ€gt 54 t.

Abb. 1–6 auf Tafel IV zeigen die von der Maschinenfabrik Örlikon und der Schweizer Lokomotiv- und Maschinenfabrik Winterthur gebaute Einphasen-Wechselstromlokomotive der Loetschberg-Bahn (nĂ€here Angaben vgl. die Tafel).


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Dietl.


C. Verwendung von dreiphasigem Wechselstrom (Drehstrom).

Die erste praktische Anwendung des Drehstromes fĂŒr Traktionszwecke fand auf der Straßenbahn in Lugano (Schweiz) statt. Bestimmend fĂŒr die Wahl dieser fĂŒr Traktionszwecke bis damals nirgends verwendeten Stromart war der Umstand, daß damit die bei Gleichstrombahnen schon zu jener Zeit unangenehm bemerkten, durch die vagabundierenden Ströme hervorgerufenen Korrosionserscheinungen beseitigt werden konnten.

Kurz darauf (1897) erfolgte die Einrichtung der Strecke Stanstadt-Engelberg fĂŒr elektrischen Betrieb mit Dreiphasenstrom, wobei schon festgestellt wurde, daß der Dreiphasenmotor bei Talfahrten von selbst als Generator wirkt, indem er den Zug auf konstanter Geschwindigkeit erhĂ€lt und die potentiale Energie desselben in elektrische umgewandelt der Linie zurĂŒckgibt. Die auf diesem Wege rĂŒckgewonnene Energie kann zur Speisung gleichzeitig fahrender ZĂŒge sowie zur Deckung der Leerlaufverluste verwendet werden. Übersteigt aber die zurĂŒckgewonnene Energie diese Verluste und ist kein gleichzeitig fahrender Zug auf der Strecke, der diese Energie aufnehmen wĂŒrde, so könnte hierdurch eine gefĂ€hrliche Beschleunigung der Generatorengruppe in der Zentrale verursacht werden. Um dies hintanzuhalten wurde schon bei dieser Bahn ein Wasserwiderstand in der Zentrale aufgestellt, der dazu diente, die ĂŒberflĂŒssige rĂŒckgewonnene Energie talfahrender ZĂŒge zu vernichten. Ausschlaggebend fĂŒr die Wahl des Dreiphasenstromsystems auf der genannten Strecke war deren fĂŒr damalige VerhĂ€ltnisse betrĂ€chtliche LĂ€nge (22 km).

Außer dieser Bahn wurde seitens der Firma Brown-Boveri im Jahre 1898 noch die Elektrisierung der Jungfraubahn und der Gornergratbahn in der Schweiz durchgefĂŒhrt. Beide Bahnen werden mit Drehstrom von 500 Volt und 38, bzw. 40 Perioden gespeist.

Die erste eigentliche Verwendung des Drehstromes fĂŒr Vollbahntraktion fand bei der italienischen Valtellinabahn (Veltlinbahn) (Lecco-Colico-Sondrio-Chiavenna) statt.

Die italienische Regierung hatte in Anbetracht der Kohlenarmut des Landes die zwei großen Eisenbahngesellschaften Italiens, die damals den Betrieb der Staatsbahnen fĂŒhrten, beauftragt, Versuche in grĂ¶ĂŸerem Umfange mit elektrischer Traktion zu machen, wobei als Zweck dieser Versuche der Ersatz der Dampflokomotiven durch elektrische Fahrbetriebsmittel ins Auge gefaßt wurde. Auf Grund der hierauf von der Verwaltung der italienischen SĂŒdbahn-Gesellschaft im Vereine mit der Firma Ganz & Comp., hinsichtlich der Elektrisierung der Veltlinbahn gepflogenen Studien, wurden dieser Firma im Jahre 1898 die bezĂŒglichen Herstellungen nach den von Koloman v. KandĂł ausgearbeiteten PlĂ€nen ĂŒbertragen.

Der Betrieb wurde im September 1902 aufgenommen und ist seit diesem Zeitpunkte nicht unterbrochen worden.

Gleichzeitig mit der AusfĂŒhrung der Veltlinbahn hat die Firma Ganz & Comp, in der k. u. k. Munitionsfabrik bei Wöllersdorf (Niederösterreich) eine kleine (2 km lange) Schleppbahn ganz nach dem in Italien verwendeten System eingerichtet.

Auch die Firma Brown-Boveri setzte ihre Arbeiten auf dem Gebiet der Drehstrombahnen fort, indem sie im Jahre 1899 die Strecke Burgdorf-Thun (Schweiz) fĂŒr elektrischen Betrieb mit Dreiphasenstrom von 750 Volt Spannung einrichtete.

Nach diesem Zeitpunkte ist in der Entwicklung der Drehstromtraktion ein gewisser Stillstand zu verzeichnen, der darin begrĂŒndet sein dĂŒrfte, daß nunmehr auch der inzwischen vervollkommnete Einphasenmotor als Traktionsmotor fĂŒr Eisenbahnbetriebszwecke in Wettbewerb trat. Von da an beginnt der Wettbewerb zwischen den beiden Systemen, der wohl die Verbreitung der elektrischen Vollbahntraktion verzögerte, aber jedenfalls zur technischen Vervollkommnung beider Systeme so wesentlich beitrug, daß nach der dermaligen Ausbildung jedes derselben Anspruch auf betriebssichere Verwendbarkeit fĂŒr Eisenbahntraktionszwecke erheben kann und daher auch jetzt wie in Hinkunft, nach den in jedem einzelnen Falle gegeneinander abzuschĂ€tzenden Vor- und Nachteilen das Feld seiner Anwendbarkeit finden wird.

Der nĂ€chste Fortschritt auf dem Gebiet der Drehstromtraktion ist auf der Simplontunnel- (Brig-Iselle-) strecke zu verzeichnen, deren Betrieb elektrisch eingerichtet werden mußte, da die LĂŒftung des Tunnels bei Dampfbetrieb große Schwierigkeiten bereitet hĂ€tte. Die Eröffnung dieses Betriebes, dessen Einrichtung der Firma Brown-Boveri ĂŒbertragen wurde, erfolgte im Juni 1906.

Bald darauf schritt die italienische Staatseisenbahnverwaltung an die weitere Fortsetzung der Elektrisierungsaktion und eröffnete im Jahre 1910 den elektrischen Betrieb im Giovi-Tunnel nĂ€chst Genua. Die Arbeiten wurden von der italienischen Westinghouse Gesellschaft unter der Leitung Koloman von KandĂłs ausgefĂŒhrt und ist diese Anlage derzeit die grĂ¶ĂŸte und modernste Drehstromtraktionsanlage der Welt.

In Amerika wurde erst im Jahre 1909 die erste und einzige Drehstrombahn eröffnet. Diese bildet eine Teilstrecke der Great Northern Ry Co. und fĂŒhrt den Namen »Cascade Division«.

Die Drehstrombahnen Europas werden vorwiegend mit Dreiphasenstrom von 3000 Volt Spannung und 15 Perioden betrieben; diese Spannungs- und Periodenzahlen bilden charakteristische Merkmale des Systems.

Die Wahl der Fahrdrahtspannung ist unter der Voraussetzung, daß auf den Fahrzeugen kein (das Gewicht derselben erhöhender) Leistungstransformator untergebracht werden soll, durch die geforderte LeistungsfĂ€higkeit der Lokomotive gegeben. Von diesem Standpunkte ausgehend, hĂ€ngt die Fahrdrahtspannung von jener StromstĂ€rke ab, die bei der heute geforderten grĂ¶ĂŸten Leistung einer Lokomotive noch mit Sicherheit vom Fahrdraht abgenommen werden kann. Diese StromstĂ€rke betrĂ€gt erfahrungsgemĂ€ĂŸ 200–250 AmpĂšre pro Stromabnehmer. Eine Lokomotive mit zwei Stromabnehmern kann also mit Sicherheit 400 AmpĂšre von der Fahrleitung abnehmen, was bei 3000 Volt Spannung einer effektiven Leistung von rund 2500 PS. entspricht. Bei einer zulĂ€ssigen Inanspruchnahme der Zughaken der Fahrzeuge von 10 t und unter Annahme der ĂŒblichen Geschwindigkeiten, ist diese Leistung fĂŒr eine Lokomotive in Europa noch fĂŒr lange Zeit genĂŒgend. Es wĂ€re also nicht zweckmĂ€ĂŸig, die Fahrdrahtspannung aus diesem Grunde zu erhöhen, zumal auch die spezifische Leistung der Motoren (PS. f. d. kg Gewicht) mit der Erhöhung der Spannung abnimmt. Eine wesentliche Erhöhung der Fahrdrahtspannung wĂŒrde, abgesehen von der schwierigen Isolierung der Leitungsanlage und der Fahrzeuge, kein anderes Ergebnis haben, als daß die Entfernung der Transformatorunterstationen grĂ¶ĂŸer gewĂ€hlt werden könnte. Nachdem aber bei jeder Unterstation die Arbeitslinie durch Sektionsisolatoren getrennt wird, wĂŒrden hierbei die voneinander unabhĂ€ngig abschaltbaren Teilstrecken grĂ¶ĂŸer ausfallen, was bei allfĂ€lligen Leitungsfehlern das Abschalten grĂ¶ĂŸerer Strecken bedingt und somit jede Betriebsstörung auf einer grĂ¶ĂŸeren StreckenlĂ€nge fĂŒhlbar wird.

Der Hauptvorteil der Drehstromlokomotiven ist deren geringes spezifisches Gewicht; dieser Vorteil darf ohne besondere GrĂŒnde nicht preisgegeben werden.

Die zweite charakteristische Eigenschaft dieses Systems ist die Wahl der Frequenzzahl des Betriebsstromes mit 15 Perioden i. d. Sekunde. Sie wurde hauptsĂ€chlich darum so nieder gewĂ€hlt, weil bei dieser Periodenzahl die Motoren anstandslos in Kaskade geschaltet werden können, was bei höherer Periodenzahl schon Schwierigkeiten verursacht. Ferner können fĂŒr diese Periodenzahl Motoren gebaut werden, deren Umdrehungszahl gleich der der TriebrĂ€der ist, somit eine ZahnradĂŒbersetzung vermieden werden kann, was bei Leistungen von 1500 bis 2000 PS. von großer Wichtigkeit ist. Ein weiterer großer Vorteil der niedrigen Periodenzahl ist der hohe Wert des Leistungsfaktors (cos φ), der bei Vollast 95–96% erreicht.

Die bisherigen Erfahrungen auf den italienischen Bahnen haben die Richtigkeit dieser Voraussetzungen bewiesen. Die italienische Regierung hat daher dieses System auch der weiteren Elektrisierung ihrer Bahnen zugrunde gelegt.

Eine nĂŒtzliche EigentĂŒmlichkeit dieses Bahnbetriebssystems liegt in der Einfachheit, mit der sich hierbei StromrĂŒckgewinnung (Rekuperation) erreichen lĂ€ĂŸt.

Die Lokomotive bremst wĂ€hrend des Anhaltens durch entsprechende Schaltung der Motoren elektrisch den Zug bis zur halben Geschwindigkeit (ohne Beihilfe der mechanischen Bremse) ab, indem sie diekinetische Energie des Zuges, die der Differenz zwischen der tatsĂ€chlichen und halben Geschwindigkeit entspricht, in Form von elektrischem Strom, abzĂŒglich der elektrischen Verluste im Wasserrheostat und in den Motoren, an die Linie zurĂŒckgibt. Ist nun auf diese Weise die halbe Geschwindigkeit erreicht, wird der Strom ausgeschaltet und der Zug mittels der mechanischen Bremse zum Stehen gebracht.

Derselben Erscheinung der StromrĂŒckgabe begegnen wir bei jeder Talfahrt, wenn die Neigung der Linie in ‰ ausgedrĂŒckt, grĂ¶ĂŸer ist als der Zugwiderstand in kg f. d. t Zuggewicht. Ein gewöhnlicher Zug wĂŒrde in diesem Falle seine Geschwindigkeit beschleunigen, und um dies zu verhindern, mĂŒssen die Bremsen angezogen werden. Hier verhĂ€lt es sich anders. Die Geschwindigkeit des talfahrenden Zuges bleibt bis auf einige Prozente konstant und der Überschuß an Energie, der sonst durch die Bremsung zwischen den Radreifen und Bremsklötzen vernichtet werden muß, wird in Form elektrischer Energie der Linie zurĂŒckgegeben. Diese zurĂŒckgegebene Energie kommt nun der elektrischen Zentrale zu Hilfe und vermindert somit hier die zu erzeugende Anzahl von Kilowattstunden. Die Möglichkeit der RĂŒckgewinnung (Rekuperation) eines Teiles der verwendeten Kraft hat sich als eine hervorragende Eigenschaft des Drehstromsystems beim Betrieb der Giovi-Linie, die 36‰ GefĂ€lle hat, seit einem Jahr zur vollen Zufriedenheit bewĂ€hrt.

Die Speisung der Motoren der Lokomotive erfolgt in nachstehend angefĂŒhrter Weise.

Der aus der Fahrleitung entnommene Strom gelangt durch den Stromabnehmer in die Lokomotive, woselbst sich der Stromkreis in der PrimĂ€rwickelung der Lokomotivmotoren schließt.

Der in dem rotierenden Teil der Motoren induzierte Strom, der gewöhnlich eine Spannung von 400 bis 500 Volt hat, wird beim Anfahren durch KohlenbĂŒrsten von den Schleifringen abgenommen und dem Wasserrheostat zugefĂŒhrt, der allmĂ€hlich abgeschaltet wird. Beim Erreichen der synchronen Geschwindigkeit wirkt automatisch ein Kurzschließapparat, der die drei Schleifringe kurz schließt und somit den Wasserrheostat ausschaltet.

Bei Kaskadenschaltung wird der niedrig gespannte induzierte Strom des Rotors vom ersten Motor nicht dem Wasserrheostat, sondern dem primĂ€ren Teil des zweiten Motors zugefĂŒhrt, wo sich der Stromkreis schließt. Der induzierte Strom vom zweiten Motor wird aber in Ă€hnlicher Weise wie frĂŒher beschrieben, dem Wasserrheostat zugefĂŒhrt. Bei dieser Schaltungsweise wird die synchrone Geschwindigkeit der beiden Motoren schon frĂŒher erreicht, u. zw. wenn die Polzahl der beiden Motoren gleich groß ist, bei der HĂ€lfte der synchronen Geschwindigkeit der Parallelschaltung. Ist die Polzahl der Motoren verschieden, so entspricht die synchrone Geschwindigkeit der Kaskadenschaltung jener Umdrehungsanzahl, die die Periodenzahl und die Summe der Polzahl beider Motoren ergibt.

Auf diese Weise können verschiedene Geschwindigkeitsstufen erreicht werden. SÀmtliche Schaltungen des PrimÀr- und SekundÀrstromes werden pneumatisch oder elektropneumatisch verrichtet.

Zur Herstellung der hierzu benötigten komprimierten Luft ist jede Lokomotive mit einem oder zwei elektrisch betriebenen Luftkompressoren versehen, die auch die zur BetĂ€tigung der Westinghouse-Bremsen nötige komprimierte Luft liefern. Der Strom fĂŒr die Motoren der Luftkompressoren sowie fĂŒr die Beleuchtung der Lokomotive, endlich fĂŒr die BetĂ€tigung der Relais des erwĂ€hnten Kontrollsystems wird von den sekundĂ€ren Klemmen eines kleinen Transformators entnommen, dessen PrimĂ€rklemmen mit der Luftleitung in Verbindung stehen.

Die Bauart der fĂŒr Drehstrom eingerichteten Triebfahrzeuge ist am ĂŒbersichtlichsten aus der Betrachtung der bisher ausgefĂŒhrten Typen zu ersehen.


a) Veltlinbahn (Valtellinabahn). Die Triebfahrzeuge der Veltlinbahn bestehen aus 10 Motorwagen und 9 Lokomotiven dreier verschiedener Konstruktionen.

Nachdem Motorwagen bei den heutigen Erfahrungen fĂŒr Vollbahnzwecke im allgemeinen nicht mehr verwendet werden, sei hier nur kurz erwĂ€hnt, daß die vierachsigen Wagen mit vier direkt gekuppelten Dreiphasenmotoren versehen sind, von denen 2 als PrimĂ€rmotoren fĂŒr 3000 Volt Spannung und 2 als Niederspannungsmotoren gewickelt sind. Letztere werden nur bei Kaskadenschaltung verwendet. Die Leistung eines Motorwagens betrĂ€gt rund 500 PS. und das Gewicht der gesamten elektrischen AusrĂŒstung 21∙5 t. Es entfallen somit etwa 43 kg auf eine Pferdekraft.

Apparate, Kontrollsystem und Sicherheitsvorkehrungen sind Àhnlich wie bei den spÀter beschriebenen Giovi-Lokomotiven ausgebildet.

Die Stromabnehmerapparate sind eine Kombination von Rolle und BĂŒgel. Sie bestehen aus zwei Kupferzylindern von je 80 mm Durchmesser und 650 mm LĂ€nge, die auf einer LĂ€ngsachse aus Holz montiert sind. Die Zylinder drehen sich in isolierten Kugellagern, der Strom wird von ringförmigen Kohlenkontakten den die Rolle tragenden Mannesmannröhren zugefĂŒhrt. Das Heben und Senken der Stromabnehmer geschieht durch komprimierte Luft.

Die rollende BerĂŒhrung zwischen Stromabnehmer und Arbeitsdraht ist besonders bei hohen Geschwindigkeiten von großer Bedeutung, weil die Lebensdauer der Arbeitsleitung dadurch bedeutend erhöht wird. Eine Rolle oder Walze kann bis 20.000 km Fahrt zurĂŒcklegen.

Die Motorwagen sind mit gewöhnlichen Westinghouse-Bremsen versehen, zu deren Speisung die komprimierte Luft von einem kleinen Motorkompressor geliefert wird.

Die Lokomotiven erster Lieferung haben 4 direkt gekuppelte Dreiphasenmotoren von je 225 PS. Leistung. Alle 4 Motoren sind fĂŒr Hochspannung gewickelt, ohne BenĂŒtzung der Kaskadenschaltung. Diese Lokomotiven können mithin nur mit einer Geschwindigkeit fahren, die hier 30 km in der Stunde betrĂ€gt.

Das Gewicht der gesamten elektrischen AusrĂŒstung betrĂ€gt ca. 26 t. Bei 900 PS. effektiver Leistung entfallen somit etwa 30 kg pro Pferdekraft.

Die elektrische Einrichtung und Bremsen sowie Sicherheitsvorkehrungen sind in Àhnlicher, wenn auch weniger vollstÀndigen Form angewendet, wie bei den spÀter beschriebenen Giovi-Lokomotiven.

Die Lokomotiven zweiter Lieferung (siehe Taf. V. Abb. 1 u. 2.) unterscheiden sich von jenen der ersten AusfĂŒhrung dadurch, daß die Motoren die Triebachsen nicht direkt antreiben, sondern in den Lokomotivrahmen eingebaut sind und den Antrieb der zwei gekuppelten Achsen mittels Trieb- und Kuppelstangen bewirken.

Diese Lokomotiven haben 5 Achsen, von denen 3 Triebachsen und 2 Laufachsen sind. Jede Lokomotive besitzt 2 Doppelmotoren von je 400/600 PS. Leistung.

Diese Doppelmotoren sind in je einem gemeinsamen GehĂ€use untergebracht und bestehen aus 2 separaten Motoren, von denen der eine fĂŒr Hochspannung, der zweite fĂŒr Niederspannung gewickelt ist. Durch Kaskaden- und Parallelschaltung der Motoren können bei einem Triebraddurchmesser von 1500 mm Stundengeschwindigkeiten von 32, beziehungsweise 64 km i. d. Stunde erreicht werden. Das Gewicht der gesamten elektrischen AusrĂŒstung betrĂ€gt 33 t, somit entfallen bei 1200 PS. Leistung etwa 27 kg auf eine Pferdekraft.

Da die Anwendung der Kaskadenschaltung nur durch Verwendung separater Niederspannungsmotoren möglich ist, mĂŒssen bei Parallelschaltung die Niederspannungsmotoren ausgeschaltet und als tote Last mitgefĂŒhrt werden. Das Gewicht der elektrischen AusrĂŒstung ist somit nicht völlig ausgenĂŒtzt.

Bei den Lokomotiven dritter Lieferung wurde dieser Nachteil teilweise beseitigt. Diese Lokomotiven besitzen nur 2 Hochspannungsmotoren, von denen der eine 8 Pole, der zweite 12 Pole besitzt. Die Ursache dieser Verschiedenheit bestand in der Forderung, die Lokomotiven fĂŒr 3 verschiedene Geschwindigkeiten, u. zw. fĂŒr 27, 42 und 64 km i. d. Stunde zu konstruieren.

Um die Hochspannungsmotoren fĂŒr Kaskadenschaltung verwendbar zu machen, mußte der Stator eines derselben fĂŒr Niederspannung umschaltbar gebaut werden. Dies wurde dadurch erreicht, daß die Hochspannungswicklung des 12poligen Motors pro Phase drei Wicklungsgruppen erhĂ€lt, deren Enden vom Motor in einen Kontroller herausgefĂŒhrt werden. Wenn der Stator fĂŒr 3000 Volt benĂŒtzt wird, werden die drei Gruppen pro Phase in Reihe, die 3 Phasen in Stern geschaltet. Bei Kaskadenschaltung sind die drei Gruppen parallel, die drei Phasen in Dreieck geschaltet, so daß sich die Anfangsspannung im VerhĂ€ltnis von


Elektrische Eisenbahnen

erniedrigt.

Bei 64 km Geschwindigkeit ist nur der 8polige, bei 42 km der 12polige Motor allein eingeschaltet, wĂ€hrend in Kaskadenschaltung die beiden Motoren zusammenarbeiten. Es ist ĂŒbrigens zu bemerken, daß diese Lokomotiven jetzt fĂŒr nur 2 Geschwindigkeiten umgebaut werden, da es sich nach 6jĂ€hrigem Betriebe herausstellte, daß die Lokomotiven mit 3 Geschwindigkeitsgruppen jenen gegenĂŒber, die mit nur 2 Geschwindigkeiten fahren können, keinen wesentlichen Vorteil haben.

Die LeistungsfĂ€higkeit dieser Maschinen betrug in ihrer ursprĂŒnglichen Konstruktion 1500 PS. Das Eigengewicht der elektrischen AusrĂŒstung betrug 30∙5 t, mithin entfallen auf eine Pferdekraft etwa 20 kg.

b) Simplontunnelbahn. Die Lokomotiven der Simplonbahn (zwischen Brig und Iselle), die von der Schweizer Firma Brown-Boveri & Cie. geliefert wurden, sind zweifacher Bauart.

Die Àltere Bauart, die im Jahre 1907 geliefert wurde, besitzt 5 Achsen, von denen drei gekuppelt sind und zwei als Laufachsen dienen. Die zwei in den Lokomotivrahmen gelagerten Drehstrommotoren treiben die mittlere Achse mit um 90° verstellten Kurbeln an; die beiden andern Achsen sind mit ersterer durch Kuppelstangen verbunden.

WĂ€hrend bei den Lokomotiven der Valtellinabahn die Geschwindigkeitsregelung durch Kaskadenschaltung geschieht, wird hier zum gleichen Zweck Polumschaltung benĂŒtzt.

Die Motoren arbeiten bei kleiner Geschwindigkeit (35 km i. d Stunde) mit 16 Polen und 112 Umdrehungen, bei großer Geschwindigkeit (70 km i. d. Stunde) mit 8 Polen und 224 Umdrehungen i. d. Minute.

Die Schaltungen im Hochspannungsstromkreis, d.i. die Polumschaltung und Reversierschaltung, geschehen auf pneumatischem Wege, hingegen diejenigen im Rotorstromkreise mittels Handschalter.

Die normale Leistung der beiden Motoren betrĂ€gt 900 PS. effektiv, doch können dieselben momentan auch auf 2000 PS. effektiv ĂŒberlastet werden.

Das Eigengewicht der elektrischen AusrĂŒstung betrĂ€gt 28 t. Es entfallen somit 31∙1 kg auf eine normale Pferdekraft und 14 kg PS. bei Überlastung.

Die im Betriebe mit dieser Bauart gesammelten Erfahrungen fĂŒhrten zu wesentlichen KonstruktionsĂ€nderungen beim Bau der zweiten Lokomotivtype. Diese Lokomotive besteht aus 2 vollkommen symmetrisch gebauten HĂ€lften mit je zwei Triebachsen, die von je einem Elektromotor angetrieben werden. Laufachsen sind nicht verwendet, so daß das ganze Eigengewicht als AdhĂ€sionsgewicht ausgenĂŒtzt wird.

Die Motoren sind im Gegensatze zu den frĂŒheren ohne Schleifringe als Kurzschlußmotoren ausgebildet. Jeder Motor hat im Stator zwei verschiedene Wickelungen. Die eine kann fĂŒr 16 und 8 Pole, die andere fĂŒr 12 und 6 Pole benĂŒtzt werden, wobei die schon frĂŒher erwĂ€hnte Polumschaltung zur Anwendung gelangt. Es können somit 4 Geschwindigkeitsstufen erreicht werden, u. zw.:


26 km 35 km 52 kmund 70 km mit
16 Polen12 Polen8 Polenund6 Polen.

Um die bei Kurzschlußmotoren beim Anfahren unvermeidlich auftretenden großen StromstĂ¶ĂŸe zu vermindern, wird ein Reduktionstransformator angewendet, mittels dem die vom Fahrdraht abgenommene Spannung von 3000 Volt bis auf 1000 Volt vermindert werden kann. Das Anfahren geschieht mit dieser verminderten Spannung, die stufenweise – beim Anwachsen der Geschwindigkeit – bis auf 3000 Volt erhöht wird.

Das Gewicht der gesamten elektrischen AusrĂŒstung bei dieser Lokomotivtype betrĂ€gt rund 35 t.

Die Stundenleistung betrÀgt bei den verschiedenen Geschwindigkeiten:


26 km 35 km 52 kmund 70 km
1100 PS.1300 PS.1500 PS.und1700 PS.

Das spezifische Gewicht der elektrischen AusrĂŒstung betrĂ€gt bei der höchsten Leistung (1700 PS.) 20∙6 kg fĂŒr die effektive Pferdekraft.

Der elektrische Zugförderungsdienst auf der Simplontunnelstrecke wird mit den 4 Lokomotiven seit 1906 anstandslos abgewickelt. Der Energieverbrauch im Tunnel betrĂ€gt 33–37 Wattstunden f. d. Tonnenkilometer, was bei dem großen Zugwiderstand als gĂŒnstig zu bezeichnen ist. Es soll nebstbei erwĂ€hnt werden, daß der spezifische Zugwiderstand im Tunnel entgegen der kĂŒnstlichen Ventilation auf 12 kg f. d. t steigt.

c) Giovi-Linie bei Genua. Die Lokomotivtype fĂŒr diese Linie (Abb. 181), die auch fĂŒr den elektrischen Betrieb im Mont Cenis-(Frejus-)Tunnel Verwendung finden wird, hat fĂŒnf gekuppelte Achsen. Eine Kuppelstange verbindet die Kurbelzapfen der beiden Motoren und nimmt in einem Schlitz den Kurbelzapfen der mittleren Achse auf, wogegen die vier anderen Achsen in der ĂŒblichen Weise durch Kuppelstangen verbunden sind. Die im Lokomotivrahmen gelagerten Motoren haben eine doppelte Lagerung; die inneren Lager haben ausschließlich dafĂŒr zu sorgen, daß der umlaufende und feststehende Teil gleichachsig bleibt, wogegen erst die Ă€ußeren Lager, die im Rahmen der Lokomotive eingebaut sind, das Gewicht des LĂ€ufers tragen und die RĂŒckwirkung der SchubstangenkrĂ€fte aufnehmen. Durch die vollstĂ€ndige Entlastung der inneren Lager ist auch deren AbnĂŒtzung praktisch bedeutungslos und somit das Bedenken wegen des verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig kleinen Luftspaltes von 2 mm behoben.

Die LeistungsfĂ€higkeit einer solchen Lokomotive betrĂ€gt 2000 PS. effektiv. Abb. 182 und 183 stellen die Schaulinien beider Motoren (also einer Lokomotive) dar, u. zw. in Parallel- und Kaskadenschaltung. Die Geschwindigkeit betrĂ€gt im ersteren Fall 45, in letzterem 22∙5 km in der Stunde. Das Gesamtgewicht der elektrischen Einrichtung betrĂ€gt etwa 30 t oder etwa 15 kg f. d. Pferdekraft.

Die eigentliche elektrische Einrichtung ist folgendermaßen durchgefĂŒhrt. Der Stromabnehmer hat zwei Hartbronzewalzen, die je auf einem Stahlrohr mit Kugellagern gelagert sind. Diese Stahlrohrachsen der beiden Walzen sind durch ein getrĂ€nktes HolzstĂŒck isolierend verbunden und die Kugellager der Walzen gegen die Stahlrohrachse isoliert. Zum WeiterfĂŒhren des Stromes dienen GraphitbĂŒrsten, die am Ende des Rohres angebracht und durch biegsame Kupferseile mit dem GestĂ€nge verbunden sind. Zur weiteren Stromleitung dient das GestĂ€nge des Abnehmers.

Das AbnehmergestÀnge wird durch eine Feder angehoben, die durch Druckluft gespannt wird. Wird die Luft aus dem auf dem Lokomotivdach liegenden Zylinder herausgelassen, so hört die Spannung der Feder auf und das GestÀnge sinkt infolge seines Eigengewichtes herunter. Ein Glyzerinkatarakt dÀmpft die Bewegungen des GestÀnges.

Die Stromleitung im Inneren der Lokomotivkammer verzweigt sich durch eine Drosselspule in die Leitung zu den Motoren und durch eine andere zum Blitzableiter. Die Stromleitung zu den Motoren fĂŒhrt ĂŒber zwei Ausschalter zu den StĂ€ndern der beiden Motoren, von denen der eine mit einem durch Druckluft betĂ€tigten Schalter zusammengebaut ist. Dieser Schalter dient dazu, die Spulen des StĂ€nders zwecks Kaskadenschaltung in Gruppen parallel oder bei Einzelschaltung der Motoren wieder in Reihen zu schalten. Derselbe Schalter bedient gleichzeitig die sekundĂ€ren Stromkreise der Motoren, u. zw. so, daß bei Einzelschaltung beide Motoren parallel auf den Anlaßwiderstand geschaltet sind, wĂ€hrend bei Kaskadenschaltung der LĂ€ufer des einen Motors mit den unter sich parallel geschalteten Spulen des StĂ€nders des anderen Motors verbunden wird.

Der Anlaßwiderstand besteht im wesentlichen aus zwei GefĂ€ssen: einem unteren WasserbehĂ€lter und einem oberen Raum, in dem die Elektroden des Widerstandes isoliert eingebaut sind. Beim Anlassen wird die FlĂŒssigkeit mittels Druckluft aus dem unteren BehĂ€lter in den Widerstandsraum gehoben. Die aufsteigende FlĂŒssigkeit benetzt mehr und mehr die OberflĂ€che der Elektroden und verringert somit den elektrischen Widerstand zwischen ihnen. Sobald die FlĂŒssigkeit den durch die Konstruktion erlaubten höchsten Spiegel erreicht hat, schließen die metallischen Kontakte die Klemmen untereinander kurz.

Die Motoren der Lokomotive werden durch die elektrisch betĂ€tigte Luftdrucksteuerung von Westinghouse angelassen und geregelt. Der Strom fĂŒr die elektromagnetischen Auslöser wird einem kleinen Transformator, der gleichzeitig den Kompressor und das KreiselgeblĂ€se speist, entnommen.

Die Stromkreise der elektromagnetischen Auslöser sind derart angeordnet, daß zwei oder drei Lokomotiven mittels Steckkuppelungen und eines 6adrigen Kabels verbunden und von irgendeiner der Lokomotiven bedient werden können.

Nicht nur das Einschalten der Druckluftschalter sondern auch das Regeln des Anlaßwiderstandes aller in solcher Vielgliedersteuerung verbundenen Lokomotiven geschieht vom Fahrschalter einer beliebigen der verbundenen Lokomotiven aus, indem ein im Fahrschalter eingebauter kleiner Stilwell-Spannungsregler die elektromotorische Kraft eines durch alle Lokomotiven gehenden Stromkreises der Auslöser betĂ€tigt, und nach Belieben zu regeln erlaubt.

In der Praxis kann es erwĂŒnscht sein, bei BenĂŒtzung mehrerer Lokomotiven die eine mehr als die andere zu beanspruchen. Soll z.B. aus SicherheitsrĂŒcksichten, um den Zughaken nicht zu sehr zu beanspruchen, die Schiebelokomotive stĂ€rker belastet werden, so muß diese relativ schneller zu fahren trachten. Ein solcher Fall ungleicher Fahrgeschwindigkeit tritt auch dann ein, wenn die verbundenen Lokomotiven ungleiche Raddurchmesser haben. Dann erreichen die Motoren der Lokomotiven mit den kleinsten RĂ€dern ihren Synchronismus frĂŒher als die der anderen Lokomotiven, und der Anlasser dieser Lokomotiven wird infolgedessen zuerst kurz geschlossen. Die Motoren mit kurzgeschlossenen SekundĂ€rspulen fungieren aber durch geeignete Anordnung als Regler der Anlasser der anderen Lokomotiven, erlauben das Kurzschließen ihrer Anlasser nicht, und regeln die von diesen aufgenommene StromstĂ€rke auf gleiche Höhe oder im gewĂŒnschten VerhĂ€ltnis zur eigenen StromstĂ€rke. Ahnlich wird die Zugkraft der Lokomotiven in Vielgliedersteuerung bei Talfahrt mit ZurĂŒckgewinnung des Stromes geregelt, mit dem Unterschied, daß sich in diesem Falle der Anlasser der Lokomotive mit dem grĂ¶ĂŸten Raddurchmesser schließt und die Motoren dieser Lokomotive die Regler der anderen werden. Beim Übergang von Talfahrt auf Bergfahrt oder von Bergfahrt auf Talfahrt wird die Regelung selbsttĂ€tig ohne irgendwelche Mitwirkung des FĂŒhrers ĂŒbernommen.

Mit dieser Anordnung wird die bei Drehstrom scheinbar unmögliche willkĂŒrliche Verteilung der Zugkraft tatsĂ€chlich erzielt.

Die Einrichtung der Lokomotive wird durch zwei Kompressoren mit Motoren von je 6 PS., einem KreiselgeblĂ€se mit einem Motor von 2 PS., zwei Transformatoren fĂŒr 3000/100 Volt von je 6 Kilowatt, zwei Spannungsmessern, zwei Strommessern und einem unmittelbar anzeigenden Leistungsmesser vervollstĂ€ndigt.


Es sollen hier noch einige Betriebsergebnisse erwĂ€hnt werden, die auf der Giovi-Linie mit diesen Lokomotiven erzielt und vom italienischen Staatsbahningenieur Calzolari gelegentlich des internationalen elektrischen Kongresses in Turin (10.–17. September 1911) mitgeteilt wurden.

Es sei wiederholt, daß die elektrisierte Giovi-Linie einen außerordentlich regen Verkehr hat und eine Steigung von 36‰ aufweist.

Den bezeichneten Mitteilungen ist zu entnehmen, daß die Lokomotiven bei den Übernahmsproben den gestellten Forderungen nicht nur entsprachen, sondern diese ĂŒbertroffen haben. Im regelmĂ€ĂŸigen Betrieb haben sie sich vorzĂŒglich bewĂ€hrt; die Zugförderung mit zwei und mehreren Lokomotiven geht anstandslos vor sich, und die RĂŒckgewinnung der elektrischen Energie auf den GefĂ€llen wird seit 1. Mai 1911 im normalen Betriebe angewendet.

Der Energieverbrauch betrĂ€gt bei der Giovi-Linie f. d. Tonnenkilometer ohne Rekuperation 100 Wattstunden, in der Zentrale gemessen. Dieser außerordentlich hohe Wert erklĂ€rt sich aus der betrĂ€chtlichen Höhendifferenz von 300 m, die zwischen den beiden Endpunkten der elektrisierten Linie besteht. Berechnet man den Stromverbrauch f. d. virtuellen Tonnenkilometer, so ergibt sich ein Wert von 14∙5 Wattstunden, in der Zentrale gemessen.

Weiters teilt diese Veröffentlichung in bezug auf die Ersparnisse an Brennmaterial, bei Anwendung der Rekuperation, folgendes mit.

In der ersten Betriebsperiode wurden die regelmĂ€ĂŸigen ZĂŒge auf dem GefĂ€lle mit der mechanischen Bremse abgebremst, und die Rekuperation bloß mit VersuchszĂŒgen angewendet, um das Personal eingehend zu schulen.

Nach der mit 1. Mai 1911 erfolgten Anwendung der Rekuperation bei allen fahrplanmĂ€ĂŸigen ZĂŒgen, ergab sich ein Ersparnis von 18–20% an Brennmaterial in der Zentrale gegenĂŒber dem Verbrauch ohne Rekuperation.

Auf Grund dieser gĂŒnstigen Erfahrungen hat die italienische Staatsbahnverwaltung nunmehr beschlossen, den elektrischen Betrieb auf ihren Vollbahnstrecken weiter auszudehnen. HierfĂŒr wurde zunĂ€chst die zweite Strecke der Giovi-Linie (die sogenannte »Succursale«) in Aussicht genommen und wird sich der elektrische Betrieb sonach einerseits von Ponte decimo bis Genua und anderseits von Busalla bis Ronco erstrecken. Da beide Strecken zweigleisig sind, werden demnach zwischen Rivarolo und Ronco 4 Gleise elektrisiert sein.

Die Arbeiten sind im Zuge und ist deren Fertigstellung im Laufe des Jahres 1913 zu erwarten.

Weiters sind fĂŒr elektrischen Betrieb mit Drehstrom noch die Linien:


Mailand – Lecco50 km
Genua – Savona40 km
Turin – Modane40 km
Savona – Ceva45 km

bestimmt, so daß Italien voraussichtlich in kurzer Zeit ein Bahnnetz von etwa 350 km schwersten Verkehres mit Drehstrom elektrisch betreiben wird.

FĂŒr die vorerwĂ€hnten neuen Linien bestellte die Staatsbahnverwaltung bei der italienischen Westinghouse Gesellschaft 45 StĂŒck neue Lokomotiven Type Giovi Ă  2000 PS. und 16 StĂŒck Schnellzugslokomotiven Ă  2500 PS. welch letztere fĂŒr 4 Geschwindigkeiten (37∙5, 50, 75 und 100 km i. d. Stunde) eingerichtet sein werden.

Nach Ablieferung dieser Lokomotiven werden demnach mit den bereits in Betrieb befindlichen 20 StĂŒck Giovi-Lokomotiven zusammen 65 StĂŒck Lokomotiven Ă  2000 PS. = 130.000 PS. und 16 StĂŒck Lokomotiven Ă  2500 PS. = 37.500 PS.d. s. insgesamt 167.000 PS. an modernen elektrischen Lokomotiven in Betrieb stehen.

Literatur: CserhĂĄti, Elektr. Zugbeförderung und die Veltlin-Bahn (Z. d. ung. I. u. A.-V., 1900, Bd. XXII). – Die elektrische Bahn Stanstad-Engelberg (Schwz. Bauztg. 1899, Bd. XXXIII, Nr. 15 u. 16). – Die elektrische Vollbahn Burgdorf-Thun (Schwz. Bauztg. Bd. XXXV). – Koromzay, Les nouvelles locomotives Ă©lectriques de la Valteline (R. GĂ©n. des ch. d. f. et des tramways. Mars 1905). – Valatin, Drehstromlokomotiven mit drei Geschwindigkeitsstufen der italien. Staatsbahnen (E. K. u. B. Heft 6, 1907). – Thoman, Die elektrische F4/4-Lokomotive am Simplon (Ztschr. dt. Ing. 1909, Seite 607). – Hutchinson, The electric System of the Great Northern Railway Co. at Cascade Tunnel (Proc. of the Amer. Inst, of electr. eng. Nr. 11, 1909). – Waterman, Three phase traction. – De Muralt, Heavy traction Problems in electrical engineering (Paper presentend at the 22 d Anunal Convention of the American Institute of Electrical engineers. June 19–23, 1905). – K. v. KandĂł, Neue elektr. GĂŒterzuglokomotive der italien. Staatsbahnen (Ztschr. dt. Ing. Seite 1349). – Calzolari, La trazione monofase e la trazione trifase sulle linee di grande traffico (Int. El.-Kongreß, Turin 1911). – K.v. KandĂł, Gotthardbahn und Giovi-Linie (Schwz. Bauztg. Bd. LX, Nr. 7. u. 8).

Koromzay.


VII. Automobile Triebwagen.


Außer den vorstehend erlĂ€uterten Systemen kommen fĂŒr elektrische Bahntraktion auch die einer Leitungsanlage nicht bedĂŒrftigen automobilen Triebwagen in Betracht. Unter elektrischen Automobilwagen fĂŒr Eisenbahnen versteht man selbstfahrende Wagen, die durch eigene Kraft aus einem mitgefĂŒhrten Energievorrat sich mittels elektrischer KraftĂŒbertragung auf Schienen bewegen. Sie sind demnach automobile Fahrzeuge, die im Gegensatze zu Motorwagen von Fahrleitungen unabhĂ€ngig sind und Ă€hnlich wie Dampflokomotiven vollstĂ€ndige Einheiten darstellen. Sie stehen weder in Wettbewerb mit Dampf- oder elektrischen Lokomotiven, noch auch mit den eigentlichen elektrischen Motorwagen, denn ihr Anwendungsgebiet liegt dort, wo keines der genannten Fahrzeuge wirklich gut geeignet ist.


Sowohl die Dampflokomotive als auch die elektrische Lokomotive werden in erster Linie nur fĂŒr schwere Zugslasten verwendet, aber im Falle schwachen Personenverkehres bei hĂ€ufig zu bietender Fahrgelegenheit wirtschaftlich nicht entsprechend ausgenĂŒtzt.

Zudem erfordert der Betrieb mit elektrischen Lokomotiven oder Motorwagen die Anlage und Instandhaltung von kostspieligen Kraftwerken und Fahrleitungen. Die RentabilitĂ€t solcher Investitionen ist daher an die Voraussetzung eines dichten Zugsverkehres gebunden, der wieder nur bei starker Personenfrequenz begrĂŒndet ist.

Die auf einzelnen Bahnstrecken eingefĂŒhrten Dampftriebwagen haben sich zum Teil nicht bewĂ€hrt. Solche mit kleinen Kesseln genĂŒgen den Anforderungen des Betriebes zumeist nicht, wogegen solche mit großem Kessel besser durch wirkliche Lokomotiven zu ersetzen sind.


Das eigentliche Verwendungsgebiet der Triebwagen besteht in dem Zubringen und Verteilen des Hauptverkehres auf anschließende Nebenstrecken. Die auf solchen Strecken oft notwendige gleichzeitige Abwicklung eines Teiles des Personen- und Frachtenverkehres mit Dampflokomotiven ist hiedurch in keiner Weise behindert.

In Preußen, Ungarn und Nordamerika z.B.2 wurden auf geeigneten Strecken mit elektrischen Automobilwagen gĂŒnstige Ergebnisse erzielt, so daß die Anwendung dieser Fahrzeuge in den letzten Jahren grĂ¶ĂŸere Ausdehnung gefunden hat. Es gibt zwei Haupttypen derartiger Triebwagen, u. zw. a) solche mit Akkumulatorenbetrieb und b) solche mit Verbrennungsmotoren und elektrischer KraftĂŒbertragung.

Zu a): Die Akkumulatorentriebwagen fĂŒhren als Energiequelle Akkumulatorenbatterien mit sich, die unter RĂŒcksichtnahme auf den Fahrplan an geeigneten Punkten der Bahnstrecke aus lokalen Ladestationen gespeist werden, sobald ihr Arbeitsvorrat durch den Betrieb des Wagens erschöpft ist. Oft wird mit der Weiterfahrt des Triebwagens nicht erst bis zur Aufladung der Batterie gewartet, sondern die erschöpfte Batterie auf der Ladestation gegen eine betriebsfĂ€hige umgetauscht.

Der Betrieb mit Akkumulatoren ist infolge des Entfalles von Rauch und motorischen ErschĂŒtterungen hygienisch einwandfrei. Der Betriebsbereich ist jedoch dermalen auf einen Aktionsradius von etwa 50 km bei Hin- und RĂŒckfahrt beschrĂ€nkt.

Außer der umstĂ€ndlichen und relativ kostspieligen Batterieunterhaltung (eine Verbesserung hat der Edison-Akkumulator gebracht) wirkt beim Akkumulatorenbetrieb solcher Fahrzeuge der Umstand nachteilig, daß das betrĂ€chtliche Gewicht der Batterie stets mitgeschleppt werden muß. Hiedurch wird mit RĂŒcksicht auf deren begrenzte ArbeitskapazitĂ€t die Möglichkeit der MitfĂŒhrung von AnhĂ€ngewagen sehr eingeschrĂ€nkt und der Betrieb auf Linien mit starken Steigungen praktisch nicht durchfĂŒhrbar.

FĂŒr mehr oder weniger ebene Strecken jedoch scheinen die Betriebsergebnisse zufriedenstellend zu sein, nachdem die preußischhessische Staatseisenbahnverwaltung bisher etwa 130 Akkumulatorentriebwagen auf solchen Strecken Norddeutschlands in Betrieb hat (BetriebslĂ€nge 4600 km).

Von der Batterie abgesehen, ist die elektrische Einrichtung und der Antriebsmechanismus dieser Triebwagen jener elektrischer Straßenbahnwagen Ă€hnlich. Bei den Wagen der in Abb. 184 dargestellten Bauart sind die Batterien in den geschlossenen Vorbauten des Wagenkastens untergebracht, wobei die grĂ¶ĂŸere Achsenzahl dieses Doppelwagens gewĂ€hlt wurde, um trotz des Batteriegewichtes die RaddrĂŒcke in zulĂ€ssigen Grenzen zu halten.

Die Batterie weist eine Spannung von etwa 310 Volt auf und kann Energie fĂŒr eine Strecke von 100–150 km einfacher FĂ€hrt liefern. Zum Antrieb des Wagens dienen zwei Serienmotoren von je 80 PS. Leistung, die dem Wagen eine Geschwindigkeit von 60 km/St. erteilen können. Die Übersetzung geschieht (wie beim Straßenbahnbetrieb) durch ZahnrĂ€der und die Regulierung an Hand von Strom- und Spannungszeigern durch Serienparallelschaltung mit FeldschwĂ€chung.

Das Wageninnere dieser Bauart hat einen Fassungsraum von 108 Sitz- und StehplÀtzen, wobei der Wagen unbesetzt etwa 60 t wiegt.

Die Beleuchtung durch GlĂŒhlampen wird von einer Zellengruppe der Batterie gespeist, die Heizung hingegen mit Kohlenbriketts vorgenommen.

Die Betriebskosten sollen einschließlich Verzinsung rund 0·5 M. f. d. Wagen-km betragen.


Auf Strecken mit lĂ€ngerer Steigung hat man zwecks EnergierĂŒckgewinnung bei Talfahrt auch versucht, den Automobilwagenantrieb mittels Nebenschlußmotoren zu bewerkstelligen, aber bisher ohne nachhaltigen Erfolg.

Mit dem Akkumulatorentriebwagen ist die Akkumulatorenlokomotive verwandt, indem ihre elektrischen Einrichtungen im wesentlichen einander gleichen (s. auch Abschnitt ĂŒber »Gruben- und Industriebahnen«). Die Akkumulatorenlokomotive hat in Deutschland fĂŒr Verschubzwecke und in England sowie in der Schweiz zum Materialtransport beim Bahnbau Anwendung gefunden.


Zu b): Die AusrĂŒstung der zweiten Art dieser Fahrzeuge, der sog. »Benzin-, Benzol- oder Gasolin-elektrischen Triebwagen« ist von der vorher beschriebenen Bauart wesentlich verschieden. Die bedeutenden Verbesserungen der Explosions-, bzw. Verbrennungsmotoren fĂŒr Benzin, Benzol, Gasolin, Rohöl u.s.w., wie sie mit dem Aufschwunge des Automobilismus Hand in Hand gingen, ließen derartige Motoren als genĂŒgend betriebssicher erscheinen, um Eisenbahnfahrzeuge damit zu betreiben.

Solche Motoren sind aber nicht direkt fĂŒr eine bequeme und genaue Regulierung des Triebwerkes und infolgedessen der Fahrgeschwindigkeit des Vehikels geeignet. Bei Anlauf des Wagens soll ein großes Drehmoment, entsprechend einer großen Zugkraft an den TriebrĂ€dern, entwickelt werden, wĂ€hrend bei voller Fahrt das Drehmoment wegen des Wegfalles der Beschleunigung viel kleiner sein kann, dafĂŒr aber die Tourenzahl um so höher sein soll.

Nachdem dieser Forderung am leichtesten durch elektrische KraftĂŒbertragung und Regelung nach dem Ward-Leonard-System entsprochen werden kann, so stellt die Zusammenstellung von PrimĂ€rmaschine, Generator und Elektromotoren ungeachtet ihrer Vielteiligkeit das geeignete Mittel dar, um trotz gleichmĂ€ĂŸiger Belastung und Tourenzahl der PrimĂ€rmaschine die Umfanggeschwindigkeit und Zugkraft der TriebrĂ€der des Fahrzeuges den Anforderungen des Betriebsdienstes geschmeidig anzupassen.

Diese Anordnung bringt gegenĂŒber Akkumulatorenbetrieb einige wesentliche Vorteile zur Geltung. Das Fahrzeug wird von elektrischen Ladestationen unabhĂ€ngig, besitzt einen nur von der Menge des mitgenommenen Brennstoffes begrenzten Fahrbereich, benötigt keine Ladezeit und erspart die MitfĂŒhrung des betrĂ€chtlichen toten Gewichtes von Akkummulatoren.

Diese Art von Triebwagen gestattet auch ohneweiters einen rationellen Betrieb auf nicht ebenen Strecken.


Die Vereinigten Arad-CsanĂĄder Eisenbahnen in Ungarn waren 1903 unter den ersten, die dieses Betriebsmittel in grĂ¶ĂŸerem Maßstabe und systematisch fĂŒr den Personenverkehr an Stelle des Lokomotivbetriebes, einfĂŒhrten. Durch hĂ€ufigen Verkehr solcher Wagen allein oder mit AnhĂ€ngewagen war diese Bahnverwaltung bei ErmĂ€ĂŸigung der Fahrpreise in der Lage, die Frequenz ihrer Linien seither zu verdoppeln und die Einnahmen nach der damals eingetretenen Stagnation um jĂ€hrlich etwa 12% zu steigern. GegenĂŒber dem Dampfbetrieb haben sich die Ausgaben f. d. Wagen-km auf etwa die HĂ€lfte verringert.


Abb. 185 zeigt den benzinelektrischen Triebwagen der Arad – CsanĂĄder Bahn, Abb. 186 eine amerikanische Bauart eines mit Gasolin betriebenen Motorwagens und Abb. 3 auf Tafel V den Triebwagen der preußischen Staatsbahnen. Letzterer wird mit Benzol betrieben und hat sich in der Praxis sehr bewĂ€hrt.


Erst in allerletzter Zeit hat man auch den Versuch gemacht, den Dieselmotor wegen des billigen und wenig feuergefÀhrlichen Teer- nnd Rohöls zum Antrieb des Generators zu benutzen.


Die PrimĂ€rmaschine samt Generator und die zugehörige elektrische Einrichtung sind meist an einem Ende des im ĂŒbrigen normal gebauten Wagenkastens untergebracht und von diesem feuerfest abgeschlossen. Zur Verminderung der vom Verbrennungsmotor verursachten ErschĂŒtterungen wird zweckmĂ€ĂŸig das Aggregat oft direkt auf einem Laufdrehgestell des Wagens montiert (Abb. 187), wĂ€hrend der Wagenkasten auf dem Drehzapfen aufruht.

Der Verbrennungsmotor besteht aus einem mehrzylindrigen Viertaktmotor (meist der V-Type) mit hoher Tourenzahl (600 bis 800 i. d. M.). Er soll von krĂ€ftiger Bauart sein und gute ZugĂ€nglichkeit aller Teile besitzen. Er erhĂ€lt Hochspannungs- oder BatteriezĂŒndung und eine verlĂ€ĂŸliche Preßschmierung. Bei grĂ¶ĂŸerer Leistung wird diese Maschine statt von Hand vorteilhaft mittels komprimierter Luft aus dem BehĂ€lter der Druckluftbremse angelassen. Man lĂ€ĂŸt dann eine HĂ€lfte der Maschine im Zweitakt an, wĂ€hrend die andere HĂ€lfte sogleich mit Brennstoff gespeist wird. Hierdurch ist ein sicheres Anspringen bei Inbetriebsetzung gewĂ€hrleistet. Der zugehörige Kompressor wird von der Maschine selbst angetrieben. Bei Leerlauf und bei Stillstand des Fahrzeuges wird die Tourenzahl des Verbrennungsmotors selbsttĂ€tig herabgesetzt (auf etwa 200 Touren i. d. Minute), um am Brennstoff zu sparen und die ErschĂŒtterungen zu vermindern.


Die Auspuffleitung der Abgase wird ĂŒber das Dach des Wagens hinausgefĂŒhrt und das KĂŒhlwasser durch ein System von WabenkĂŒhlern geleitet, die entweder durch den natĂŒrlichen Luftzug oder mittels Ventilator gekĂŒhlt werden. Im Winter wird die WĂ€rme des KĂŒhlwassers zur Heizung des Wagens ausgenutzt. Das Brennmaterial des Explosionsmotors ist in einem BehĂ€lter versorgt, der ebenso wie die zugehörigen Speisungsrohre manchmal von einem neutralen Gas (Stickstoff oder KohlensĂ€ure) unter Überdruck in einem UmhĂŒllungsmantel umspĂŒlt ist, um bei Leckwerden ein Austreten des Brennmateriales und damit Feuersgefahr zu verhĂŒten.

FĂŒr den tĂ€glichen vollen Betrieb eines derartigen Wagens auf Strecken mit mittleren VerhĂ€ltnissen sind 200–300 kg Brennstoff nötig3, welche Menge im BehĂ€lter leicht mitgefĂŒhrt werden kann, ohne Unbequemlichkeiten zu verursachen. Man hat tĂ€gliche Fahrleistungen bis 600 km pro Wagen erreicht.

Einer Leistung von 100 PS am Verbrennungsmotor entsprechen gewöhnlich 66 KW am Generator, wĂ€hrend die Stundenleistung der hiezu passenden Antriebsmotoren zusammen etwa 160 PS betrĂ€gt. Das Dienstgewicht des zugehörigen Triebwagens erreicht in Preußen 47 t bei einem Fassungsvermögen von 95 Personen.


Die PrimĂ€rmaschine ist mit einem Gleichstromerzeuger fĂŒr meist 300 Volt Spannung direkt gekuppelt, der eigene oder hĂ€ufig auch fremde Erregung besitzt. Das Aggregat betreibt ferner zwanglĂ€ufig oder durch Kupplung den Kompressor fĂŒr die zum Bremsen und Anlassen nötige. Druckluft, sowie die kleine Erregerdynamo (etwa 2∙5 Kilowatt bei 70 Volt). Diese letztere dient außer zur Erzeugung des Erregerstromes fĂŒr den Generator auch oft zum Betriebe der Beleuchtung und zum Aufladen einer kleinen Hilfsbatterie. Das Prinzip der Regelung der Zugkraft und der Fahrgeschwindigkeit des Wagens beruht darin, daß zum Anlauf des Wagens der Generator eine große StromstĂ€rke bei niederer Spannung erzeugt, was durch ein schwaches Feld des Generators erreicht wird. FĂŒr Vollauf wird das Feld gestĂ€rkt und infolgedessen auch die erzeugte Spannung der Hauptdynamo erhöht, bei gleichzeitiger Abnahme der StromstĂ€rke. Die Regelung geschieht durch WiderstandsĂ€nderung mit dem schwachen Strom des Magnetfeldes, weshalb die Schalteinrichtungen auch nur fĂŒr geringe Ströme zu bemessen sind. Die Regelung dieses Feldstromes kann je nach dem Stande des WagenfĂŒhrers von einem beliebigen Wagenende aus bewerkstelligt werden, wobei Strom-, Spannungs- und Leistungszeiger als Kontrollinstrumente dienen.

Der Strom des Generators speist die eigentlichen Triebmotoren fĂŒr die FahrrĂ€der. Als solche sind meist zwei parallel geschaltete Serienmotoren wie fĂŒr Straßenbahnen verwendet, jedoch oft bloß am zweiten Drehgestell des Wagens montiert. Sie sind staubdicht gekapselt und wie ĂŒblich zur HĂ€lfte federnd aufgehĂ€ngt. Mittels ZahnradĂŒbersetzung treiben sie direkt die TriebrĂ€der an. Aus vorstehender Abb. 188 ist der Schaltplan eines derartigen Triebwagens der preußischen Staatsbahnen ersichtlich.

Die von der Erregerdynamo ladbare kleine Akkumulatorenbatterie dient fĂŒr die Notbeleuchtung; weiters sind eine Druckluft- und Handbremse, Sandstreuung sowie Signalvorrichtungen vorhanden. Die sonstige Ausstattung der Wagen entspricht jener von elektrischen Überlandbahnen.


Man hat bisher mit solchen Wagen in der Ebene Geschwindigkeiten von 100 km in der Stunde mit einem 200 PS-PrimÀrmotor, bzw. von 75 km i. d. Stunde mit einem 125 PS-Aggregat erzielt.


Nach den Erfahrungen mit verschiedenen Wagen dieser Bauart sollen sich die Betriebskosten einschließlich Verzinsung und genĂŒgender Tilgung auf etwa 0∙5 M. f. d. Wagen-km fĂŒr mittlere VerhĂ€ltnisse stellen. Das Fahrpersonal besteht pro Wagen aus einem Maschinisten, bzw. WagenfĂŒhrer und dem Schaffner.

Literatur: E. v. Ziffer, Berichte anlĂ€ĂŸlich der internationalen Straßenbahn- und Kleinbahnkongresse (zuletzt Kristiania 1912, Kongreßbericht, Seite 247–374). – E. v. Sarmezey, Der Personenverkehr der Vereinigten Arad- und Csanader Bahnen (Fachblatt Közmunka, Jahr 1910, Nr. 16). – Über Akkumulatorentriebwagen: E. T. Z., Jahr 1907, S. 791; Z. V. D. E. V., Jahr 1907, S. 1121; Z. V. D. E. V., Jahr 1908, S. 774; Z. V. D. J., Jahr 1909, S. 201. – Über Benzin- und Gasolinelektrische Triebwagen: E.K.B., Jahr 1910, Nr. 14, S. 265; E.K.B., Jahr 1911, S. 318; Z. V. D. E. V., Jahr 1911, S. 1262; Z. V. D. E. V., Jahr 1912, S. 56, 398; El. Railway Journal, Jahr 1910, S. 202: El. Railway Journal, Jahr 1911, S. 163, 497; El. Railway Journal, Jahr 1912, S. 149, 1046.

Slovsa.


VIII. BetriebfĂŒhrung elektrischer Bahnen.


a) Straßenbahnen. Die elektrischen Straßenbahnen sind aus den Pferdebahnen entstanden, als die Entwicklung des Elektromotors es aussichtsreich erscheinen ließ, ihn zum Antrieb von Bahnen zu benutzen und dadurch die Geschwindigkeit und die LeistungsfĂ€higkeit zu erhöhen. Die Reisegeschwindigkeit (mittlere Geschwindigkeit einschließlich der Aufenthalte) betrug bei den Pferdebahnen in der Stunde rund 8 km und wurde durch die EinfĂŒhrung des elektrischen Betriebes auf 12–14 km erhöht. Die reine Fahrgeschwindigkeit ist natĂŒrlich viel grĂ¶ĂŸer (18–35 km in der Stunde) und es wurde dadurch möglich, die Straßenbahnlinien, die ursprĂŒnglich vor allem im engverbauten GelĂ€nde angelegt wurden, auch in die Umgebung der StĂ€dte auszudehnen. Bei geringer Entfernung mehrerer Orte voneinander ist die Straßenbahn auch noch als Verbindungsmittel am Platze.


Ein Vorteil der Straßenbahn ist ihre Geschmeidigkeit hinsichtlich der LinienfĂŒhrung, die die Anwendung sehr kleiner KrĂŒmmungshalbmesser (bis zu 16 m und noch weniger) gestattet. Dadurch ist es möglich, an den Linienenden zur Vermeidung des zeitraubenden Umkehrens auch bei beschrĂ€nktem Raum Schleifen vorzusehen, die einen ununterbrochenen Betrieb bei sehr kleinen Zugfolgezeiten gestatten.

Die Straßenbahn kann wegen ihrer verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig geringen Geschwindigkeit und der guten Bremseinrichtungen fast alle sonst bei den Bahnen ĂŒblichen Sicherungseinrichtungen und Signalmittel entbehren. Nur an unĂŒbersichtlichen Stellen oder auf eingleisigen Streckenteilen sind einfache Lichtsignale gebrĂ€uchlich. Die krĂ€ftigen Bremsen in Verbindung mit Sandstreuern gestatten sehr geringe ZugabstĂ€nde, so daß auf gĂŒnstigen Strecken mit durchgehendem Verkehr Zugfolgezeiten von 1/3, sogar 1/4 Minuten erreichbar sind.


Da das Fassungsvermögen der Wagen in der Regel 30–50 Personen betrĂ€gt und von einem Motorwagen 2 AnhĂ€ngewagen gezogen werden können (lĂ€ngere ZĂŒge behindern im Stadtinnern den ĂŒbrigen Verkehr), so sind Zugsleistungen von 100–150 FahrgĂ€sten möglich und können ohne besondere Einrichtungen 12.000 bis 20.000 Personen in der Stunde in einer Fahrtrichtung auf einer Linie befördert werden.

Die Gestalt des Bahnnetzes ist hauptsĂ€chlich durch die örtlichen VerhĂ€ltnisse bedingt und neigt in den StĂ€dten zu starker Verzweigung, um dem VerkehrsbedĂŒrfnis viele Wege zubieten. Die Haltepunkte sind im Stadtinnern zahlreich anzuordnen (Haltestellenentfernung im Mittel 300 m) und sind an wichtigen UmsteigplĂ€tzen zur Bequemlichkeit der Reisenden mit Perrons und Wartehallen auszustatten. Das VerkehrsbedĂŒrfnis ist im Bahnbereich meist sehr verschieden. Die entsprechende Verkehrsdichte kann dann nur durch Ineinandergreifen des Verkehrs der einzelnen Bahnlinien hergestellt werden. Durchgangslinien, die den langen und wichtigen Fahrtrelationen dienen, ergeben in den einzelnen Abschnitten eine sehr verschiedene Besetzung der Fahrbetriebsmittel.


Um Durchgangslinien wirtschaftlicher zu machen, bedĂŒrfen sie daher fĂŒr die stark in Anspruch genommenen Streckenteile der ErgĂ€nzung. Das kann durch eine Verbindung mit anderen Durchgangslinien geschehen, die dann auch ĂŒber den stark belasteten Streckenteil laufen, oder durch Einlegen von Pendellinien (kĂŒrzeren Linien auf einzelnen Streckenteilen).


Wie alle Bahnen stehen auch die Straßenbahnen vor der Aufgabe ein schwanken des VerkehrsbedĂŒrfnis befriedigen zu mĂŒssen, dessen ErfĂŒllung aber dadurch wesentlich erschwert wird, daß neben den bekannten und vorherzusehenden, gesetzmĂ€ĂŸigen VerĂ€nderungen der Leistung, auch starken, unvermuteten Schwankungen gefolgt werden soll. Die BetriebfĂŒhrung muß daher besonders elastisch sein, um in kurzer Zeit dem Andrang der FahrgĂ€ste mit dem entsprechenden Angebot von PlĂ€tzen begegnen zu können. Die Schwierigkeit dieser Aufgabe wĂ€chst mit der Ausdehnung der Bahn, wird also im Bereich großer StĂ€dte, die einen Massenverkehr auf oft nur ganz kurzen Strecken bewĂ€ltigen mĂŒssen, am fĂŒhlbarsten. Abb. 189 zeigt die Verkehrsschwankungen einer Großstadtstraßenbahn in den einzelnen Tagesabschnitten.


Die unangenehmen Spitzen, die sich aus den naturgemĂ€ĂŸen Schwankungen des Personen Verkehres der Stadt ergeben, werden dabei oftmals noch durch besondere Tarifmaßnahmen aus sozialpolitischen GrĂŒnden verstĂ€rkt (z.B. FrĂŒhverkehr bei vermindertem Preis fĂŒr Arbeiter).


Im Interesse der Wirtschaftlichkeit muß das Angebot der Betriebsmittel in möglichste Übereinstimmung mit dem VerkehrsbedĂŒrfnis gebracht werden, damit ein befriedigender FĂŒllungsgrad der Fahrbetriebsmittel erreicht wird. Diese Bedingung kann zumeist (in den Vormittags- und Nachmittagsstunden) nicht richtig erfĂŒllt werden, weil ein gewisses Mindestmaß an Fahrgelegenheit von den FahrgĂ€sten gefordert wird. Bei zu starker Ausdehnung der Zugfolgezeiten wendet sich sonst das Publikum anderen Fahrgelegenheiten zu oder geht geringe Entfernungen zu Fuß.

Da die Bequemlichkeit der Reisenden aber auch eine möglichst gleichmĂ€ĂŸige Fahrgelegenheit fordert, ist es nur im beschrĂ€nkten Maße möglich, den Fahrplan von Straßenbahnlinien durch VerĂ€nderung der Zugfolgezeiten allein den Schwankungen des Verkehres anzupassen, und es muß das Angebot an Betriebsmitteln auch durch Verwendung zerlegbarer Einheiten (MehrwagenzĂŒge) geregelt werden.


Einem plötzlich auftretenden stĂ€rkeren Andrang von FahrgĂ€sten (bei Schneefall oder Regen) kann meist nur durch erhöhte Besetzung der Wagen (vermehrte Anzahl der StehplĂ€tze) wirksam begegnet werden, da bei langen Linien die Wirkungen anderer Maßregeln verspĂ€tet eintreten wĂŒrden und der Ansturm der FahrgĂ€ste in einem großen Gebiete, ja oft im ganzen Netze gleichzeitig einsetzt. Auch fĂŒr die gesetzmĂ€ĂŸigen, bekannten Verkehrsspitzen in den FrĂŒh-, Mittags- und Abendstunden (rush hours) ist die Vermehrung der StehplĂ€tze das wirksamste Mittel, weil sich der Andrang der FahrgĂ€ste in einer sehr kleinen Zeitspanne vollzieht.


Der Bahnbetrieb beginnt meist in den ersten Morgenstunden und endet sehr spĂ€t. In der Nacht ruht er ganz, nur in einigen StĂ€dten, besonders in Nordamerika, werden dauernd oder bei besonderen AnlĂ€ssen Fahrten auf Hauptlinien wĂ€hrend der ganzen Nacht geleistet. FĂŒr die Fahrbetriebsmittel und die Streckenanlagen ergeben sich also nur kleine Betriebspausen von einigen Stunden zur Reinigung, Untersuchung und Instandhaltung. Da der Wagenbestand aus wirtschaftlichen GrĂŒnden knapp bemessen werden muß, steht nur ein geringer Bruchteil des Wagenparkes zu großen Ausbesserungen und genauen Untersuchungen zur VerfĂŒgung. WĂ€hrend der nĂ€chtlichen Betriebspause werden bei fast allen Straßenbahnen die Fahrbetriebsmittel in gedeckten Hallen untergebracht, in denen auch die Revision und Reinigung stattfindet. Um bei der Betriebseröffnung am Morgen lange Zufahrten möglichst zu sparen, empfiehlt sich im allgemeinen die Anordnung mehrerer Wagenhallen im Bereiche des dichter befahrenen Teiles des Bahnnetzes. In StĂ€dten entstehen daher durch die Inanspruchnahme teurer BaugrĂŒnde hohe Kosten, die sich dadurch ermĂ€ĂŸigen lassen, daß man VerwaltungsgebĂ€ude oder WohnhĂ€user von Bediensteten im Anschluß an die Hallen errichtet und die Untergeschosse zu Nebenzwecken (Magazinen, WerkstĂ€tten u.s.w.) verwendet.


Bei der Anlage der Wagenhallen ist besonders auf zahlreiche Ausfahrten zu achten, damit bei der Aufnahme des Verkehres und bei Feuersgefahr die Wagen rasch hinausgeschafft werden können. Die deshalb vor den Wagenhallen nötige Gleisentwicklung nimmt zwar viel Bauplatz weg, ist aber wertvoll als Sammelstelle fĂŒr die am Abend einlaufenden Fahrzeuge. Bei knappem Bauplatz wird manchmal nur eine Ausfahrt aus der Wagenhalle angeordnet und der Anschluß der anderen Hallengleise durch eine SchiebebĂŒhne bewerkstelligt. Diese Anordnung ist teuer im Betriebe und sehr zeitraubend. Im Innern der Hallen ist fĂŒr gute Beheizung und Beleuchtung sowie fĂŒr zahlreiche Zapfstellen fĂŒr Waschwasser und guten Ablauf des Schmutzwassers Vorsorge zu treffen. Moderne Hallen werden zwar meist feuersicher erbaut, trotzdem ist eine reichlich bemessene Feuerlöschanlage notwendig. Die Hallen sind fast immer fĂŒr die eigene Bewegung der Motorwagen mit Oberleitung (mit abschaltbarer Speiseleitung) ausgerĂŒstet.


Die jede Nacht vorzunehmende Revision an den Fahrbetriebsmitteln erstreckt sich hauptsĂ€chlich auf das Untergestell, insbesondere auf die Bremsen der Wagen und auf die wichtigsten Teile der elektrischen Einrichtung. Wegen der kurzen Arbeitszeit, die zur VerfĂŒgung steht, muß es möglich sein, zahlreiche Wagen gleichzeitig zu untersuchen; deshalb sind sehr lange Arbeitsgruben vorzusehen und mit besonderer Beleuchtung auszurĂŒsten.


Wenn auch, wie dies meist ĂŒblich ist, große Arbeiten an den Wagen in eigenen HauptwerkstĂ€tten vorgenommen werden, so empfiehlt es sich doch zur Vornahme kleinerer Reparaturen in den NebenrĂ€umen der Hallen einfache HilfswerkstĂ€tten unterzubringen.


Aus dem schwankenden Betriebe ergeben sich auch verschiedene Schwierigkeiten bei der Verwendung des Personals. Die Besetzung der Fahrzeuge besteht zumeist fĂŒr den Triebwagen aus FĂŒhrer und Schaffner, fĂŒr die AnhĂ€ngewagen aus einem Schaffner.

Das Fahrgeld wird gewöhnlich an den Schaffner entrichtet, der dafĂŒr Fahrscheine ausfolgt oder die Zahlung, unter der Kontrolle des Publikums, mittels einer ZĂ€hlvorrichtungregistriert (Amerika).Bei Anwendung eines Einheitsfahrpreises kann das Geld aber auch von den FahrgĂ€sten in Registrierkassen, die am Wagen (Prepayment-car) angebracht sind, eingeworfen werden. Dem Schaffner obliegt dann nur die Überwachung.


In kleinen StĂ€dten und auf den Außenlinien großer Bahnen mit geringem Verkehr, ist es auch möglich, Motorwagen ohne Schaffner verkehren zu lassen und den FĂŒhrer mit der Einhebung des Fahrpreises zu betrauen.


Da der stĂ€rkste Verkehr und daher auch der grĂ¶ĂŸte Bedarf an Betriebspersonal in den Morgen-, Mittags- und Abendstunden eintritt, macht die Verteilung der Arbeitsstunden auf die Bediensteten bei großen Bahnnetzen betrĂ€chtliche Schwierigkeiten, weil die AnsprĂŒche der Angestellten auf Dienstpausen, freie Tage u.s.w. gleichmĂ€ĂŸig befriedigt werden sollen. Ein Beispiel der Verteilung der Dienstschichten fĂŒr einen Schaffner und einen FĂŒhrer einer großen Straßenbahn gibt Abb. 190.

Aus der eingangs erwĂ€hnten EigentĂŒmlichkeit, daß die elektrischen Straßenbahnen zumeist auf die Benutzung der öffentlichen Wege angewiesen sind, sich also im allgemeinen Straßenverkehr und zum Teil mit grĂ¶ĂŸerer Geschwindigkeit als dieser bewegen, ergeben sich zahlreiche Betriebsgefahren und mĂŒssen die Bahnverwaltungen zu ihrer BekĂ€mpfung besondere Aufwendungen machen. Die in der StraßenoberflĂ€che eingebetteten Schienen (Rillenschienen oder Kopfschienen mit im Pflaster ausgesparter Rille) sind sehr stark der Verschmutzung ausgesetzt; der Schienenzustand und die ReibungsverhĂ€ltnisse sind deshalb im hohen Grade von der StraßensĂ€uberung abhĂ€ngig. Bei schlechtem Wetter sinkt der ReibungskoĂ«ffizient zwischen Rad und Schiene bedeutend (bis etwa 0∙05), so daß sehr krĂ€ftige wirkende Sandstreuvorrichtungen erforderlich sind, um Anfahrt und Bremsung befriedigend zu ermöglichen.

Im engsten Zusammenhang mit den ungĂŒnstigen ReibungsverhĂ€ltnissen steht die Ausbildung der Bremsvorrichtungen, die sehr krĂ€ftig und rasch wirkend sein mĂŒssen. Das Bestreben geht hierbei auch dahin, die Bremswirkung von der Geschicklichkeit des FĂŒhrers möglichst unabhĂ€ngig zu machen, da große Sachkenntnis und Aufmerksamkeit erforderlich ist, um die Bremskraft dem jeweiligen Schienenzustand anzupassen.

Zum Schutze der FußgĂ€nger werden heute allgemein Schutzvorrichtungen angewendet, um sie vor dem Überfahrenwerden zu behĂŒten.


Sie sind aus dem BahnrĂ€umer, einem einfachen Holzbrett, das durch Konsolen vor den RĂ€dern befestigt wurde, entstanden. Daraus entwickelte sich ein viereckiger Holzrahmen, der in 6–8 cm Abstand vom Boden das Wagenuntergestell umgab. Kleinere GegenstĂ€nde und Gliedmaßen von gestĂŒrzten Personen gerieten aber oft unter den Schutzrahmen.


Es wurden daher Vorrichtungen ersonnen, die diese gefĂ€hrliche Fuge vermeiden und aus einer Art Fangkorb bestehen, der drehbar am Wagengestell aufgehĂ€ngt und in der Ruhelage mit seiner Vorderkante 10–15 cm vom Boden absteht. GerĂ€t ein Körper in die Gleiszone, so kann der WagenfĂŒhrer entweder durch einen Griff die Fangvorrichtung zum Fallen bringen oder die Auslösung erfolgt selbsttĂ€tig durch ein am Wagen beweglich aufgehĂ€ngtes Tastorgan, das an das Hindernis anstĂ¶ĂŸt. Die Schnelligkeit des freien Falles wird meist noch durch eine Feder oder durch Luftdruck erhöht, wodurch auch fĂŒr einen dauernd dichten Anschluß des Korbes am Boden gesorgt ist. Die Anbringung der Schutzvorrichtungen an den Motorwagen geschieht entweder an der Brustwand (Abb. 191, Fender, life guard) oder vor den TriebrĂ€dern am Untergestell (Abb. 192, wheel guard.)

Da bei den Straßenbahnen der Verkehr durch zahlreiche kleine Einheiten, die sich in kurzen AbstĂ€nden auf der Strecke folgen, bewĂ€ltigt wird, machen sich Stockungen des Betriebes besonders unangenehm bemerkbar, und es muß der raschen Behebung von Betriebsstörungen große Sorgfalt zugewendet werden. Behinderungen des Betriebes erfolgen hĂ€ufig durch beschĂ€digtes Fuhrwerk, das in der Gleiszone niedergeht, dann durch schadhafte Bahnwagen, SchĂ€den an der Oberleitung oder am Gleis und schließlich durch WitterungseinflĂŒsse (Schneefall).

Die Straßenbahnverwaltungen sind daher bei grĂ¶ĂŸerem Netzumfang gezwungen, einen regelrechten Rettungsdienst einzurichten, der im allgemeinen aus vom Gleis unabhĂ€ngigen Wagen, die mit Hilfsmitteln zur Beseitigung von Hindernissen ausgerĂŒstet sind, besteht. Vorzusehen sind krĂ€ftige Winden, HebebĂ€ume, Schlosserwerkzeuge und genĂŒgende Arbeitsmannschaft. Diese Wagen (RĂŒstwagen, emergency cars) waren frĂŒher meist mit Pferden bespannt, jetzt wird der motorische Antrieb bevorzugt.

FĂŒr die Behebung von SchĂ€den an der Stromzuleitung werden besonders ausgebildete, vom Gleis unabhĂ€ngige Rettungswagen verwendet, die mit Oberleitungsmaterial und Leitern ausgerĂŒstet sind. FĂŒr grĂ¶ĂŸere Arbeiten an der Stromzuleitung und periodische Untersuchungen dienen Fahrzeuge mit turmartigem Aufbau und drehbaren Plattformen, die neben den Gleisen fahren und das Arbeiten am Fahrdraht auch wĂ€hrend des Betriebes gestatten. (Abb. 193). Um den Wirkungsbereich von Störungen der Stromzuleitung einzuschrĂ€nken ist es ĂŒblich, eine weitgehende Unterteilung der Fahrleitung in Stromsektionen (LĂ€nge rd. 500 m) vorzunehmen. Die einzelnen Sektionen können durch Öffnen eigener Schalter stromlos gemacht werden.


SchĂ€den am Oberbau kommen wegen der geschĂŒtzten Lage seltener vor und beschrĂ€nken sich zumeist auf die Weichen. HĂ€ufiger wird das Gleis durch Straßenaufgrabungen (Kanalbau), oder SchĂ€den von Einbauten im Untergrund (RohrbrĂŒche) unfahrbar, und es muß daher möglich sein, Streckenteile rasch auszuschalten. Beim Bau des Netzes ist darauf zu achten und auf passende Ausweichen und Verbindungskurven Bedacht zu nehmen, um den Verkehr leicht ablenken zu können. Sonst dienen dazu Gleisverbindungen (Kletterweichen, Gewicht etwa 2500 kg), die auf die StraßenoberflĂ€che aufgelegt werden.


Die Erhaltung der Pflasterung innerhalb der Gleiszone obliegt zumeist den Straßenbahnverwaltungen und verursacht große Kosten, da sie zur Vermeidung von Störungen durch Fuhrwerk und BeschĂ€digungen am Oberbaumaterial sorgfĂ€ltig erfolgen soll. Die Reinigung der Gleiszone erfolgt gleichzeitig mit der StraßensĂ€uberung, bedarf aber einer ErgĂ€nzung, da die Schienenrillen sehr starker Verschmutzung ausgesetzt sind und auch durch den von den WagenfĂŒhrern gestreuten Sand verlegt werden. Das Putzen der Rille geschah frĂŒher meist von Hand aus, in neuester Zeit verwendet man mit Erfolg motorisch angetriebene Schienenreinigungswagen, bei denen die Rille der Fahrschiene durch Kratzvorrichtungen unter Zusatz von Wasser gesĂ€ubert und der Schmutz weggesaugt wird.

Auf Strecken mit unterirdischer StromzufĂŒhrung muß auch der Kanal, in dem die Stromschienen liegen, von einfallendem Straßenschmutz befreit werden. Hiezu dienen Handschaufeln; um den Betrieb nicht zu stören, verwendet man auch kleine PflĂŒge, die von den ZĂŒgen nachgeschleppt werden.

Die grĂ¶ĂŸte Schwierigkeit fĂŒr die Aufrechterhaltung des Betriebes bilden SchneefĂ€lle, die, wenn sie heftig einsetzen, das Fahren sogar unmöglich machen können, da die Beseitigung grĂ¶ĂŸerer Schneemassen mit den bei der StraßensĂ€uberung ĂŒblichen Hilfsmitteln zu große Zeit in Anspruch nimmt. Die Straßenbahnen sind daher gezwungen, fĂŒr die Wintermonate besondere Vorkehrungen zu treffen, die in der Bereitstellung von Salzwagen, SchneepflĂŒgen und von Arbeitsmannschaft bestehen. Von den Salzwagen, die an Motorwagen angehĂ€ngt werden, wird bei sehr starkem Frost grobes Pulversalz in die Rille der Schienen gestreut, um einen Gefrierverzug und dadurch ein Auflösen des Schnees zu erzielen. Die Anwendung von Salz hat aber sehr viele Nachteile, besonders SchĂ€den an den Wagen zur Folge und soll daher auf AusnahmsfĂ€lle beschrĂ€nkt werden.

Die frĂŒher ĂŒblichen SchneepflĂŒge mit Pferdebespannung genĂŒgen nicht und wurden daher in neuerer Zeit durch motorische Schneereinigungsvorrichtungen ersetzt. Nachdem im Winter meist eine Verminderung des Wagenparkes stattfinden kann, werden vielfach normale Motorwagen als SchneepflĂŒge hergerichtet und fĂŒr die Schneereinigung verwendet. (Abb. 194.) Sie haben den Vorteil, daß sie rasch in Verkehr gesetzt werden können und den Betrieb wenig stören. FĂŒr schwere RĂ€umungsarbeiten auf Außenstrecken, besonders auf eigenem Bahnplanum dienen motorisch betriebene Kehrmaschinen mit rotierenden Walzen. (Abb. 195.) Beiden Arten von PflĂŒgen ist der Nachteil gemeinsam, daß nur die eigentliche Gleiszone vom Schnee gereinigt wird, wodurch das Schwerfuhrwerk zur Benutzung der Gleise verlockt und der Betrieb arg gehindert wird. Es ist daher vorteilhaft, mit der Gleisreinigung auch die RĂ€umung eines Teiles der ĂŒbrigen Fahrbahn der Straße zu verbinden. Zu dem Zwecke werden vorteilhaft mit Automobillenkung versehene SchneepflĂŒge verwendet, die von einem Motorwagen geschleppt, neben der Gleiszone laufen können. (Abb. 196.)

Gleichzeitig mit der Reinigung der StraßenoberflĂ€che vom Schnee ist die SĂ€uberung der Schienenrille vorzunehmen, damit sie nicht durch zusammenbackenden Schnee verlegt werden kann. Dies besorgen Schienenkratzer, die vor den RĂ€dern der Motorwagen in den Rillen schleifen. (Abb. 197.) Es empfiehlt sich, in rauhen Klimaten alle Motorwagen mit solchen Kratzern auszurĂŒsten, damit, ehe die Schneereinigung einsetzt, schon die Schienen geputzt werden.

Die Kosten fĂŒr die BetriebsfĂŒhrung elektrischer Straßenbahnen in StĂ€dten sind sehr verschieden; sie schwanken fĂŒr den Wagenkilometer bei ausgiebigem AnhĂ€ngewagenbetrieb ohne Verzinsung und Tilgung des Anlagekapitales und ohne die Auslagen fĂŒr die Erneuerung zwischen 25 und 40 Heller, je nach der Inanspruchnahme und der Bezahlung des Personals und je nach den Preisen der Materialien und des elektrischen Stromes. Von den Verzinsungs- und Erneuerungskosten entfallen auf 1 Wagenkilometer 6–15 Heller. Die gesamten Betriebskosten fĂŒr den Wagenkilometer schwanken je nach den VerhĂ€ltnissen zwischen 30 und 50 Heller und steigern sich bei reinem Motorwagenbetrieb bis auf 80 Heller.

SpÀngler, Thumb.


b) Vollbahnen. Die BetriebfĂŒhrung elektrischer Vollbahnen bietet neben der Rauchlosigkeit, grĂ¶ĂŸeren Reinlichkeit und gleichmĂ€ĂŸigeren Beanspruchung des Oberbaues (durch die Abwesenheit nicht ausbalanzierter Triebwerksteile) die technischen oder wirtschaftlichen Vorteile einer gesteigerten LeistungsfĂ€higkeit, die durch Geschwindigkeit, Zugbildung und Zugfolge bedingt ist.

Die Reisegeschwindigkeiten sind fast immer höher als im Dampfbetriebe (schnelleres Anfahren, höhere Fahrgeschwindigkeiten, kĂŒrzere Zugförderungsaufenthalte).

Die Zugbildung umfaßt den ganzen Traktionsbereich zwischen der Beförderung schwerer ZĂŒge mit den grĂ¶ĂŸten Zugsgewichten und der Verwendung kurzer, den augenblicklichen BedĂŒrfnissen entsprechender ZĂŒge, bis herab zum Verkehr einzelner Triebwagen. Der Wirkungsgrad der elektrischen Motoren ist in allen FĂ€llen ungefĂ€hr der gleiche. Im Interesse einer ökonomischen AusnĂŒtzung der Kraftwerks- und Leitungsanlagen ist allerdings die Anwendung dichter FahrplĂ€ne mit gleichmĂ€ĂŸiger Verteilung der ZĂŒge und wenig schwankender Zugsgewichte erwĂŒnscht.

In dieser Beziehung zeigen die von vorneherein fĂŒr elektrischen Betrieb gebauten amerikanischen Überland- und Zwischenstadtbahnen die beste Anpassung an die EigentĂŒmlichkeiten des elektrischen Betriebes, wĂ€hrend die elektrischen Hauptbahnen in Europa fast durchwegs durch Elektrisierung von Dampfbahnen unter Beibehaltung der im Dampfbetriebe ĂŒblichen Zugbildung entstanden sind.

Die Vorbereitungs- und AbrĂŒstezeiten fĂŒr den Lokomotiv-(Wagen-) FĂŒhrer sind kurz, da weder Anheizen noch Feuerlöschen in Betracht kommt.

Die Handhabungen wÀhrend der Fahrt umfassen im allgemeinen die BetÀtigung, bzw. Beobachtung nachstehender Einrichtungen:

1. Fahrschalter (ein Hebel oder ein, seltener zwei HandrÀder);

2. Fahrtwender;

3. 1–2 Bremshandgriffe und eine Handbremse, eventuell noch eine Spezialbremse.

4. Vorrichtungen zum Schließen der Hauptschalter vor Fahrtbeginn und zum Öffnen im Notfalle (meist Druckknöpfe);

5. hörbares Signal (Pfeifen oder Huppen fĂŒr Druckluft, die aber auch in Verbindung mit Luftsaugepumpen betĂ€tigt werden können), Sandstreuer (mit oder ohne Druckluft, oft elektrisch geheizt);

6. Schalter fĂŒr selbsttĂ€tige Preßluft- oder Luftsaugepumpen, elektrische Zugheizung und -beleuchtung, samt den Signallampen;

7. Meßinstrumente fĂŒr Spannung, Strom, Leistung, Luftspannung, Geschwindigkeit und oft auch fĂŒr elektrische Energie.


Auf manchen Bahnen werden streckenweise verschiedene Spannungen (wie z.B. hĂ€ufig auf amerikanischen Linien: Niederspannung innerhalb von Ortschaften und Hochspannung außerhalb derselben) oder verschiedene Stromsysteme verwendet (Einphasenstrom auf der freien Strecke, Gleichstrom auf den Strecken innerhalb von StĂ€dten u.s.w.). Die Umsteuerung am Wechselpunkt geschieht meist durch den FĂŒhrer im Stillstand oder wĂ€hrend der Fahrt unter Kontrolle selbsttĂ€tiger Vorrichtungen oder auch rein selbsttĂ€tig durch feste AnschlĂ€ge an neben der Bahn angebrachten Masten.


Die meist durch elektrische oder pneumatische Relaiswirkung erfolgende Steuerung der Motoren und Bremsen ist sehr einfach und mĂŒhelos; der FĂŒhrer kann sich um so mehr seiner wichtigsten TĂ€tigkeit, d.i. der Signalbeobachtung, widmen. Jedoch ist die Verwendung eines zweiten Mannes oder einer entsprechenden Sicherheitsvorkehrung auf dem Triebfahrzeug notwendig, um bei plötzlich eintretender Dienstuntauglichkeit des FĂŒhrers den Zug zum Stillstande zu bringen.


In diesem Belange wurden bisher folgende Arten der Zugsbedienung erprobt:

a) der ZugfĂŒhrer befindet sich wĂ€hrend der Fahrt derart in der NĂ€he des Lokomotiv-, bzw. MotorwagenfĂŒhrers, daß er von seinem Stand aus diesen beobachten und im Notfalle in die FĂŒhrung des Zuges eingreifen kann (besonders geeignete AusfĂŒhrungen sind diesbezĂŒglich bei den Drehstromlokomotiven der italienischen Valtellinabahn und Giovi-Linie zu finden);

b) als zweiter Mann wird ein minder vorgebildetes Organ verwendet (Schlosser, der dauernd mitfĂ€hrt, oder Wagenschlosser, der im Bedarfsfalle in den Wagen beschĂ€ftigt ist und nur in diesem Falle durch den ZugfĂŒhrer ersetzt wird);

c) es wird nur ein FĂŒhrer allein verwendet und der Fahrschalter erhĂ€lt eine in Amerika »dead man's handle« genannte Vorrichtung, d.i. einen Griff mit Hilfskontakt, der wĂ€hrend der Fahrt unter Strom durch die Hand oder das Knie des FĂŒhrers bestĂ€ndig niedergedrĂŒckt gehalten werden muß; durch das bei plötzlich eintretender Dienstuntauglichkeit des FĂŒhrers erfolgende Loslassen des Griffes werden die Motoren selbsttĂ€tig abgeschaltet und bei vielen AusfĂŒhrungen die Zugbremsen angezogen, allenfalls auch die Sandstreuvorrichtungen betĂ€tigt.


Bei Mehrfachtraktion mit mehr als einer Lokomotive (Motorwagen) werden durch die hoch ausgebildeten Systeme der Vielfachsteuerungen nach Bedarf mehrere oder alle Fahrzeuge von einem FĂŒhrer gesteuert. Mitunter werden zwei Fahrzeuge getrennt, aber unter Beobachtung von wechselseitig anzeigenden Strommessern gesteuert (Berner Oberlandbahn). Bei TriebwagenzĂŒgen ist fast ausschließlich das Steuern von der jeweiligen Zugspitze gebrĂ€uchlich, mitunter von FĂŒhrerstĂ€nden in nicht motorischen Wagen (z.B. auf Stockholm-Saltsjöbaden).


Auch Motoren verschiedener Systeme, jedoch gleicher Stromart und Ă€hnlicher Geschwindigkeits-Zugkraftcharakteristik lassen sich gemeinsam steuern (z.B. auf Blankenese-Ohlsdorf). Bei zusammenarbeitenden Drehstromfahrzeugen sind besondere Einrichtungen zur gleichmĂ€ĂŸigen Verteilung der Belastung auf die Motoren notwendig (z.B. Giovi-Linie).


Die Triebfahrzeuge können mit bestimmtem Fahrpersonal einfach oder doppelt besetzt oder nach der »amerikanischen« Methode vom ganzen Personal einer Fahrleitungsgruppe abwechselnd gefĂŒhrt werden. Letztere Methode wird bei Motorwagenverkehr in der Regel, bei Lokomotiven hĂ€ufig angewendet und ermöglicht die volle AusnĂŒtzung der gegenĂŒber den Dampffahrzeugen durch den Fortfall des Feuerputzens und Auswaschens intensiveren VerwendungsfĂ€higkeit der elektrischen Fahrzeuge in gedrĂ€ngten Turnussen.

Zum Schutze des Publikums und des Personals vor BeschĂ€digungen durch die Wirkungen der Starkströme werden an den Fahrleitungen besondere Vorkehrungen getroffen. Niveauzuleitungen (»dritte Schienen«) sind an entsprechenden Stellen durch Holzwangen oder -lutten eingeschalt; Oberleitungen mit höheren Spannungen haben fast ausnahmslos »KettenaufhĂ€ngung« des Fahrdrahtes an wenig beanspruchten stĂ€hlernen Tragseilen, derart, daß bei dem ĂŒbrigens Ă€ußerst selten vorkommenden Bruche der Fahrleitung diese nur wenig herabhĂ€ngen kann, oder die Oberleitung wird durch besondere Einrichtungen bei Kurzschluß oder Drahtbruch sofort selbsttĂ€tig abgeschaltet.

Die Bewegung der Lokomotiven und Triebwagen in den Schuppen erfolgt entweder durch Spille (zur Vermeidung der Einleitung von Hochspannung) oder durch die Fahrzeuge selbst.


Das letztere geschieht bei niederer Fahrleitungsspannung durch unmittelbare EinfĂŒhrung der Fahrleitung, bei hoher Spannung entweder ebenfalls unter Einleitung der Fahrleitung, die aber normal spannungslos gehalten und nur nach Bedarf, nach Abgabe von hörbaren und sichtbaren Warnungssignalen, unter Spannung gesetzt wird (z.B. Dessau – Bitterfeld und VĂĄcz-Gödöllö) oder unter Verwendung von Niederspannung, die dem Fahrzeug durch einen besonderen Stromabnehmer zugefĂŒhrt wird (z.B. in den Schuppen der Vorortebahn Blankenese-Ohlsdorf mit 300 Volt).


Die Schuppen enthalten meist besondere PrĂŒfanlagen zur Erzeugung der PrĂŒfspannungen bei der Revision der Leitungen und Motoren und der Druckluft zum Ausblasen des Staubes aus den Motoren und Apparaten.

Die Lokomotiven und Motorwagen werden untersucht:

a) tĂ€glich nach Betriebsschluß (Stromabnehmer, BĂŒrsten, Bremsen, allenfalls Ausblasen der Motoren und Fahrschalter);

b) etwa wöchentlich in Bezug auf die LagerabnĂŒtzung, die Wirksamkeit der Schalter und Schalterantriebe, zur Auswechslung kleinerer Teile u.s.w.;

c) in grĂ¶ĂŸeren ZwischenrĂ€umen, deren Dauer sehr verschieden ist, zum Zwecke des Ausbaues und der grĂŒndlichen Reinigung und Untersuchung der Motoren und Luftpumpen, des Abdrehens von Stromabnehmern u.s.w.

Die Reparaturdauer der Triebfahrzeuge in den WerkstĂ€tten ist verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig kĂŒrzer als bei Dampffahrzeugen, weil die Ausbesserungen der Hauptsache nach im Auswechseln von Bestandteilen bestehen und lĂ€ngere Arbeiten (wie solche z.B. an Dampfkesseln notwendig sind) nicht vorkommen.

Hruschka.


IX. Elektrotechnische Einrichtung von Spezialbahnen.


a) Zahnbahnen. Beim Bau von Gebirgs- oder Bergbahnen (s.d.) kommt der Zahnradbetrieb zur Anwendung, wenn die zur Beförderung der Last nötigen KrĂ€fte sich mit der Reibung zwischen Schiene und Rad ĂŒberhaupt nicht mehr oder nicht mit genĂŒgender Sicherheit ĂŒbertragen lassen, die Anwendung geringerer Steigungen aber aus technischen oder wirtschaftlichen GrĂŒnden ausgeschlossen erscheint.

Aus diesen grundsĂ€tzlichen EigentĂŒmlichkeiten folgt die Überlegenheit des elektrischen Antriebes bei Zahnradbahnen gegenĂŒber dem Dampfbetrieb.

Der Elektromotor hat eine gleichmĂ€ĂŸige Umfangskraft, daher einen ruhigen Lauf; die Gefahr des »Aufsteigens« des Triebzahnrades ist deshalb geringer als bei Dampflokomotiven mit großem Ungleichförmigkeitsgrad.

Die UnabhĂ€ngigkeit des Zuges ist zwar nicht in solchem Maß vorhanden wie beim Dampfbetrieb; wesentlich zu gunsten des elektrischen Antriebes spricht dagegen das absolut und relativ geringere Lokomotivgewicht oder bei gleichem Gewicht die grĂ¶ĂŸere Leistung und die Möglichkeit, durch direkte StromrĂŒcklieferung oder Kurzschlußbremsung ĂŒber eine sichere Bremsart in der Talfahrt zu verfĂŒgen.

FĂŒr den elektrischen Betrieb sprechen aber außer diesen technischen Argumenten gewichtige wirtschaftliche Momente:

Diejenigen Gebiete, in welchen der Bau von Zahnradbahnen in Betracht kommen kann, sind zumeist kohlenarm und reich an WasserkrĂ€ften, – es wird daher die zur Förderlast nötige, verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig große Betriebskraft unter AusnĂŒtzung der WasserkrĂ€fte billiger zu stehen kommen als bei Anwendung von Kohle, die durch lange Bahnfrachten hohe Preise verursacht.

Bei Touristenbahnen tritt weiters der Vorteil der rauchfreien und gerĂ€uschlosen Fahrt als empfehlendes Moment fĂŒr den elektrischen Betrieb hinzu.


In bezug auf die anwendbaren Neigungen besteht zwischen Dampf- und elektrischem Betrieb kein Unterschied, allerdings ermöglicht die Überlastbarkeit der Lokomotiven und der Kraftanlagen bei gegebener mittlerer Leistung – namentlich bei Gleichstrombetrieb im Zusammenhang mit Pufferbatterien – eine grĂ¶ĂŸere Freiheit in der Wahl der Bahnlinie. Es ist daher zulĂ€ssig, die Linie der Bodengestaltung anzuschmiegen und kostspielige Erd- und Felsarbeiten zu vermeiden. Desgleichen kann jedes beliebige Zahnstangensystem Anwendung finden. Zu beachten ist, daß die mit hoher Winkelgeschwindigkeit rotierenden Massen der Elektromotoren und der ausnahmslos nötigen doppelten ZahnradĂŒbersetzung zur Folge haben, daß das Triebwerk selbst bei geringfĂŒgigen Ungenauigkeiten in der Teilung heftige StĂ¶ĂŸe erleidet, bzw. in der Zahnstange verursacht. Zur AbdĂ€mpfung dieser Wirkungen, die bei Dampfbetrieb zufolge ElastizitĂ€t des Getriebes nicht in Erscheinung treten, ist es nötig, die Elektromotoren mit sog. Rutschkupplungen zu versehen.

Die Rutschkupplungen begrenzen den Zahndruck auf den zulĂ€ssigen Höchstwert und machen daher auch die Wirkungen von MotorkurzschlĂŒssen bei Gleichstrombetrieb unschĂ€dlich.


Die elektrische Betriebsweise ist ohne Einfluß auf die Wahl der Spurweite und der kleinsten KrĂŒmmungen, gestattet jedoch bei geeigneter Anordnung der TriebzahnrĂ€der viel kleinere vertikale Übergangsbogen in den NiveaubrĂŒchen als solche bei Dampflokomotiven (wegen gegebener Achsanordnung durch das Getriebe) zulĂ€ssig sind.

Gleichstrom mit 500–1500 Volt und Drehstrom mit etwa 500–750 Volt Linienspannung sind die geeignetsten und zumeist angewendeten Stromarten. Einphasiger Wechselstrom hat bisher keine Verwendung gefunden.


Die Stromerzeugungsanlagen fĂŒr elektrische Zahnradbahnen unterscheiden sich von anderen fĂŒr Krafterzeugung und Bahnbetrieb bestimmten Anlagen durch keine besonderen Merkmale; dasselbe gilt in bezug auf die Leitungs-, sowie auf allenfalls nötige Umformer- und Fahrleitungsanlagen.


FĂŒr Drehstrom spricht die Transformierbarkeit in stationĂ€ren, keine Wartung erfordernden Anlagen, wodurch sich eine praktisch unbegrenzte, wirtschaftliche Reichweite fĂŒr die zu ĂŒbertragenden Leistungen ergibt.


Die Unmöglichkeit, Drehstrominduktionsmotoren – die wohl ausschließlich in Betracht kommen – in der Geschwindigkeit wirtschaftlich zu regeln, kommt bei der engen Begrenzung der zulĂ€ssigen Geschwindigkeiten nicht nachteilig zur Geltung; desgleichen verursacht die doppelte Fahrdrahtleitung bei der verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig geringen Fahrgeschwindigkeit und meist geringen Ausdehnung der Stationsanlagen keine Nachteile.


Die Motoren an sich sind fĂŒr die Talfahrt zur Bremsung bei selbsttĂ€tig unverĂ€nderter Geschwindigkeit geeignet (Gornergratbahn, Stansstad-Engelberg, Jungfraubahn-Lok. 1 u. 2). Man hat jedoch von derartigen AusfĂŒhrungen Abstand genommen, weil eine GefĂ€hrdung des Zuges eintreten kann, wenn fĂŒr den rĂŒckgelieferten Strom keine oder keine ausreichende Verbrauchsstelle – bergfahrende ZĂŒge u.s.w. – vorhanden ist.

Drehstrombahnen benutzen daher zumeist die Kurzschlußbremsung in der Talfahrt. Zu diesem Zwecke ist ein Gleichstromgenerator auf der Lokomotive vorhanden, der die Erregung fĂŒr die Motoren liefert; diese laufen als gewöhnliche Drehstromgeneratoren, deren Bremsenergie in ventilierten WiderstĂ€nden vernichtet wird (Jungfraubahn, Corcovado).

Bei Verwendung von Gleichstromnebenschlußmotoren (Triest-Opcina, Rittnerbahn) sind zur Bremsung in der Talfahrt solche immerhin komplizierte Einrichtungen nicht nötig; der Bremsstrom kann zuverlĂ€ssig in Akkumulatoren aufgespeichert werden; lediglich zum Zwecke der gleichmĂ€ĂŸigen Belastung der beiden Motoren – im Falle deren zwei vorhanden sind – ist ein regelbarer Ausgleichswiderstand nötig.

Gleichstromserienmotoren werden namentlich bei höheren Fahrdrahtspannungen (Wengernalpbahn) bevorzugt; die normale Kurzschlußbremsung kann hier ohne besondere Hilfsmittel angewendet werden. Bei Kurzschlußbremsung mĂŒssen jedoch zufolge der großen zu vernichtenden Energiemenge reichlich bemessene und allenfalls auch kĂŒnstlich gekĂŒhlte WiderstĂ€nde vorhanden sein.

In der Bemessung der Leistung der Fahrzeugmotoren kann nach den allgemeinen fĂŒr elektrische Triebfahrzeuge geltenden GrundsĂ€tzen vorgegangen werden; im besonderen ist jedoch zu berĂŒcksichtigen, daß beim Getriebe fĂŒr je eine ZahnradĂŒbersetzung ein Verlust von 5–8% in Rechnung zu setzen ist; wenn man auch den Kraftverlust im Zahneingriff in die Zahnstange mit diesem Wert berĂŒcksichtigt, kann der Rollwiderstand fĂŒr alle Achsen je nach den VerhĂ€ltnissen mit 2∙5–5‰ eingesetzt werden.

Zu beachten ist weiters, daß bei gemischtem Betrieb und geschobenen AdhĂ€sions-Motorwagen fĂŒr diese mit RĂŒcksicht auf die leer angetriebenen Motorachsen ein Zugwiderstand von 5–10 kg f. d. t. einzusetzen ist.

FĂŒr die Ermittlung der Hubkomponente der Last genĂŒgt es, den Sinus statt der Tangente des Neigungswinkels in Rechnung zu stellen; fĂŒr den Rollwiderstand kann auch mit dem Kosinus des Neigungswinkels gerechnet werden.

Es darf nicht ĂŒbersehen werden, daß fĂŒr Bergbahnen die in den Normalien des Verbandes deutscher Elektrotechniker angegebene Stundenleistung unzureichend ist und die Motoren fĂŒr die wirkliche Dauerleistung zu berechnen sind.

Die AnfahrzugkrĂ€fte spielen keine große Rolle, weil Anfahrten in der grĂ¶ĂŸten Steigung betriebsmĂ€ĂŸig nicht vorkommen, ausnahmsweise aber eine sehr geringe Beschleunigung genĂŒgt und die Motoren die entsprechende Überlastung abgeben können.

Wichtig ist schließlich nach den fĂŒr Zahnbahnfahrzeuge allgemein geltenden GrundsĂ€tzen, insbesondere wegen des relativ kleineren Gewichtes der elektrischen Triebwagen und Lokomotiven, die Sicherheit gegen das Aufsteigen bei heftigen Bremsungen rechnerisch festzustellen.

Als Beförderungsmittel der ZĂŒge kommen Lokomotiven, diese auch in der sog. Rowankombination, und Motorwagen in Betracht. Letztere sind zumeist zwecks Herabsetzung des verhĂ€ltnismĂ€ĂŸigen Leergewichtes der ZĂŒge, insbesondere auch dann gewĂ€hlt worden, wenn eine gemischte Betriebsweise – Reibungs- und Zahnstangenbetrieb – in Frage kam. Dieser Vorteil des geringeren Gewichtes ist meist nur durch sehr gedrĂ€ngte Anordnung der Triebmotoren und des Triebwerkes erreicht worden.

Die bisher gebauten Lokomotiven sind zumeist zweiachsig, wenn auch eine dreiachsige Anordnung – Usui-Toge (Japan) – fĂŒr sehr große Leistungen zur AusfĂŒhrung gelangte.

FĂŒr ZugkrĂ€fte bis 6000–7000 kg wird ein Triebzahnrad und ein Bremszahnrad vorgesehen; fĂŒr grĂ¶ĂŸere KrĂ€fte zwei TriebrĂ€der, die dann beide gebremst werden. Besondere Ausgleichsvorrichtungen zur gleichmĂ€ĂŸigen Beanspruchung beider ZahnrĂ€der sollen vorhanden sein (Wengernalpbahn).

Bei den vorhandenen AusfĂŒhrungen sind ausschließlich zwei Motoren zu je 100–150 P.S. Leistung in eine Lokomotive eingebaut. Die Motoren laufen mit 600–800 Umdrehungen/Min. Dies bedingt bei den praktischen Geschwindigkeiten doppelte Übersetzung bis zur Triebachse. Auf den Motorachsen sitzen Ritzel mit Keilverzahnung, Rutschkupplung und die bei Überschreitung der Geschwindigkeit und Stromunterbrechung wirkende automatische Bremse. Zur Behinderung des Aufsteigens sind die Lokomotiven stets mit geeigneten Zangen versehen. Die Handbremsen wirken direkt auf die Triebachsen; zur KĂŒhlung der Bremsklötze ist KĂŒhlwasser nötig.

Wo eine Geschwindigkeitsregulierung nicht verlangt wird, ist die Schaltung der elektrischen AusrĂŒstung sehr einfach, indem reine Parallelschaltung Verwendung findet. Bei gemischtem Betrieb kann die Erhöhung der Geschwindigkeit in einfachster Weise durch FeldschwĂ€chung, in besonderen FĂ€llen durch Serienparallelschaltung der Motoren bewirkt werden.

Wenn Reibungsantrieb fĂŒr einzelne Streckenteile nötig wird, kann mittels einer Reibungskupplung zwischen dem Zahnradantrieb und den Laufachsen eine lösbare Verbindung geschaffen werden (Montreux-Glion).


Als einfacher, insbesondere bei nicht nennenswert verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten der Reibungs- und Zahnstangenstrecken, hat sich eine direkte Verbindung der Zahnrad- und Laufachsen mittels Parallelkurbelgetriebe erwiesen (Rittnerbahn).

AusfĂŒhrungen mit besonderen Motoren fĂŒr Zahnstangen- und Reibungsbetrieb sind in einzelnen FĂ€llen ebenfalls verwendet worden. Auf den Steilstrecken arbeiten dann alle Motoren; auf den Reibungsstrecken steht das Zahnradgetriebe.


Da sich die Fahrleitungen von den allgemein ĂŒblichen Einrichtungen fĂŒr Straßenbahnen nicht unterscheiden, sind in bezug auf Stromabnahme alle Systeme anzutreffen. Wegen der von einem Zuge verbrauchten, verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig großen StromstĂ€rke ist es ĂŒblich, zwei BĂŒgelstromabnehmer und zwei KontaktdrĂ€hte zu verwenden, um so vier Kontaktstellen zu erhalten.

Rollen- oder SchleifstĂŒckstromabnehmer sind nur bei Drehstrombahnen anzutreffen.


An Leergewicht kann etwas gespart werden, wenn die Lokomotive mit dem ersten geschobenen Wagen in eine direkte, gelenkige Verbindung gebracht wird, bei der der Personenwagen mit dem unteren Ende am Rahmen der Lokomotive ruht (Gornergrat, Brunnen-Morschach, Jungfraubahn). – Diese Anordnung (Rowanwagen) hat den Vorteil, daß die Gefahr des Aufsteigens des Zahnrades durch die Erhöhung der Achslast vermindert wird; dieser Steigerung der Last setzt jedoch meistens die zulĂ€ssige Beanspruchung des Oberbaues eine Grenze.


Im Zusammenhange mit der Konstruktion von straßenbahnĂ€hnlichen Motorwagen entstand eine Bauart, bei der das Lokomotivuntergestell und der Kasten des Maschinenraumes verlĂ€ngert wird und im so gewonnenen Raum eine angemessene Anzahl Personen untergebracht werden.


Diese Anordnung vereinigt die Vorteile des Motorwagenbetriebes mit der Möglichkeit, die gesamte maschinelle Einrichtung und die hochgelegten Motoren konstruktiv ausgestalten und im Betrieb bequem warten zu können; alles Vorteile, auf die bei im Untergestell angeordneten Achsmotoren verzichtet werden muß. (EntwĂŒrfe des Ing. H. H. Peter, ZĂŒrich.)


Die Motorwagen der Zahnbahnen sind – mit vereinzelten Ausnahmen fĂŒr kleine Leistungen (SalĂšvebahn und Traites Planches) – vierachsig und mit Drehgestellen versehen.

Nachdem diese Bauart insbesondere fĂŒr solche Bergbahnen in Betracht kommen kann, bei denen Steilrampen mit Reibungsstrecken öfters wechseln und letztere außerdem die fĂŒr Reibungsstrecken wirtschaftlichen grĂ¶ĂŸten Neigungen (60‰) ausnĂŒtzen, muß fĂŒr den Antrieb aller Laufachsen gesorgt werden. Die Laufachsen ĂŒbernehmen dann in den Zahnstangenstrecken den entsprechenden Anteil der Zugkraft. (Monthey – ChampĂ©ry, Martigny – ChĂątelard, MĂŒnsterschlucht.)

Bei der fĂŒr gemischten Betrieb charakteristischen Bahn Martigny-ChĂątelard sind viermotorige Triebwagen in Verwendung. Die Motoren treiben mittels doppelter Übersetzung das auf der Laufachse lose gelagerte Triebzahnrad an und gleichzeitig mit einer anderen, die gleiche Umfangsgeschwindigkeit erzeugenden Übersetzung auch die Laufachsen (Abb. 198). Bei AbnĂŒtzung der LaufkrĂ€nze der RĂ€der tritt ein Geschwindigkeitsunterschied zwischen Lauf- und Zahnrad ein, der ein Gleiten des ersteren verursacht.


Nach vorliegenden Erfahrungen ist diese Erscheinung unbedenklich. Mehr als hiedurch leidet der ruhige Gang solcher Triebwagen dadurch, daß die Motoren nicht nach innen zwischen beide Achsen eines Drehgestelles gelagert werden können, sondern – um kleine RadstĂ€nde erzielen zu können – nach außen gelegt werden mĂŒssen, was ein Schleudern bei Einfahren in Bögen verursacht.


In dem Drehgestelle der Monthey – ChampĂ©rybahn Abb. 199 arbeitet nur ein Motor auf die Zahnstange, der zweite Motor auf die Laufachse; beide Laufachsen sind mittels Parallelkurbelgetriebe gekuppelt. Reibungs- und Zahnstangenantrieb können einander bei dieser Anordnung nicht stören, doch ist die LeistungsfĂ€higkeit geringer, da nur zwei Motore auf die Zahnstange arbeiten.

Eine dritte Anordnung vermeidet die Kupplung der beiden Laufachsen eines Drehgestelles; es wird lediglich die Achslast auf die Reibungsachse verlegt, um möglichst große ZugkrĂ€fte entwickeln zu können. (MĂŒnsterschluchtbahn.)

Bei den letztangefĂŒhrten Antriebsarten befördern die Reibungsmotoren die ZĂŒge mit bedeutend grĂ¶ĂŸerer, etwa doppelter Geschwindigkeit, als in den Steilrampen gefahren wird; um die Reibungsmotoren in den Steilrampen benĂŒtzen zu können, werden diese in Reihe geschaltet. Dieser Vorgang bringt einen grundsĂ€tzlichen Nachteil mit sich, denn in der Reihenschaltung entwickeln die Motoren nur die halbe Leistung; die Motoren sind also gerade dann nur zur HĂ€lfte ausgenĂŒtzt, wenn die grĂ¶ĂŸte Kraftentfaltung gebraucht wird.

Motorwagen fĂŒr Reibungsantrieb und Zahnbahnen sind eine Sonderheit solcher Bergbahnen mit gemischtem Betrieb, bei denen Reibungsstrecken in grĂ¶ĂŸerer Ausdehnung vorkommen und die einzige verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig kurze Steilrampe mit Zahnradlokomotiven bedient wird (Opcina, Vesuv, Rittnerbahn, Martigny-ChĂątelard).


Der Betrieb solcher Bahnen wickelt sich in der Weise ab, daß der am unteren Ende mit eigener Kraft ankommende Motorwagen von der Lokomotive auf den Berg geschoben wird und oben die Fahrt mit eigener Kraft fortsetzt. Diese Betriebsart erfordert in der Einrichtung der Motorwagen bestimmte EigentĂŒmlichkeiten, insbesondere, wenn sĂ€mtliche Laufachsen wegen der vorkommenden Neigungen angetrieben sein mĂŒssen.

Die ersten zweiachsigen Wagen dieser Art kamen bei der Zahnbahn Triest-Opcina im Jahre 1902 in Anwendung. Die Motorwagen dieser Bahn sind normale Lenkachsenwagen mit 3∙6 m Achsstand, die charakteristische Zahnradbremse ruht in einem Gabelrahmen einerseits auf den Achsstummeln einer Achse, anderseits am Wagenkasten.

GrundsĂ€tzlich die gleiche Anordnung weisen die zweiachsigen Wagen der Rittnerbahn auf, jedoch mit der ErgĂ€nzung, daß der Rahmen des Bremszahnrades auch noch eine Sicherheitszange trĂ€gt.

Bei vierachsigen Wagen wird an jedem Drehgestell nur eine Achse mit einem entsprechend krĂ€ftigen Motor versehen, auf der zweiten Achse wird das lose gelagerte Bremszahnrad montiert. Eine Zange ist bei dieser Anordnung im allgemeinen nicht nötig. – Im Bedarfsfalle werden zwecks AusnĂŒtzung des gesamten Reibungsgewichtes beide Achsen mit einem Parallelkurbelgetriebe gekuppelt (Martigny-ChĂątelard).


Welchem dieser Triebfahrzeugsysteme der Vorzug zu geben ist, entscheiden die jeweils vorliegenden Anlage- und BetriebsverhĂ€ltnisse. – Es ist als feststehend anzusehen, daß fĂŒr reine Zahnbahnen Lokomotivbetrieb, allenfalls mit Rowanwagen, ausschließlich in Betracht kommen kann. FĂŒr Bahnen mit einer Steilrampe und ausgedehnten Reibungsstrecken wird die Nachrechnung der Personal- und Stromkosten einen Vorteil fĂŒr jene Betriebsweise erbringen, bei der Reibungsmotorwagen von Lokomotiven geschoben werden.

Bei wiederholt wechselnden NeigungsverhĂ€ltnissen muß man wohl aus wirtschaftlichen GrĂŒnden die auf den ersten Blick erkenntlichen technischen Nachteile der gedrĂ€ngten Bauart der Motorwagen in Kauf nehmen. Aber selbst bei reinen Zahnbahnen empfiehlt es sich, die Lokomotiven mit Einrichtungen fĂŒr Reibungsbetrieb auszurĂŒsten, wodurch es möglich wird, namentlich in den ohnedies ebenen Stationen, die im Bau und Betrieb teueren Zahnstangenweichen zu vermeiden.

Literatur: Dolezalek, Die Zahnbahnen der Gegenwart. 1905. – S. Herzog, Die elektrisch betriebenen Straßen-, Neben-, Berg- und Vollbahnen. 1905. – R. u. S. Abt, Lokomotivsteilbahnen und Seilbahnen. Hb. d. Ing. W. 1906. – Levy-Lambert, Chemins de fer Ă  crĂ©maillĂšre. 1908. – Strub, Bergbahnen der Schweiz bis 1900. Ztschr. f. d. ges. Lokal- u. Straßenbahnwesen. 1901. – S. Herzog, Die Arth-Rigibahn. Schwz. ETZ. 1907. – Dauber, Ztschr. dt. Ing. 1906. – J. G. Bösch-Ouzelet, Umbau auf elektr. Betrieb der Zahnradbahn auf den Corcovado bei Rio de Janeiro. Elektr. Kraftbetr. u. B. 1910. – Hotopf, Die elektrischen Bahnanlagen Die Barmer Bergbahn. Ztschr. d. Ing. 1902. – W. A. MĂŒller. Die Bergbahn Brunnen-Morschach. der Filderbahn. Elektr. Kraftbetr. u. B. 1906. – S. Herzog. Die elektr. Bahn Martigny-CĂąhtelard. Schwz. ETZ. 1908; Die Monthey-Chamery Bahn. Schwz. ETZ. 1909. Zehnder-Spoerry, Die elektr. Zahnradbahn Montreux-Glion. Schwz. ETZ. 1909. – Strub, Die MĂŒnsterschluchtbahn. D. Straßen- u. Kleinbahnztg. 1907. – Seefehlner, Die Rittnerbahn. Eletr. Kraftbetr. u. B. 1908. – Thomann, Die elektr. Bahn Stansstad-Engelberg. Schwz. Bauztg. 1899 u. 1905. – Poschenrieder, Neue elektr. Bahnen der Schweiz. Ztschr. d. Österr. Ing.-V. 1912; Die Zahnradbahn Trait-Planches. Elektr. Kraftbetr. u. B. 1904 – Seefehlner, Die elektr. Bahn Triest-Opcina. Elektr. Kraftbetr. u. B. 1905. – Strub, Die Vesuvbahn. Schwz. Bauztg. 1903. – Morgenthaler, Die Elektrifikation der Wengernalpbahn. Elektr. Kraftbetr. u. B. 1910 u. 1911. – Gaze, Elektr. Lokomotiven fĂŒr Zahnrad- und AdhĂ€sionsbetrieb. Ztschr. dt. Ing. 1902.

Seefehlner.


b) Seilbahnen. Die elektrische AusrĂŒstung einer Seilbahn beschrĂ€nkt sich auf die motorische Einrichtung der Antriebstation, die je nach Bedarf am oberen oder unteren Bahnende angeordnet werden kann.


Als einziges Beispiel einer Seilbahn, bei der die Hebung der Last durch ein selbstbewegliches Fahrzeug besorgt wird, ist die Steilrampe Palermo-Montreale zu nennen.

Die Abb. 200 erlĂ€utert die Art des Betriebes. Ein besonderes Windewerk ist nicht vorhanden; die beiden StĂŒtzwagen haben zwei Motoren, denen von der Straßenbahnoberleitung der Strom zugefĂŒhrt wird.


GrundsĂ€tzlich wichtig und in den meisten FĂ€llen fĂŒr die Baumöglichkeit und die Baukosten von ausschlaggebender Bedeutung ist der Umstand, daß das LĂ€ngenprofil der Seilbahn vom Standpunkte des elektrischen Betriebes ohne Nachteil frei gewĂ€hlt werden kann; die EinschrĂ€nkung, die namentlich bei den mit Wassergewicht betriebenen Bahnen in bezug auf die Ausgestaltung des LĂ€ngenprofiles besteht, liegt bei elektrischer Betriebskraft nicht vor. Lediglich vom Standpunkte der sicheren SeilfĂŒhrung und Schonung der Seile mĂŒssen bestimmte kleinste Ausrundungen gewĂ€hlt werden, im ĂŒbrigen kann der Entwurf frei vorgenommen und die billigste Trasse in Anschmiegung an das GelĂ€nde gewĂ€hlt werden.

Der elektrische Betrieb gestattet, den Seilbahnen (bei geringer LeistungsfĂ€higkeit) eine praktisch nur durch die Seildimensionen begrenzte grĂ¶ĂŸere LĂ€ngenausdehnung zu geben, als dies bei Wassergewichtsbahnen der Fall war, wo die mitnehmbare Wassermenge nicht beliebig gesteigert werden kann. Die Seilbahnen mit elektrischem Antriebe weisen daher grĂ¶ĂŸere BaulĂ€ngen auf. Die lĂ€ngste, mit Wasserlast betriebene Seilbahn ist in einer Sektion etwa 1700 m lang (Beatenberg), die elektrisch betriebene Mendelbahn ist 2350 m lang, Siders-Vermalabahn I. Sektion 2410, Muottas-Muraigl 2201, NeuchĂątel-Chaumont 2105 m lang.

Der elektrische Betrieb hatte jedoch auf die Ausgestaltung des Oberbaues und der Fahrzeuge insoferne grundlegenden Einfluß, als die Bedienung der Anlage und Regelung der Geschwindigkeit nicht mehr – wie bei Bahnen mit Wasserlastbetrieb – von einem (dem talfahrenden) Wagen aus erfolgt, sondern vom WĂ€rter des Windewerkes in der nach Bedarf am oberen oder unteren Bahnende angeordneten Antriebstation besorgt wird.

Elektrisch betriebene Seilbahnen haben demzufolge nur in solchen Anlagen die Bremszahnstange und das Bremszahnrad beibehalten, wo es sich um elektrisierte Wasserlastbahnen handelt.

Bei elektrischen Seilbahnen wird nur mehr ein Oberbau mit Keilkopfschienen, mit automatischer Ausweiche, System Abt, verwendet.

Die Wagen erhalten eine bei Seilbruch wirkende und im Bedarfsfalle auslösbare Zangenbremse und eine ebenfalls auf die Ă€ußere Laufschiene wirkende Handzangenbremse. Diese Anordnung hat zur weiteren Folge, daß die Fahrzeuge einseitig WalzenrĂ€der, auf der anderen Seite RĂ€der mit doppeltem Spurkranz erhalten mĂŒssen.

Der Betrieb der Seilbahnen ist durch eine verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig kleine Geschwindigkeit (1 bis 2∙5 m/Sek.) gekennzeichnet, die unter allen UmstĂ€nden aus SicherheitsgrĂŒnden unverĂ€ndert beibehalten werden muß. Die Geschwindigkeit nach oben begrenzen Fliehkraftregler; nichtsdestoweniger soll der Betriebsmotor selbsttĂ€tig die vorgeschriebene Geschwindigkeit einhalten.

Gleichstrom-, Nebenschluß- und Drehstrominduktionsmotoren erfĂŒllen diese grundlegende Bedingung, finden daher – je nachdem, welche Stromart zur VerfĂŒgung steht – Verwendung.

Bei Gleichstrom-Reihenschlußmotoren muß wĂ€hrend der Fahrt und nach Maßgabe der vorhandenen Last mit VorschaltwiderstĂ€nden oder mit Kurzschlußbremsung gefahren werden (Graz, Schloßberg).


In bestimmten FĂ€llen (Hungerburgbahn Innsbruck) wird Gleichstrom mit Anwendung einer Akkumulatorenbatterie vorzuziehen sein, weil man dadurch das LĂ€ngenprofil der Bahn zweckmĂ€ĂŸig ausgestalten kann, ohne befĂŒrchten zu mĂŒssen, daß eine unverhĂ€ltnismĂ€ĂŸig große Höchstbelastung vom Kraftwerk bezogen werden muß. Bei Umformung des Drehstromes auf Gleichstrom wird mit Hilfe der Batterie erzielt, daß der Anschlußwert der Anlage nur der mittleren Last entspricht. Da der Wattstundenverbrauch gering ist, kommt die Verschlechterung des Nutzeffektes durch die Umformung nur bei sehr hohen Strompreisen in Betracht.


FĂŒr die Anordnung des elektrisch angetriebenen Windwerkes hat sich eine Normalanordnung herausgebildet, von der sich die bei den verschiedenen Anlagen gewĂ€hlten Bauarten nicht wesentlich unterscheiden. Der Elektromotor treibt mittels Riemen und doppeltem Vorgelege die Windetrommel an. Der Riemenantrieb ist als elastisches Zwischenglied nötig, um den Motor vor den StĂ¶ĂŸen, die durch das Seil verursacht werden, sowie insbesondere die ZahnrĂ€der zu schĂŒtzen.

Bei der in der Schweiz eingefĂŒhrten Bauart sitzen auf der vom Motor angetriebenen Welle die Bremsscheiben; das ganze Vorgelege muß daher fĂŒr die in Betracht kommenden exzessivsten BremskrĂ€fte bemessen werden.

Bei neueren österreichischen und ungarischen AusfĂŒhrungen (Hungerburg, Tarajka) wirkt die automatische Bremse direkt auf die Windetrommel; die Sicherheit ist somit ohne besondere Vorkehrungen erreicht, indem zwischen Seil und Bremse kein Übertragungselement vorhanden ist. Die Betriebsbremse wirkt auf eine schnellaufende Achse des Vorgeleges; ihre Wirkung lĂ€ĂŸt sich daher sehr sanft abstufen. Das Gesamtgewicht der österreichischen Anordnung wird bei gleichen Beanspruchungen kleiner werden.


FĂŒr beengte RaumverhĂ€ltnisse empfiehlt sich an Stelle des Riemenantriebes die bei elektrischen Zahnradlokomotiven bewĂ€hrte Rutschkupplung als nachgiebiges Organ einzuschalten und reinen Zahnradantrieb zu wĂ€hlen.


Als Antriebsmotoren kommen normale, offene Stabilmotoren krĂ€ftiger Bauart, etwa in der AusfĂŒhrung, wie sie fĂŒr Fördermaschinen und Kranbetriebe gebrĂ€uchlich sind, in Betracht. Zur Abwicklung aller Schaltmanöver werden den Straßenbahnkontrollern Ă€hnliche, mit magnetischer Funkenlöschung ausgerĂŒstete Steuerungsorgane verwendet.

Zufolge der zwanglĂ€ufigen Verbindung des berg- und des talfahrenden Zuges ist zur Fortbewegung der beiden ZĂŒge nicht wie bei allen anderen Bahnsystemen eine Leistung entsprechend der gesamten Last erforderlich, sondern es genĂŒgt, wenn der Antriebsmotor jeweilig die Differenz der fĂŒr die zu hebende und sich senkende Last aufzuwendenden Zugkraft, bzw. Leistung entwickelt.

In bezug auf die BahnwiderstĂ€nde besteht wegen der besonderen Antriebs- und Leitorgane auch ein Unterschied gegenĂŒber allen anderen Bahnsystemen.

Die Geschwindigkeit ist im allgemeinen unverĂ€nderlich; es genĂŒgt daher zur Ermittlung der Leistung, die zur Überwindung der WiderstĂ€nde erforderlichen ZugkrĂ€fte festzustellen.

Der Bemessung des Motors ist der ungĂŒnstigste Belastungsfall zu grĂŒnde zu legen: dieser Fall tritt ein, wenn der bergfahrende Zug die höchste zulĂ€ssige Belastung fĂŒhrt und der talfahrende leer ist.

Zur Förderung der Belastung G kg des bergfahrenden Zuges mit einem Leergewicht von Q kg bei einem Seilgewicht von p kg/m sind folgende im positiven und negativen Sinn wirkende KrÀfte Z kg zu entwickeln, wenn h den Höhenunterschied der beiden Bahnenden in m betrÀgt.

Der belastete Wagen befindet sich am unteren Bahnende mit einem Neigungswinkel von α°

1. a) Die Hubkraft ist


Zu = (G + Q) sin α + p h + C – Q sin ÎČ


b) in der Bahnmitte mit dem Neigungswinkel Îł


Zm = G sin Îł + C


c) am oberen Bahnende mit dem Neigungswinkel ÎČ


Z0 = (G + Q) sin ÎČ â€“ p h + C – Q sin α


C bedeutet die Summe aller BahnwiderstĂ€nde, die mit Ausnahme besonderer Anlagen mit geringer Steigung (10–20%) als feste Zahl angenommen werden kann, weil ihre GrĂ¶ĂŸenordnung an sich im VerhĂ€ltnis zu den HubkrĂ€ften gering ist. Man tut am besten, die BahnlĂ€nge in Zonen zu teilen, fĂŒr die konstante mittlere Neigungswinkel angenommen werden können, und die nach den obigen Gleichgewichtsformeln errechneten TeilkrĂ€fte der Hubkomponenten im positiven und negativen Sinn aufzutragen und die Resultante zeichnerisch zu ermitteln.

Zu beachten ist, daß zur Berechnung der Hubkomponente nicht die Steigung in ‰, bzw. die Tangente des Neigungswinkels genommen werden soll, sondern der Sinus, weil zufolge der GrĂ¶ĂŸe der Winkel sich der Sinus von der Tangente schon wesentlich unterscheidet.

2. Der Zugwiderstand C kg berechnet sich wie folgt:

a) Der Bahnwiderstand w ‰ des Wagens kann, bezogen auf den Raddruck,


Elektrische Eisenbahnen

und


Elektrische Eisenbahnen

mit 3–5 kg pro Tonne eingesetzt werden. Die BerĂŒcksichtigung des Winddruckes ist wegen der geringen Geschwindigkeit (1–3 m/Sek.) ĂŒberflĂŒssig; desgleichen braucht kein Zuschlag fĂŒr die Befahrung der Bogen gemacht zu werden, weil die Radien groß sind und die Wagen relativ kleine RadstĂ€nde haben.

b) Der Rollwiderstand des Seiles beim Übergang ĂŒber Trag- und Leitrollen lĂ€ĂŸt sich nach den im Eisenbahnwesen gebrĂ€uchlichen GrundsĂ€tzen berechnen, wenn die zulĂ€ssige Annahme gemacht wird, daß das Seil ruht und die Trag- und Lenkrollen auf diesem laufen. Wegen der ungĂŒnstigen AbrollverhĂ€ltnisse ist fĂŒr die auf den Rollen wirkende Last ein Zugwiderstand von 10–20 kg/t anzunehmen. Der Druck auf die Leitrollen nimmt mit der Anzahl der Teilungen zu. Der hieraus entstehende Zugwiderstand am obersten Seilende einschließlich der Hubkomponente fĂŒr das Seil berechnet sich fĂŒr eine Strecke mit n Rollenteilungen von a m horizontaler LĂ€nge der unverĂ€nderlichen Steigung von h kg/t, einem Zugwiderstand von k kg ‰, wenn am untersten Ende des Seiles durch die angehĂ€ngte Last eine Spannkraft von Z kg erzeugt wird nach der Formel


Elektrische Eisenbahnen

wo fĂŒr


Elektrische Eisenbahnen

und


Elektrische Eisenbahnen

zu setzen ist.

t ist die schief gemessene LĂ€nge der Rollenteilung in m und e der Durchhang des Seiles in der Teilung; senkrecht zur Spannweite gemessen.

FĂŒr e gilt die angenĂ€herte Beziehung


Elektrische Eisenbahnen

wo f der lotrechte Durchhang des Seiles ist. Der Durchhang f in m ist gleich


Elektrische Eisenbahnen

wo fĂŒr Z die im Seil herrschende Zugkraft in kg zu setzen ist.

In Bögen nimmt λ den ebenfalls nur angenÀhert richtigen Wert


Elektrische Eisenbahnen

an, wo R den Bogenhalbmesser in m bedeutet.

3. Die Zugkraft fĂŒr das Anfahren, fĂŒr welches Beschleunigungen ĂŒber 0∙2 m/Sek.2 in Hinblick auf das Unbehagen der Reisenden nicht angewendet werden sollen, ist mit RĂŒcksicht auf die bedeutenden in Bewegung zu setzenden Massen zu berechnen und bei Bestimmung des Kraftbedarfes nicht zu vernachlĂ€ssigen.

Die zu beschleunigende Masse der Nutzlast, der beiden Fahrzeuge, des Seiles, kann ohneweiters in Rechnung gezogen werden, indem sie sich sĂ€mtlich mit der zu erreichenden linearen Geschwindigkeit bewegen; nicht so die Rotationskörper des Windwerkes und der Trag- und Lenkrollen, fĂŒr welche die auf die gegebene Umfangsgeschwindigkeit bezogenen Massen auf Grund angenĂ€herter Annahmen zu errechnen sind.

Die auf die Seilgeschwindigkeit reduzierte Masse ergab sich aus Versuchen, z.B. bei der Hungerburgbahn zu 5340 kg bei einem wirklichen Gewicht der rotierenden Teile des Windewerkes und der Rollen von 17250 kg.

Der elektrische Betrieb gestattet, in einfacher Weise die aus RĂŒcksichten der Sicherheit erforderliche Abstellung der Kraft zu bewirken. In allen Anordnungen und SchaltplĂ€nen wird daher darauf RĂŒcksicht genommen, daß der Strom bei Überschreitung der Geschwindigkeit und Überfahren der Stationen selbsttĂ€tig ausgeschaltet werde, anderseits sorgen Bremsmagnete, die in Normallage Gewichtsbremsen offen halten, dafĂŒr, daß beim Ausbleiben des Stromes und auch bei BetĂ€tigung obiger Schalter das Windewerk zum Stillstand gebracht wird.

Auf den verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig großen StreckenlĂ€ngen, namentlich auch wegen der wechselnden RichtungsverhĂ€ltnisse, ist eine VerstĂ€ndigung zwischen Fahrzeug und Antriebstation mit optischen oder akustischen Signalen unmöglich. Es mĂŒssen daher elektrische Signaleinrichtungen vorgesehen werden, mit deren Hilfe das Personal der beiden Fahrzeuge sich mit dem Maschinisten der Antriebstation verstĂ€ndigen kann.

Die Signaleinrichtungen bestehen aus Glockenwerken und FernsprechanschlĂŒssen, die durch dauernde Kontaktvorrichtungen mit den Wagen in Verbindung stehen (wie bei der Seilbahn in NeuchĂątel) oder mittels Kontaktstangen im Bedarfsfalle betĂ€tigt werden. Die gleiche Kontaktvorrichtung wird zur elektrischen Heizung und Beleuchtung der Wagen benĂŒtzt.

Literatur: R. u. S. Abt, Lokomotiv-Steilbahnen und Seilbahnen. V. Teil des Hb. d. Ing. W. 1906. – LĂ©vy-Lambert, Chemins de fer funiculaires. 1911. – Seefehlner, Beitrag zur Theorie und Praxis der Drahtseilbahnen: Die Hungerburgbahn und Seilbahn auf die Tarajka. 1909. – Strub, Bergbahnen der Schweiz. 1900. – Armknecht, Die Drahtseilbahn nach der Hohensyburg. E. T. Z. 1904. – Schmidt, Die Bergbahn in Heidelberg. Ztschr. dt. Ing. 1908. – Lookout mountain inchine railway. Bulls Magaz. 1911. – Chemin de fer funiculaire de Lyon. Rev. Electr. 1907. – Thomann, Die Mendelbahn. Elektr. Kraftbetr. u. B. 1904. – Zehnder-Spörry, Die Niesenbahn. Schwz. Bauztg. 1911. – Gradenwitz, Eine eigenartige Drahtseilbahn mit elektr. Antrieb in Nancy. Der Elektropraktiker. 1900. – Le funiculaire electrique de Pau. GĂ©n. civ. 1908. – Schwarz, Die Virglbahn. Organ. 1908. – Strub, Die Vesuvbahn. Schwz. Bauztg. 1903. – Vautier, Nouvelles Annales de la Construction, Baudry & Co., Paris, 1892. – Walloth, Die Drahtseilbahnen der Schweiz.

Seefehlner.


c) Gruben- und Industriebahnen. Eine systematische Einteilung derselben in Hauptgruppen nach besonderen Merkmalen ist nicht gut möglich, weil seit allgemeiner EinfĂŒhrung der elektrischen KraftĂŒbertragung alle Zweige der Industrie und Landwirtschaft sich den elektrischen Betrieb fĂŒr bahnmĂ€ĂŸige Transporteinrichtungen nutzbar gemacht haben und die einzelnen AusfĂŒhrungen dem jeweiligen Zwecke entsprechend eine außerordentlich große Vielgestaltigkeit aufweisen.

Als gemeinsames Merkmal aller Industriebahnen ist gerade diese AnpassungsfĂ€higkeit an alle BedĂŒrfnisse, die keiner anderen Energieform eigen ist, hervorzuheben.

Industriebahnen haben eine verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig geringe Ausdehnung. Die Betriebe verschiedener Unternehmungen stehen miteinander in keinem Zusammenhang; es besteht daher kein Zwang, an bestimmten einheitlichen Normen festzuhalten, es können fĂŒr jeden Fall die technisch und wirtschaftlich besten Anordnungen gewĂ€hlt werden. Bei elektrischem Betrieb sind der Bemessung der Zugseinheiten, bzw. der LeistungsfĂ€higkeit der hauptsĂ€chlich in Betracht kommenden Lokomotiven praktisch weder nach oben noch nach unten einschrĂ€nkende Grenzen gezogen.


In diesem Umstand, der von grundsĂ€tzlicher Bedeutung ist, liegt die Überlegenheit des elektrischen Betriebes gegenĂŒber dem animalischen und Dampfbetrieb; in beiden letzteren FĂ€llen ist man an obere und untere Grenzen gebunden. Man kann z.B. nicht weniger als ein Pferd nehmen, um eine Last zu fördern, anderseits ist es nicht gut möglich, mehr als zwei Pferde vorzuspannen.

Bei Dampfbetrieb kann man unter gewisse Leistungen nicht gehen, anderseits ist es praktisch oft nicht möglich, Leistungen, die ein durch die VerhĂ€ltnisse gegebenes Maß ĂŒbersteigen, zu bewĂ€ltigen.


Nicht zu ĂŒbersehen ist, daß der elektrische Betrieb praktisch als vollstĂ€ndig feuersicher gelten kann, u. zw. in einem solchen Maße, daß derselbe bei geeigneter Einrichtung zurzeit auch schon in Schlagwettergruben behördlich zugelassen wird. Ein weiterer, auch in hygienischer Beziehung großer Vorteil ist die vollstĂ€ndige Rauchlosigkeit des elektrischen Betriebes in Gruben, da hiedurch verminderte Aufwendungen fĂŒr die Bewetterung zur Geltung gelangen können.

Es bedarf weiters keiner besonderen BestĂ€tigung, daß die elektrischen Lokomotiven selbst in den kleinsten Einheiten der nicht schonenden Behandlung, die HĂŒtten-, Gruben- und Landwirtschaftsbetriebe mit sich bringen, in vollem Maße gewachsen sind.

Die Lokomotiven werden fĂŒr jede Spurweite, also von der bekannten kleinsten Spur von 16'' = 406 mm bis zur Normalspur gebaut.


Die Leistung einer solchen Kleinspurmaschine mit zwei Achsen betrĂ€gt 8 P. S. bei 1∙65 m/Sek.-Geschwindigkeit (Abb. 201). Die Lokomotive zieht 25 t in einer Steigung von 5‰. Diese fĂŒr die genannte Spur gewiß nennenswerte Leistung lĂ€ĂŸt sich ohne weiteres verdoppeln, wenn eine Doppelmaschine, die von einem FĂŒhrer bedient werden kann, in den Dienst gestellt wird.

Die Abraumlokomotiven fĂŒr 900 mm Spur der »Ilse-Bergbau-A.-G.« leisten 376 P.S. bei einem Gewicht von 44 t und entwickeln eine Zugkraft von 8480 kg, und kann diese bis 13.000 kg gesteigert werden.


Im allgemeinen kann gesagt werden, daß die elektrischen Lokomotiven fĂŒr Industrie- und Grubenbahnen von anderen Bahnfahrzeugen sich insoferne unterscheiden, als die ersteren – mit Ausnahme von FĂ€llen, wo AnschlĂŒsse an Normalbahnen in Betracht kommen – fĂŒr eine möglichst kleine Spurweitegebaut sind, weshalb Schmalspur vorherrscht.

Dieselbe Vielgestaltigkeit, die in bezug auf die in Betracht kommende Spurweite und zulĂ€ssige Achslast zu verzeichnen ist, besteht auch betreffs der zulĂ€ssigen Höhe der Fahrzeuge, die Anordnung der StromzufĂŒhrung und insbesondere in bezug auf die Art, wie der Betrieb sich abwickelt.

Die leichte Möglichkeit der Vermehrung der Anzahl der Triebachsen ist sowohl fĂŒr Neubauten als auch fĂŒr elektrifizierte, frĂŒher animalisch betriebene Grubenbahnen deshalb wichtig, weil es dadurch möglich wird, einen leichten Oberbau zu wĂ€hlen, bzw. den vorhandenen beizubehalten. Die VergrĂ¶ĂŸerung der Zugseinheiten fĂŒr starke Betriebe, unter Beibehaltung eines vorhandenen leichten Oberbaues setzt die Transportkosten herab, anderseits kann es oft von Vorteil sein, kleine Zugseinheiten ohne Nachteil verwenden zu können.

Die Grubenlokomotiven fĂŒr Untertagbetrieb werden mit nahezu derselben niedrigen Bauhöhe hergestellt, die die jeweils in Verwendung stehenden Hunte haben. In Stollen, deren lichte Höhe gerade nur fĂŒr die Mannschaft ausreicht, kann die Oberleitung seitlich oder durch Bretter geschĂŒtzt angeordnet werden. Wo die Anbringung einer Fahrdrahtleitung ĂŒberhaupt unmöglich ist, werden Akkumulatorenlokomotiven angewendet.

Lokomotiven fĂŒr Obertagbetrieb erhalten je nach den zur VerfĂŒgung stehenden lichten Höhen dieselbe niedrige Bauart wie Grubenlokomotiven fĂŒr Untertagbetrieb mit sitzender Bedienung oder – wenn es die VerhĂ€ltnisse gestatten – eine Kabine fĂŒr stehende Bedienung.

In Gruben, in deren Betrieb sich die TransportvorgĂ€nge regelmĂ€ĂŸig in genau der gleichen Weise wiederholen, hat man mit Erfolg fĂŒhrerlose Lokomotiven (Abb. 202) verwendet.


Solche Maschinen werden von der Belegmannschaft vor Ort in Gang gesetzt. StĂ¶ĂŸt der Zug auf ein Hindernis, so wird durch einen geeignet angeordneten Greifer der Strom ausgeschaltet und die Bremse betĂ€tigt; normalerweise geschieht dies erst am Ziel der Fahrt. Die ausgefĂŒhrten Lokomotiven dieser Art sind fĂŒr Akkumulatorenbetrieb eingerichtet und mit zwei Motoren von je 4 P.S. ausgerĂŒstet. GrundsĂ€tzlich können derartige Maschinen auch fĂŒr Strombezug von einer Fahrleitung gebaut werden.

Die Lokomotiven werden so eingerichtet, daß sie das Öffnen und Schließen der WettertĂŒren, Stellen der Wechsel, Blockieren von Zweiggleisen, in einfachster Weise selbsttĂ€tig bewirken.


Die Geschwindigkeit, mit der die Lasten auf Gruben- und Industriebahnen befördert werden, ist im allgemeinen gering; 4–10, Ă€ußerst 15–20 km/Std. Dementsprechend kann das Laufwerk der Lokomotiven einfach gebaut werden. Eine geringe Federung der Achsen mit Spiralfedern reicht meistens aus; namentlich bei kleinen Einheiten kann die Federung ohne Nachteil ganz fortgelassen werden. Zur Schonung der Akkumulatoren ist bei Lokomotiven mit Batterien eine sorgfĂ€ltigere Durchbildung der Federung vorhanden.

Die Rahmen weisen je nach dem Zweck die verschiedensten Formen auf und werden aus Blechen oder aus Stahlguß hergestellt. – Die Zugvorrichtung ist meistens ungefedert.

Was die Stromart anbelangt, findet man naturgemĂ€ĂŸ alle Systeme vertreten; es wird eben nach Möglichkeit die fĂŒr andere Betriebe bereits vorhandene Stromart verwendet.

Mit RĂŒcksicht auf die verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig geringe rĂ€umliche Ausdehnung solcher Anlagen reicht die mittlere Normalspannung von etwa 500 Volt meistens aus; in Gruben und auch sonst bei Anlagen, wo die Möglichkeit besteht, daß das Personal mit der Leitung in BerĂŒhrung kommen kann, muß die Spannung bis auf 100–220 Volt herabgesetzt werden.


Vereinzelte SonderfĂ€lle (MoselhĂŒtte-MaiziĂšres 2000 Volt, St. Georges de Comuniers-La Mure 2400 Volt Gleichstrom) ausgenommen, wird Hochspannung in der Fahrleitung kaum in Betracht kommen.


Die vielgestaltigen örtlichen VerhĂ€ltnisse sowie die in Anwendung gelangenden Stromarten und Spannungen kommen in der elektrischen Einrichtung, zunĂ€chst in den Stromabnehmern zum Ausdruck. Man findet alle Arten: Rolle, BĂŒgel, Walzen, Schleifschuhe u.s.w. vertreten; es muß der ErwĂ€gung in jedem einzelnen Falle ĂŒberlassen bleiben, das unter den gegebenen VerhĂ€ltnissen geeignetste System zu wĂ€hlen.


Beachtung verdient eine namentlich in Amerika – wo man Akkumulatoren in Grubenbetrieben vermeidet – eingebĂŒrgerte Art der StromzufĂŒhrung zur Bedienung der Gruben bis vor Ort. – Die Lokomotiven werden mit einem Schleppkabel (Abb. 203) ausgerĂŒstet, das auf eine elektrisch betriebene Windetrommel aufgebracht wird; dieses Kabel gestattet, daß die Lokomotiven Strecken von mehreren 100 m LĂ€nge ohne Oberleitung befahren und daß kurze, nur vorĂŒbergehend betriebene oder durch die SprengtĂ€tigkeit gefĂ€hrdete Strecken nicht mit elektrischer Oberleitung ausgerĂŒstet werden mĂŒssen.


Die elektrische AusrĂŒstung und die verwendeten Schaltmethoden stimmen mit den bei Straßenbahnen eingefĂŒhrten Systemen ĂŒberein. Abweichungen von diesen sind dem besonderen Verwendungszweck entsprechend durchzufĂŒhren.

Mehrmotorige Gleichstromlokomotiven haben Kontrollersteuerung mit Reihenparallelschaltung der Motoren, obzwar auch reine Parallelschaltung – insbesondere, wo mit schlechten AdhĂ€sionsverhĂ€ltnissen (meist Untertag) zu rechnen ist – verwendet wird.

Drehstromlokomotiven oder einmotorige Gleichstromfahrzeuge haben reine Widerstandsregelung.

Die Motoren weisen in der Hauptsache die fĂŒr Straßenbahnen ĂŒbliche, geschlossene Bauart auf, mit einseitig auf einer Laufachse ruhenden StĂŒtzlagen.

Da in bezug auf die Spurweite hohe Leistungen verlangt werden, ist eine achsial gedrĂ€ngte Bauart diesen Spezialmotoren eigentĂŒmlich (Abb. 204). Das GehĂ€use dieser Motoren ist deshalb meist einteilig, die Lagerung tief in das Innere des Ankers eingebaut. Vielfach haben die Motoren doppeltes Zahnradvorgelege, um die verhĂ€ltnismĂ€ĂŸig niedrigen Fahrgeschwindigkeiten zu ermöglichen. Auch hochgelegte Motoren, die mittels Ketten die Achsen antreiben, werden in einzelnen FĂ€llen verwendet.

Die Bemessung der LeistungsfĂ€higkeit der Motoren erfordert fĂŒr jeden Einzelfall sorgfĂ€ltige ErwĂ€gung.

Im allgemeinen ist zunĂ€chst infolge des schwachen Oberbaues und der zumeist mangelhaften Instandhaltung der Wagen, der ungĂŒnstigen atmosphĂ€rischen VerhĂ€ltnisse und der Verunreinigungen durch den Industriebetrieb mit viel höheren BahnwiderstĂ€nden zu rechnen als bei den Bahnen fĂŒr den öffentlichen Verkehr.

Aus diesem Grunde sollen 15–20 kg f. d. t als Bahnwiderstand angenommen werden.

In den meisten FĂ€llen muß die Dauerleistung der Triebfahrzeuge in erster Linie in Rechnung gezogen werden, weil der Betrieb nicht den durch hohe ZugkrĂ€fte gekennzeichneten Charakter von Straßenbahnen aufzuweisen pflegt.

Das Triebgewicht der Lokomotiven ist im VerhÀltnis zum angehÀngten Bruttogewichte gering, hohe Anfahrbeschleunigungen sind daher nicht zu erzielen.

Aus gleicher Ursache ist die elektrische Kurzschlußbremsung grundsĂ€tzlich nicht zu empfehlen.


Eine besondere Gruppe bilden diejenigen Triebfahrzeuge fĂŒr elektrische Industrie- und Grubenbahnen, die außer der Lastenbeförderung auf dem Gleis unter Anwendung der elektrischen Kraft auch anderen Zwecken dienen. Eine erschöpfende AufzĂ€hlung derartiger Einrichtungen ist unmöglich; es sei nur erwĂ€hnt, daß der Kombination von Verschublokomotiven mit einem Krane oder einer Seilwinde, Fahrzeugen fĂŒr Schienen und WalztrĂ€gertransport mit zum Auf- und Abladen geeigneten elektrisch angetriebenen Einrichtungen, Gießpfannentransportwagen (Abb. 205) und Baggermaschinen vielfach begegnet wird.

Literatur: Hildebrand, Elektrische Abraumlokomotiven (E.T.Z. 1910). – Butow und Dobbelstein, Vergleichende Untersuchungen an Grubenlokomotiven (»GlĂŒckauf« 1912). – Studer, Akkumulatorlokomotive des Schlachthofes der Stadt ZĂŒrich (Schweizerische Bauztg. 1910). – Reinhart, Elektrische Förderbahnen (Ztschr. d. Öst. Ing.- u. Arch.-V. 1911). – Philippi, Elektrische Grubenlokomotiven in Amerika (E. K. B. 1910). – Reckentenwaldt, Elektrische Streckenförderung mit Akkumulatorlokomotiven zur Grube Von-der-Heydt (E. K. B. 1910). – Ohl, Elektrische Lokomotiven im Bergbau (»Der Bergbau« 1911). – Söder, Elektr. Lokomotiven im Berg- und HĂŒttenbetrieb (»Kohle und Erz«, 1907, Heft 25–26). – Erb, Neuere Industriebahnenlokomotiven (Dinglers Polytechn. Journal, H. 46 u. 47, 1908).

Seefehlner.

Abb. 139.
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Abb. 140.
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Abb. 141.
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Abb. 142.
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Abb. 143. Kraftwerk Mittelsteine der kgl. preuß. Staatsbahn Lauban-Königszelt.
Abb. 143. Kraftwerk Mittelsteine der kgl. preuß. Staatsbahn Lauban-Königszelt.
Abb. 144.
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Abb. 145.
Abb. 145.
Abb. 146.
Abb. 146.
Abb. 147.
Abb. 147.
Abb. 148.
Abb. 148.
Abb. 149.
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Abb. 150.
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Abb. 151. Stromschiene der Wannseebahn.
Abb. 151. Stromschiene der Wannseebahn.
Abb. 152. Stromschiene der Schöneberger Untergrundbahn.
Abb. 152. Stromschiene der Schöneberger Untergrundbahn.
Abb. 153.
Abb. 153.
Abb. 154. Stromschiene der New York Central Railway.
Abb. 154. Stromschiene der New York Central Railway.
Abb. 155. Untergestell eines Motorwagens mit festgelagerten Achsen.
Abb. 155. Untergestell eines Motorwagens mit festgelagerten Achsen.
Abb. 156. Motorwagen mit freien Lenkachsen.
Abb. 156. Motorwagen mit freien Lenkachsen.
Abb. 157. Einachsiges Drehgestell fĂŒr Motorwagen
Abb. 157. Einachsiges Drehgestell fĂŒr Motorwagen
Abb. 158. Vierachsiger Motorwagen.
Abb. 158. Vierachsiger Motorwagen.
Abb. 159.
Abb. 159.
Abb. 160.
Abb. 160.
Abb. 161 a.
Abb. 161 a.
Abb. 161 b.
Abb. 161 b.
Abb. 161 c.
Abb. 161 c.
Abb. 161 d.
Abb. 161 d.
Abb. 162.
Abb. 162.
Abb. 163.
Abb. 163.
Abb. 164.
Abb. 164.
Abb. 165. Kompensierter Serienmotor.
Abb. 165. Kompensierter Serienmotor.
Abb. 166. Kompensierter Serienmotor mit Wendefeldern.
Abb. 166. Kompensierter Serienmotor mit Wendefeldern.
Abb. 167. Repulsionsmotor von Elihu Thomson.
Abb. 167. Repulsionsmotor von Elihu Thomson.
Abb. 168. Repulsionsmotor von Atkinson.
Abb. 168. Repulsionsmotor von Atkinson.
Abb. 169. Repulsionsmotor von DĂ©ri.
Abb. 169. Repulsionsmotor von DĂ©ri.
Abb. 170. Repulsionsmotor von Winter-Eichberg.
Abb. 170. Repulsionsmotor von Winter-Eichberg.
Abb. 171. Repulsionsmotor von Winter-Eichberg mit Erregertransformator.
Abb. 171. Repulsionsmotor von Winter-Eichberg mit Erregertransformator.
Abb. 172. Doppelt gespeister Motor von Winter-Eichberg.
Abb. 172. Doppelt gespeister Motor von Winter-Eichberg.
Abb. 173. Großer offener, doppelt gespeister Motor.
Abb. 173. Großer offener, doppelt gespeister Motor.
Abb. 174. Schaltungsprinzip einer Kontrollersteuerung.
Abb. 174. Schaltungsprinzip einer Kontrollersteuerung.
Abb. 175. Schaltungsschema einer SchĂŒtzensteuerung fĂŒr 4 kompensierte Repulsionsmotoren.
Abb. 175. Schaltungsschema einer SchĂŒtzensteuerung fĂŒr 4 kompensierte Repulsionsmotoren.
Abb. 176. FĂŒhrerkontroller.
Abb. 176. FĂŒhrerkontroller.
Abb. 177. Gruppe von SchĂŒtzen.
Abb. 177. Gruppe von SchĂŒtzen.
Abb. 178. Schaltungsprinzip einer Potentialreglersteuerung fĂŒr einen doppelt gespeisten Motor.
Abb. 178. Schaltungsprinzip einer Potentialreglersteuerung fĂŒr einen doppelt gespeisten Motor.
Abb. 179. Scherenstromabnehmer mit 2 BĂŒgeln.
Abb. 179. Scherenstromabnehmer mit 2 BĂŒgeln.
Abb. 180. Schema der Druckluftleitungen.
Abb. 180. Schema der Druckluftleitungen.
Abb. 181. Elektrische Lokomotive der Giovi-Linie.
Abb. 181. Elektrische Lokomotive der Giovi-Linie.
Abb. 182.
Abb. 182.
Abb. 183.
Abb. 183.
Abb. 184. Akkumulatorenwagen der preuß.-hess. Staatseisenbahnen.
Abb. 184. Akkumulatorenwagen der preuß.-hess. Staatseisenbahnen.
Abb. 185.
Abb. 185.
Abb. 186.
Abb. 186.
Abb. 187.
Abb. 187.
Abb. 188.
Abb. 188.
Abb. 189.
Abb. 189.
Abb. 190.
Abb. 190.
Abb. 191.
Abb. 191.
Abb. 192.
Abb. 192.
Abb. 193.
Abb. 193.
Abb. 194.
Abb. 194.
Abb. 195. Schneekehrmaschine mit rotierenden Walzen.
Abb. 195. Schneekehrmaschine mit rotierenden Walzen.
Abb. 196.
Abb. 196.
Abb. 197.
Abb. 197.
Abb. 198.
Abb. 198.
Abb. 199. Drehgestell der Wagen der Monthey – ChampĂ©rybahn.
Abb. 199. Drehgestell der Wagen der Monthey – ChampĂ©rybahn.
Abb. 200. Seilbahn ĂŒber die Steilrampe der Palermo-Montreale.
Abb. 200. Seilbahn ĂŒber die Steilrampe der Palermo-Montreale.
Abb. 201.
Abb. 201.
Abb. 202. FĂŒhrerlose Grubenlokomotive.
Abb. 202. FĂŒhrerlose Grubenlokomotive.
Abb. 203. Grubenlokomotive der G. E. C. mit Schleppkabel.
Abb. 203. Grubenlokomotive der G. E. C. mit Schleppkabel.
Abb. 204. 1000-Volt-Motor fĂŒr Meterspur und ein 160-PS.-Motor fĂŒr 500 mm Spurweite der Siemens-Schuckert-Werke.
Abb. 204. 1000-Volt-Motor fĂŒr Meterspur und ein 160-PS.-Motor fĂŒr 500 mm Spurweite der Siemens-Schuckert-Werke.
Abb. 205. Gießpfannentransportwagen.
Abb. 205. Gießpfannentransportwagen.
Tafel II.
Tafel II.
Tafel III.
Tafel III.
Tafel IV.
Tafel IV.
Tafel V.
Tafel V.
1

Siehe Stein, Zusammenstellung der elektrisch betriebenen Haupt-, Neben- und nebenbahnĂ€hnlichen Kleinbahnen E. T. Z. 1911. Heft 30–33.

2

Preußisch-hessische Staatsbahnen, Vereinigte Arad-Csanáder E.-B., Union Pacific Railway.

3

Entsprechend 250–300 g Brennstoff f. d. Pferdekraftstunde.


http://www.zeno.org/Roell-1912. 1912–1923.

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