Titel: Wood's zweiter Bericht über den Bauplan der Great-Western-Eisenbahn.
Autor: Wood,
Hawkshaw,
Brunel, Marc Isambard
Fundstelle: 1839, Band 72, Nr. LXVIII. (S. 321–358)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj072/ar072068

LXVIII. Auszüge aus den von den HHrn. Wood, Hawkshaw und Brunel erstatteten Berichten über den an der Great-Western-Eisenbahn befolgten Bauplan.

Aus dem Civil Engin. and Archit. Journal. Febr. 1839, S. 47.

(Fortsezung von H. 4, S. 269.)

Nachdem ich somit, soweit mir die Zeit es gestattet, die Kraft und die Fähigkeiten der Maschinen auf der Great-Western-Eisenbahn ermittelt, blieb mir die Kraft der auf den gewöhnlichen Eisenbahnen gebräuchlichen Maschinen gleichfalls zu erforschen. Die Direktoren der London-Birmingham-Eisenbahn gaben mir die Erlaubniß zu den in dieser Beziehung anzustellenden Versuchen, insofern dadurch der Verkehr auf ihrer Bahn keine Störung erlitte. Daß die Versuche unter dieser Bedingung sehr schwer und nur mit Aufwand an Zeit und Geld zu leiten waren, brauche ich kaum zu erwähnen. Uebrigens konnten die Versuche hier auf eine geringere Anzahl beschränkt bleiben, da die Maschinen dieser Bahn nicht so verschieden gebaut sind, wie jene an der Great-Western-Bahn. Hr. Robert Stephenson übergab mir die Resultate einiger Versuche, die er im Laufe des lezten Sommers mit den Maschinen der London-Birmingham-Bahn angestellt hatte, und gab mir auch Gelegenheit, mich durch eigene Beobachtung von der Richtigkeit dieser in folgender Tabelle enthaltenen Resultate zu überzeugen.

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Tab. III. Leistungen der Maschinen auf der London-Birmingham-Eisenbahn.

Textabbildung Bd. 72, S. 322

Eine Zusammenstellung dieser Versuche, welche an einer Bahnstreke von verschiedenen Gradienten, an der die Neigung stellenweise 16 Fuß in der engl. Meile betrug, angestellt wurde, ersieht man, zum Vergleiche mit den an der Great-Western-Eisenbahn angestellten Versuchen eingerichtet, aus Tabelle IV.

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Tab. IV. Kräfte der Maschinen an der London-Birmingham-Eisenbahn.

Textabbildung Bd. 72, S. 323

Hieraus ergibt sich, daß auf einer Bahn von gewöhnlicher Spurweite, deren Gradienten so wechseln, daß der Widerstand an einigen Stellen mehr als verdoppelt wird, mit Lasten, welche von 32 bis zu 54 Tonnen wechseln, eine mittlere Geschwindigkeit von 32 englischen Meilen in der Zeitstunde erreicht werden kann. Die aufgezeichneten Versuche wurden absichtlich zum Vergleiche mit den an der Great-Western-Eisenbahn gemachten mit denselben Lasten augestellt. Ich wählte diese Versuche lieber, als die an der Grand-Junction- und Liverpool-Manchester-Eisenbahn angestellten zum Vergleiche, weil bei diesen, da sie nicht auf dieselbe Weise vorgenommen wurden, einige Erläuterung nöthig gewesen wäre. Uebrigens wird sich auch aus den Versuchen an den anderen Bahnen eine Bestätigung der an der London-Birmingham-Bahn angestellten ergeben.

Vergleicht man nun die Resultate dieser Versuche mit jenen an der Great-Western-Bahn, so findet man, daß der North-Star mit gleicher Last oder mit einer Last von 32 Ton. eine größere Geschwindigkeit erreichte; daß hingegen die Leistungen, welche die Maschinen der London-Birmingham-Bahn mit dieser Last ergaben, den Leistungen jener Maschinen der Great-Western-Bahn nahe kommen, die an Kraft dem North-Star nachstehen, dagegen die Maschinen der London-Birmingham-Bahn an solcher noch immer übertreffen. Mit einer Last von 50 Tonnen erreichte der North-Star eine um zwei engl. Meilen in der Zeitstunde größere mittlere Geschwindigkeit, als die Maschinen der London-Birmingham-Bahn; der Aeolus erreichte mit einer gleichen Last dieselbe Geschwindigkeit wie die leztgenannten Maschinen; die Venus, der Neptun und der Apollo hingegen, welche an Kraft den Maschinen der London-Birmingham-Bahn gleichkommen, blieben in |324| ihren Leistungen um 6 engl. Meilen in der Zeitstunde hinter den lezteren zurük.

Ebenso ersieht man aus einem Vergleiche der gegenseitigen Leistungen, daß die Maschinen der Great-Western-Bahn viel mehr Kohks per Tonne und per Meile verbrauchten, als die Maschinen der London-Birmingham-Bahn. Da der Bau der Maschine beinahe derselbe ist, so zeigt sich ein angemessener Verbrauch an Wasser oder an Dampf. Ich brauche kaum zu sagen, daß die in einer bestimmten Streke verbrauchte Wassermenge oder das Gewicht des verbrauchten Dampfes ein sicherer Prüfstein für die Kraft ist, welche auf dieser Streke zur Vollbringung einer gewissen Arbeit verbraucht wird. Man kann sich daher dieses Mittels, neben den relativen Dimensionen der Maschinen, bedienen, um zu prüfen, welche Kraft von den Maschinen auf den respectiven Bahnen zur Vollbringung einer gleichen Menge Arbeit aufgewendet wurde. Verfährt man beim Abschäzen der relativen Kräfte der Maschinen nach der bekannten Formel, nach welcher die Verdampfungskraft, welche durch die ausstrahlende Wärme der Feuerstelle bedingt ist, dreimal größer ist, als die durch die communicative Wärme der Röhren bedingte, so zeigt folgende Tabelle die relativen Kräfte der einzelnen, den Versuchen unterzogenen Maschinen, denen ich noch die wirklichen, aus den Versuchen hervorgehenden, und aus der in Dampf verwandelten Wassermenge entnommenen Kräfte beigesezt habe.

Tab. V. Relative Kräfte der Maschinen, womit an der Great-Western- und an der London-Birmingham-Eisenbahn Versuche angestellt wurden.

Textabbildung Bd. 72, S. 324
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Aus dieser Tabelle ersieht man vergleichsweise die Kraftmenge, welche an der Great-Western- und an der London-Birmingham-Eisenbahn zur Vollbringung einer und derselben Quantität Arbeit erforderlich ist. Diese Kraftmenge ist an ersterer Bahn größer, theils weil die Kraft und das Gewicht der Maschinen im Vergleiche mit der Last viel größer sind, als an lezterer; theils weil, wie später gezeigt werden soll, der Widerstand der Schienen und Wagen größer ist.

Prüft man die auf der London-Birmingham-Eisenbahn angestellten Versuche, so wird man finden, daß die Geschwindigkeit, obwohl sie im Mittel nur 32 engl. Meilen in der Zeitstunde betrug, an einigen Bahnstreken doch bedeutend größer war, und im Maximum bis auf 40,9 engl. Meilen stieg. Ich will jedoch vorläufig auf keine weitere Vergleichung dieser Resultate eingehen, sondern zur Bestärkung derselben einige weitere, an anderen Bahnen angestellte Versuche anführen.

Ich war durch die Güte meines Freundes, des Hrn. Booth, Secretärs an der Liverpool-Manchester-Eisenbahn, im Stande, an dieser Bahn einige Versuche über die Deflexion oder Abbiegung anzustellen. Hr. Woods, Ingenieur derselben Bahn, übergab mir die Resultate einiger Versuche, welche an ihr bezüglich der Kraft der Maschinen unternommen wurden.

Tab. VI. Summarische Darstellung der Versuche an der Liverpool-Manchester-Eisenbahn.

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Da ich in Erfahrung brachte, daß man sich an der Grand-Junction-Eisenbahn mit einigen Versuchen über den Verbrauch an Kohks beschäftigte, und da einige Streken dieser Bahn in Hinsicht auf Gradienten besonders geeignet zu Versuchen über die Reibung der Wagen schienen, so ersuchte ich Hrn. Moß, den Vorsizer der Directoren, |326| um die Erlaubniß, diese Versuche anstellen zu dürfen. Auf dieses Gesuch hin übergab mir Hr. Locke, der Ingenieur der Bahn, die Resultate einer Reihe höchst schäzbarer Versuche, die von ihm auf der Bahn bewerkstelligt wurden, und ebenso ertheilte er mir die Erlaubniß zu allen Versuchen, die ich für wünschenswerth halten sollte.

Das Resultat der Versuche in Betreff des Verbrauches an Kohks findet man in folgender Tabelle VII. Es besteht jedoch zwischen diesen Versuchen und den an den anderen Bahnen angestellten ein Unterschied. Leztere ergaben nämlich den Verbrauch an Kohks und die Kräfte der Maschinen bezüglich auf Geschwindigkeit von der Abfahrtszeit an dem einen bis zur Ankunft an dem anderen Stationsende, oder den Verbrauch und die Geschwindigkeit während der Bahn allein. Die Versuche an der Grand-Junction-Bahn dagegen geben den Verbrauch an Kohks vom Aufzünden des Feuers bis zum Ende der Fahrt, so daß der Verlust an beiden Enden mitgerechnet ist; sie geben also den Verbrauch beim regelmäßigen Bahnbetriebe vom Aufzünden des Feuers an bis dahin, wo die Maschine ihr Tagwerk vollbracht hat.

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Tab. VII. Summarische Darstellung der Versuche an der Grand-Junction-Eisenbahn.

Textabbildung Bd. 72, S. 327
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Die Versuche hatten den Zwek, die Qualität verschiedener Arten von Kohks herauszustellen, und wurden deßhalb von Hrn. Ingenieur Alcard mit größter Sorgfalt geleitet. Ich habe, um sie mit dem Kohksverbrauch der Maschinen der Great-Western-Eisenbahn vergleichen zu können, über diesen nach den mir von Hrn. Saunders gelieferten Documenten folgende Tabelle entworfen.

Tab. VIII. Verbrauch an Kohks an der Great-Western-Eisenbahn.

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Diese Daten bestätigen die Resultate obiger auf eine andere Weise angestellter Versuche, und ergeben aus den oben angegebenen Gründen für die Great-Western-Eisenbahn abermals einen größeren Aufwand an Kraft oder einen größeren Verbrauch an Kohks, um dieselbe Quantität Arbeit zu vollbringen, wie an der Grand-Junction-Bahn.

Aus einer genauen Vergleichung der Resultate dieser Versuche lassen sich nun, was den ersten Punkt, nämlich die Erzielung von Geschwindigkeit betrifft, folgende Resultate ziehen:

1) Die größte auf der Great-Western-Bahn erlangte Geschwindigkeit betrug mit dem North-Star und einer Last von 15 Tonnen eine kurze Streke über 45 engl. Meilen in der Zeitstunde.

2) Mit einer Last von 50 Tonnen, welche als die Maximalschwere eines Wagenzuges erster Classe betrachtet werden kann, wurde auf der bisher eröffneten Bahnstreke von 22 1/2 engl. Meilen, deren höchste Gradiente 4 Fuß in der engl. Meile beträgt, nach beiden Richtungen und bei vollem Laufe eine mittlere Geschwindigkeit von 35 engl. Meilen in der Zeitstunde erreicht, und zwar mit Maschinen, welche im Durchschnitte 165,6 Kubikfuß Wasser in der Zeitstunde verdampften, Treibräder von 7 Fuß Durchmesser und Cylinder von 16 Zoll Durchmesser hatten.

3) Mit Maschinen von geringerer Verdampfungskraft, d.h. welche nur 115 Kubikfuß Wasser in der Zeitstunde verdampften, und mit Treibrädern von 8 Fuß und mit Cylindern von 12 Zoll ausgestattet waren, betrug die Geschwindigkeit mit einer Last von 50 Ton. im Durchschnitte 32 engl. Meilen in der Zeitstunde.

4) Die höchste Geschwindigkeit, welche auf der London-Birmingham-Bahn mit der Maschine Harvey-Combe und einer Last von 34 1/2 Ton. erreicht wurde, betrug eine kurze Streke über 40,9 engl. Meilen in der Zeitstunde.

5) Mit einer Last von 50 Ton. wurde an dieser Bahn in einer Streke von 24 1/2 engl. Meilen, welche jener an der Great-Western-Bahn beinahe gleich kam, deren höchste Gradiente aber 16 Fuß in der engl. Meile betrug, mit Maschinen, welche im Durchschnitte 94,85 Kubikfuß Wasser in der Zeitstunde verdampften, und Treibräder von 5 Fuß und Cylinder von 12 Fuß Durchmesser hatten, eine mittlere Geschwindigkeit von 32 engl. Meilen in der Zeitstunde erreicht.

6) An beiden Bahnen stand der Verbrauch an Kohks oder die zur Erzielung obiger Leistungen nöthige Kraft so genau als möglich mit den Verdampfungskräften der entsprechenden Maschinen im Verhältnisse.

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7) Eine hohe Geschwindigkeit läßt sich nur mit einer sehr großen Kraftaufopferung erzielen. Folgende Tabelle zeigt die Leistungen der zwei kräftigsten Maschinen der Great-Western-Eisenbahn mit Rüksicht auf die Geschwindigkeit und Last und mit Rüksicht auf den Verbrauch an Kohks per Tonne in der engl. Meile.

Tab. IX.

North-Star. Aeolus.

Last
in
Tonnen.
Geschwindigkeit
in engl. Meilen
in der Zeitstunde.
Verbrauch an
Kohks auf die
Ton. in der engl.
Meile, in Pfund.
Last
in
Tonnen.
Geschwindigkeit
in engl. Meilen
in der Zeitstunde.
Verbrauch an
Kohks auf die
Tonne in der engl.
Meile, in Pfunden.
16 41 2,76 24 37 1/4 1,37
33 37 1,25 31 33 1/4 1,15
50 35 1,02 51 32 0,76
82 33 0,59 80 24 1/2 0,51
166 24 0,306 104 23 0,30

Ich komme nunmehr zur Erörterung der Frage, ob zur Erreichung einer größeren Geschwindigkeit als an den anderen Eisenbahnen eine größere Spurweite nöthig oder das Zwekmäßigste war, und zwar in welchem Maaße? Obige Versuche zeigen nun allerdings, daß an der Great-Western-Bahn eine größere Geschwindigkeit erlangt wurde, als an den übrigen Bahnen; allein da die auf ihr gebräuchlichen Maschinen auch kräftiger waren, als jene der anderen Bahnen, so frägt sich, ob auf diesen mit eben so kräftigen Maschinen nicht eine eben so große Geschwindigkeit zu erzielen wäre.

Die stärkste Maschine der Great-Western-Bahn hat obigen Tabellen gemäß eine Verdampfungskraft von 288,28, und erreicht mit dieser und 50 Ton. Last eine mittlere Geschwindigkeit von 35 engl. Meilen in der Zeitstunde. Die Verdampfungskraft des Harvey-Combe ist 163,67, und mit dieser erreicht er eine mittlere Geschwindigkeit von 32 engl. Meilen in der Zeitstunde. Die größten der von den HHrn. Stephenson und Comp. gebauten und auf der Newcastle-Carlisle-Eisenbahn gebräuchlichen Maschinen haben eine Verdampfungskraft von 253,21; und eine von denselben Fabrikanten für die Leicester-Swannington-Bahn gebaute Maschine hat eine solche von 263,8. Der Aeolus, die zweite Maschine der Great-Western-Bahn, hat eine Verdampfungskraft von 228,09, und erreicht mit dieser und mit 50 Ton. Last eine mittlere Geschwindigkeit von 32 engl. Meilen in der Zeitstunde. Hieraus erhellt, daß auf Bahnen von der gewöhnlichen Spurweite Maschinen im Gebrauch sind, deren Kraft sich zur |331| Kraft der zweiten auf der Great-Western-Bahn gebräuchlichen Maschine (welche nur um 3 engl. Meilen hinter der stärksten Maschine dieser Bahn zurükbleibt), wie 263 : 228 verhält. Ich hatte, so sehr ich es auch wünschte, keine Gelegenheit mit diesen stärkeren Maschinen auf gewöhnlichen Bahnen Versuche anzustellen; allein ich habe gefunden, daß Maschinen mit einer Verdampfungskraft von 165,26 auf diesen Bahnen eine eben so große Geschwindigkeit erreichen, wie eine Maschine von 228,09 an der Great-Western-Bahn. Dieß berechtigt zu dem Schlusse, daß Maschinen mit Verdampfungskräften von 253,21 und 263,8 auf gewöhnlichen Bahnen eine eben so große, wo nicht größere Geschwindigkeit erreichen werden, als sie den stärksten Maschinen auf der Great-Western-Bahn eigen ist.

Dieser Schluß folgt daraus, daß die Maschinen auf den gewöhnlichen Bahnen vergleichsweise einen größeren Nuzeffect geben, als jene auf der Great-Western-Bahn, was zum Theile davon herrührt, daß an lezterer ein größeres Mißverhältniß zwischen dem Gewichte und der Kraft der Maschinen und der nuzbringenden Last besteht, zum Theile aber auch durch einen größeren Widerstand der Bahn und der Wagen selbst bedingt ist. Von dem größeren Widerstande kommt übrigens nur jener Theil, der von der größeren Stärke und Schwere der Maschinen und Wagen und von der größeren Menge Luft, welche die Wagen fangen, erzeugt wird, auf Rechnung der größeren Spurweite. Wie viel von dem größeren Kraftaufwande, der an der Great-Western-Bahn nöthig ist, um eine und dieselbe Last mit derselben Geschwindigkeit zu bewegen, mit der sie auf den gewöhnlichen Bahnen fortgeschafft wird, auf Rechnung der größeren Spurweite zu sezen ist, wird man später ersehen; einstweilen geht aus den angeführten Versuchen soviel hervor, daß mit Maschinen von gleicher Kraft auf den gewöhnlichen Bahnen ein höheres Resultat und mithin auch eine größere Geschwindigkeit realisirt werden kann, als auf einer Bahn mit großer Spurweite. Handelt es sich bloß um Erzielung der möglich größten Geschwindigkeit, so ist allerdings eine größere Spurweite unstreitig besser, weil dann auch größere Maschinen möglich sind; dabei bleibt es aber dann noch immer sehr zweifelhaft, ob eine Spurweite von 7 Fuß zu diesem Zweke die beste ist, oder ob nicht auch schon bei einer geringeren Weite allen Bedingungen zur Aufstellung von Maschinen, mit denen die möglich größte Geschwindigkeit zu erzielen wäre, entsprochen ist.

Die Frage, ob eine größere Spurweite nothwendig ist oder nicht, hängt demnach ganz von der Geschwindigkeit ab, welche man zu erreichen und zu unterhalten für gut findet. Ist eine mittlere Geschwindigkeit von 32 engl. Meilen in der Zeitstunde, oder überhaupt |332| eine Geschwindigkeit, welche mit den kräftigsten der auf ihnen gebräuchlichen Maschinen erreicht werden kann, genügend, so ist, was die Triebkraft anbelangt, eine größere Spurweite unnöthig. Wäre dagegen eine größere Geschwindigkeit erforderlich, so würde sich erst noch fragen, ob diese nicht auch bei der gewöhnlichen Spurweite möglich ist. Ich fragte Hrn. Brunel, welche Geschwindigkeit er sowohl für Passagiere als für Güter feststellen wolle, und erhielt von ihm zur Antwort: „Die Geschwindigkeit ist noch unbestimmt, und man wird meiner Ansicht nach als Maaßstab die höchste, welche bei einem regelmäßigen Bahnbetriebe zu erzielen ist, feststellen müssen. Mit mäßigen Lasten möchte ich sie zu 35 engl. Meilen bestimmen; wenn aber die Bahn in vollkommen gutem Zustande und rein erhalten ist; wenn die Züge für die kürzeren Streken angeordnet seyn werden, so daß nur einmal angehalten zu werden braucht; und wenn endlich unsere Maschinisten die nöthige Uebung erlangt haben werden, dürften wir, wie ich denke, eine Geschwindigkeit von 38 bis 40 engl. Meilen in der Zeitstunde erlangen.“

Wenn nun die von Hrn. Brunel angegebene Geschwindigkeit bei allen Witterungseinflüssen und anderen Zufällen erreicht werden soll, so werden, da die dermaligen Maschinen diesen Leistungen nicht gewachsen sind, größere Maschinen nöthig seyn. Da aber mit einer Steigerung der Geschwindigkeit von 32 und 35 engl. Meilen auf 38 und 40 engl. Meilen den gegebenen Tabellen gemäß ein ungeheures Opfer an Kraft verbunden ist, so wird es, wenn zugleich auch die Wohlfeilheit des Transportes in Betracht kommen soll, zur ernstlichen Frage, ob nach diesem Systeme, als einem, welches eine unbestimmte Geschwindigkeit zuläßt, verfahren werden soll; oder ob man keine Maximalgeschwindigkeit festsezen, und aus der dem öffentlichen Verkehre im Allgemeinen am meisten zusagenden Geschwindigkeit mit gleichzeitiger Berüksichtigung der möglich größten Wohlfeilheit und Regelmäßigkeit das Maaß dafür ziehen soll. Ich will jedoch nicht schon jezt hierauf eingehen, da auf die Lösung dieser Frage auch noch einige andere später zu erörternde Facta von Einfluß sind: Thatsachen, welche meiner Meinung nach zu dem Schlusse führen, daß jene Geschwindigkeit, welche mit Maschinen, die auf Bahnen von geringerer Spurweite als 7 Fuß aufgestellt werden können, erreichbar ist, als die Gränze einer praktikablen und mit gehöriger Wohlfeilheit verbundenen Geschwindigkeit zu betrachten ist.

Die angeführten Versuche, welche angestellt wurden, um vergleichsweise zu bestimmen, welche Kraft erforderlich ist, um die Wagenzüge auf der Great-Western-Bahn und auf den älteren Bahnen zu ziehen, waren unumgänglich nöthig, um praktisch und vergleichsweise |333| zu zeigen, welche Gesammt-Effectivkraft von den dermalen auf dieser Bahn gebräuchlichen Maschinen an die Last abgegeben wird, und welche Effectivkraft von den auf anderen Bahnen verwendeten Maschinen erzeugt wird. So schäzenswerth nun diese Versuche auch in dieser Hinsicht sind, so entscheiden sie doch noch nicht die ganze Frage; denn, wenn sie auch den zum Betriebe der betreffenden Bahnen erforderlichen Kraftbetrag andeuten, so wird diese Kraft doch zur Ueberwindung des Gesammtwiderstandes der Maschinen, der Reibung der Wagen und des Widerstandes der Bahn verwendet, so daß es immer noch höchst wünschenswerth blieb, die Resultate gehörig von einander zu scheiden, und dadurch zu Schlüssen zu gelangen, die einen Vergleich zwischen dem System mit der größeren und der gewöhnlichen Spurweite zulassen. Hätte es sich bloß um Ermittelung der zum Betriebe der Great-Western-Bahn erforderlichen Kraft gehandelt, so hätte sich diese schon aus den obigen Versuchen zur Genüge ergeben; und es wäre nur von geringem Werthe gewesen, zu erforschen, wie viel von dieser Kraft auf Ueberwindung des Widerstandes der Maschinen, wie viel auf Ueberwindung der Reibung und des Widerstandes der Wagen, und wie viel auf Ueberwindung des durch die Bahn bedingten Widerstandes verwendet wird. Da es sich aber um eine Vergleichung mit anderen Bahnen handelte, so mußten die einzelnen Resultate von einander getrennt werden, weil die auf der Great-Western-Bahn gebräuchlichen Maschinen so gut, wie die Wagen und die Bahn selbst in mehreren Dingen von dem abwichen, was auf den gewöhnlichen Bahnen gebräuchlich ist.

Die Wagen der Great-Western-Bahn laufen auf Rädern von 4 Fuß im Durchmesser, während die Räder der älteren Bahnen gewöhnlich nur 3 Fuß im Durchmesser haben. Es handelte sich daher vor Allem um Bestimmung der Reibung von Rädern von 4 im Vergleich mit Rädern von 3 Fuß oder überhaupt mit anderem Durchmesser.

Da ferner die mit den Wagenzügen angestellten Versuche den Widerstand umfaßten, den die Bahn den Maschinen und Wagen entgegensezt, und da die Schienen anders gebaut waren, als jene, auf denen die übrigen Versuche angestellt wurden, so war zu bestimmen, welche Wirkung der eigenthümliche Bau der Bahn auf den durch die Versuche ermittelten Gesammtwiderstand übte, und welches die vergleichsweise Reibung einer Bahn mit fortlaufender Holzunterlage und mit Pfählen und einer auf isolirten Unterlagen ruhenden Bahn ist.

Diese Forschungen umfassen die zweite Frage, in welcher es sich um den mechanischen Gewinn oder die Reibungsverminderung, die daraus erwächst, daß man den Rädern einen größeren Durchmesser geben kann, ohne die Kasten der Wagen dadurch höher zu stellen, |334| sowie auch darum handelt, in welcher Hinsicht und in welchem Maaße die Reibung der Wagen von dem Baue der Bahn influenzirt wird. Es handelt sich also zuerst um Bestimmung der wirklichen Reibung oder des Widerstandes der Wagen auf den einschlägigen Bahnen.

Man hat zu diesem Zweke verschiedene Methoden eingeschlagen, und sich verschiedener Dynamometer, sowie auch der Schwerkraft bedient. Die Dynamometer sind in ihrer Wirkung so unregelmäßig, und müssen sich, wenn man sich einigermaßen auf sie verlassen will, in einem so guten Zustande befinden, daß es selbst mit der größten Sorgfalt sehr schwer wird, mit Sicherheit den Widerstand zu bestimmen. Der Vernier ist beständig in einer derartig oscillirenden Bewegung, daß es unmöglich ist, bestimmte Angaben abzulesen.

Ich ließ mir im Jahr 1835 einen Dynamometer verfertigen, der an einem Karren aufgezogen wurde, und mittelst einer Reihe von Walzen, die mit den Laufrädern in Verbindung standen, eine Papierrolle abwikelte, auf die dann ein Zeichenstift alle die Schwingungen des Verniers verzeichnete, so daß man aus diesen stets ein Durchschnittsresultat bemessen konnte. Dieser Maschine, welche schwerfällig ist und einen großen Umfang hat, konnte ich mich, da sie nur für eine Spurweite von 56 Zollen eingerichtet war, an der Great-Western-Bahn nicht sogleich bedienen; auch konnte man ihr, wie allen Dynamometern, den Vorwurf machen, daß, da sie hinter dem Tender angebracht wurde, sie nicht den ganzen Widerstand des Wagenzuges andeute, indem der Tender die Wirkung der Luft unterbricht, und mithin den Gesammtwiderstand vermindert.

Da die Gradienten an der Great-Western-Bahn der Art sind, daß sie beinahe mit einem horizontalen Niveau zusammenfallen, so konnte auch die Gravitation nicht zur Bestimmung der Reibung benuzt werden. Ich wußte daher kein anderes Verfahren als Folgendes, um mit einiger Genauigkeit den Widerstand zu bestimmen. Ich wählte eine vollkommen gerade und möglichst ebene Bahnstreke, und stekte an dieser von 110 zu 110 Yards Pfähle. An das Ende der auf solche Art abgestekten Station brachte ich die Maschine und den Wagenzug, dessen Reibung zu bestimmen war und den ich von hier aus durch Einlassen von Dampf in Bewegung sezte, bis er eine Geschwindigkeit von beiläufig 20 engl. Meilen in der Zeitstunde erreicht hatte. War dieß der Fall, so sperrte ich den Dampf ab, brachte die Maschine zum Stillstehen, und ließ den Wagenzug, der schon vorher von ihr losgemacht worden, auf der Bahn fortlaufen, bis er durch die Reibung und durch den Widerstand der Luft zum Stehen kam. Während der ganzen Dauer des Versuches notirte ich sorgfältig |335| die Zeit, wo der Wagenzug an einem der Pfähle vorüberkam, sowie auch die Zeit, wo Stillstand eintrat.45)

Diese Versuche wurden wie gesagt bei einer Geschwindigkeit gemacht, die am Anfange des Versuches nicht über 20 engl. Meilen in der Zeitstunde betrug, und welche von dieser an bis dahin wechselte, wo die Wagen zum Stehen kamen. Mir schien dieß die einzige mögliche Methode, nach welcher die Reibung an der Great-Western-Bahn sowohl als an anderen Bahnen auf vollkommen gleiche Weise gemessen werden konnte. Da jedoch diese Versuche nicht in dieselbe Geschwindigkeit fielen, bei der früher die Maschinen probirt wurden; und da bei großen Geschwindigkeiten, wie z.B. bei einer von 35 bis 40 engl. Meilen in der Zeitstunde, wie schon oben bemerkt wurde, eine große Verminderung des Effectes stattfindet, so war es von höchster Wichtigkeit, zu ermitteln, ob diese bei hohen Geschwindigkeiten eintretende Verminderung des Effectes auf Rechnung der Maschinen oder auf Rechnung des Widerstandes der Wagen zu sezen sey.

Der Theil des Widerstandes, auf den die Aufmerksamkeit der Praktiker bisher vorzugsweise gerichtet war, besteht in der sogenannten Reibung. Der Widerstand der Luft war zwar anerkannt; allein man hielt ihn im Allgemeinen und im Vergleiche mit dem durch die Reibung bedingten Widerstande für so unbedeutend, daß man ihn bei allen mir bekannt gewordenen Berechnungen gänzlich unberüksichtigt ließ. Da es jedoch von größter Wichtigkeit war, jeden der Bewegung der Wagenzüge entgegenwirkenden Widerstand genau zu ermitteln, und zwar namentlich bei hohen Geschwindigkeiten, so entschloß ich mich zu einer Reihe von Versuchen, aus denen der wirkliche Betrag des Luftwiderstandes ganz unabhängig von den auf die Geseze der Reibung gegründeten Berechnungsprincipien hervorgehen sollte.

Die hiebei eingeschlagene Methode fußte auf folgenden Betrachtungen. Es ist durch viele Versuche, die von Physikern über den Widerstand der Luft angestellt wurden, hergestellt, daß dieser Widerstand in einem etwas größeren Verhältnisse wechselt, als das Quadrat der Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers. Welches daher dieser Widerstand bei irgend einer Geschwindigkeit gewesen seyn mochte, so stand hienach zu erwarten, daß derselbe selbst bei einer geringen Zunahme der Geschwindigkeit rasch steigen würde. Wenn demnach ein |336| Wagenzug über eine Fläche mit solchem Gefälle, daß durch die Gravitation eine bedeutende Zunahme der Geschwindigkeit erzeugt werden konnte, hinabrollte, so mußte der Widerstand gegen die Bewegung, insofern er durch den Widerstand der Luft bedingt war, eine rasche Zunahme erleiden. Wenn demnach der Widerstand der Luft bedeutend ist, so ist klar, daß die Geschwindigkeit, die der Wagen beim Hinabrollen über eine Rampe oder Schrägfläche erreicht, eine solche seyn kann, daß der Luftwiderstand in Verbindung mit der Reibung so groß wird, daß er der Gravitation des Wagenzuges das Gleichgewicht hält, wo dann nothwendig folgen würde, daß die Geschwindigkeit des Wagenzuges sich nicht weiter steigerte, sondern daß derselbe mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit bis an den Fuß der Rampe hinabglitte.

Die an der Liverpool-Manchester-Bahn befindliche Rampe von Whiston, welche vollkommen gerade ist, und bei einer Länge von 1 1/2 engl. Meilen ein Gefäll von 1 in 96 hat, gab eine günstige Gelegenheit zu Versuchen hierüber. Es ward demnach zu diesem Zweke ein Zug von vier Wagen erster Classe hergerichtet, und auf die am Ende der Rampe beginnende horizontale Bahn gebracht. Beim ersten Versuche hatte der Wagenzug, dessen Bruttogewicht 15,6 Ton. betrug, keine andere Ladung, als die Personen, welche sich zur Anstellung der Beobachtungen auf ihnen befanden. Hinter dem Wagenzuge befand sich eine Maschine, welche die Wagen bis zum Anfange der Rampe treiben, und sie von hier an mit bedeutender Geschwindigkeit hinabfahren lassen mußte. Das Hinabrollen begann anfangs mit einer Geschwindigkeit von 100 Yards in 7 Secunden oder mit beinahe 30 engl. Meilen in der Zeitstunde. Wie zu erwarten stand, erlangte der Zug aber in Kürze eine gleichmäßige Geschwindigkeit, welche er bis zu seiner Ankunft am Fuße der Rampe beibehielt, und welche 45 Fuß in der Secunde betrug. Bei dem zweiten auf dieselbe Weise wiederholten Versuche war diese Geschwindigkeit 46,3 Fuß in der Secunde, so daß also das aus beiden Versuchen gezogene Mittel 45,6 Fuß in der Secunde oder beiläufig 31 engl. Meilen in der Zeitstunde betrug. Bei einem weiteren Versuche wurde eine der gewöhnlichen Fracht gleichkommende Last in die Wagen gebracht, wodurch das Bruttogewicht des Wagenzuges sich auf 18 Ton. 1 Cntr. steigerte. Da hiedurch seine Gravitation vermehrt wurde, so stand auch eine Zunahme der Geschwindigkeit zu erwarten. Drei mit den befrachteten Wagen angestellte Versuche ergaben merkwürdig übereinstimmende Resultate; bei dem ersten war nämlich die erlangte gleichmäßige Geschwindigkeit 46,8 Fuß, bei dem zweiten 48, und bei dem dritten 47,1 Fuß in der Secunde, woraus sich als Mittel eine |337| Geschwindigkeit von 47,1 Fuß in der Secunde oder von 32 1/4 engl. Meilen in der Zeitstunde herauswirft.

Da die Kraft, welche 15,6 Ton. bei einem Gefälle von 1 in 96 ausüben, 364 Pfd. gleichkommt, und da der Wagenzug bei den ersten Versuchen dieses Gewicht von 15,6 Ton. hatte, so folgt hieraus, daß ein derlei Wagenzug, wenn er sich mit einer Geschwindigkeit von 31 engl. Meilen in der Zeitstunde bewegt, einen Widerstand von diesem Betrage erleidet, welcher Widerstand jedoch aus der Reibung und aus dem Widerstande der Luft zusammengesezt ist. Die 18 Ton. 1 Cntr. übten beim Hinabrollen über dasselbe Gefäll eine Kraft von 421,12 Pfd. aus; mithin ist dieß der Widerstand, den der angegebene Wagenzug bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von 32 1/4 engl. Meil. erlitt.

Diese Versuche sind, was das Hinderniß betrifft, welches die atmosphärische Luft der Bewegung der Wagenzüge entgegenstellt, ganz schlagend. Der durch die Reibung bedingte Widerstand ward nie höher, als zu 9 Pfd. auf die Tonne Last, wohl aber von einigen nur zu 7 und sogar nur zu 6 Pfd. angeschlagen. Nimmt man jedoch die höchste Schäzung, so folgt, daß von dem Gesammtwiderstande von 421 Pfd., den der Wagenzug erleidet, wenn er sich mit 32 1/4 engl. Meilen in der Zeitstunde bewegt, nur 162 Pfd. auf Rechnung der Reibung, die übrigen 260 Pfd. aber auf Rechnung des Luftwiderstandes zu sezen sind. Ich werde jedoch zeigen, daß der durch die Reibung bedingte Widerstand hier bedeutend überschäzt, und also der Luftwiderstand viel zu niedrig angeschlagen ist.

Vergleicht man die eben aufgeführten Versuche, so wird man finden, daß schon eine geringe Zunahme der Geschwindigkeit den Widerstand in hohem Grade steigert. Bei den beiden ersten Versuchen war die Geschwindigkeit 31, bei den lezteren dagegen 32 1/4 engl. Meilen, so daß also das Verhältnis zwischen diesen beiden Geschwindigkeiten wie 100 zu 103 war. Die Widerstände hingegen standen in beiden Fällen in demselben Verhältnisse wie das Bruttogewicht der Wagenzüge, nämlich in einem Verhältnisse von 100 zu 115. Um also 3 Proc. an Geschwindigkeit zu gewinnen, ist ein 15 Proc. betragender Mehraufwand an Kraft nöthig! Die Einwendung, daß ein großer Theil des Widerstandes durch einen Gegenwind veranlaßt worden, kann nicht gelten, indem im Gegentheile zur Zeit der Versuche der Wind in der Richtung wehte, in welcher der Wagenzug rollte. Zudem würde aber eine solche Annahme gerade für die Größe des Luftwiderstandes sprechen.

Physikalische Versuche bewiesen, daß der Widerstand der atmosphärischen Luft in einem höheren Verhältnisse als das Quadrat der Geschwindigkeit wächst; die von uns angestellten Versuche bestätigen |338| dieß noch mehr; denn während die Quadrate der Geschwindigkeiten im Verhältnisse von 100 zu 107 oder um 7 Proc. steigen, steigt der Widerstand im Verhältnisse von 100 zu 115 oder um 15 Proc. So entscheidend nun diese Versuche auch in Betreff der Wirkung, welche die atmosphärische Luft in diesem Falle übte, waren, und obwohl aus ihnen der Gesammtbetrag des Widerstandes hervorging, so waren sie doch nicht genügend zur Bestimmung des Verhältnisses, in welchem dieser Widerstand der atmosphärischen Luft und der Reibung zuzuschreiben ist. Zur Bestimmung dieses Verhältnisses boten sich verschiedene Methoden dar. Man konnte einen Wagenzug vom Zustande der Ruhe beginnend oder mit irgend einer bestimmten Geschwindigkeit über eine Rampe hinab bewegen, und ihm der vereinten Wirkung der Reibung und der Luft ausgesezt, gestatten, allmählich eine größere Geschwindigkeit zu erlangen, wo dann die mit seiner Bewegung verbundenen Umstände nach mathematischen Principien und in der Voraussezung erörtert werden konnten, daß die Reibung, wie man es denn auch allgemein anzunehmen pflegt, von der Geschwindigkeit unabhängig ist, und daß die Wirkung der Luft entweder wie das Quadrat oder wie irgend eine andere Potenz der Geschwindigkeit wechselt. Dieß hätte jedoch zu complicirten Problemen geführt, und daher wurde es wünschenswert, die fraglichen Quantitäten mittelst einer wehr direkten Methode, und wo möglich durch directe Versuche abzuleiten, was denn auch auf folgende Weise möglich ist. Wenn man gleiche oder ähnliche Wagenzüge an verschiedenen Rampen versuchte, so würden sich verschiedene Geschwindigkeiten ergeben, und diese Geschwindigkeiten würden die durch die verschiedenen Rampen bedingten verschiedenen Widerstände ausgleichen. Auf diese Weise käme man zu einer Menge verschiedener Daten, aus deren Zusammenstellung und Vergleichung sich sowohl die Reibung als der Luftwiderstand einzeln herauswerfen würden. Es war schwer, Rampen, die sich zu diesem Zweke eigneten, aufzufinden; doch wurden in Verbindung mit den Versuchen an der Rampe von Whiston folgende Versuche, angestellt.

An der Grand-Junction-Eisenbahn befindet sich zwischen Madeley und Crewe eine Rampe mit einem Gefälle von 1 in 177. Es wurden vier Wagen ausgewählt und so befrachtet, daß ihr Gewicht jenem, welches die Wagen bei den drei lezten der an der Rampe von Whiston angestellten Versuche hatten, nämlich 18 Cntr. 1 Tonne, gleichkam. Die Wagen wurden mittelst einer Maschine bis zum Anfange der Rampe getrieben, und dann auf die früher angegebene Weise über diese hinabgelassen. Der Zug erlangte abermals in Kürze eine gleichmäßige Geschwindigkeit, welche dann bis zum Fuße der Rampe hinab andauerte, und welche bei dem ersten Versuche 30,4, |339| und bei dem zweiten 31,4 Fuß in der Secunde betrug. Als Mittel ergaben sich hieraus 30,9 Fuß in der Secunde oder 21 engl. Meilen in der Zeitstunde. Die Kraft von 18 Tonnen 1 Cntr. ist hienach über die Rampe hinab 228,4 Pfd., und dieses Gewicht repräsentirt den Widerstand, den ein derlei Wagenzug bei einer Geschwindigkeit von 21 engl. Meilen in der Zeitstunde erfährt. Aus diesen und den an der Rampe von Whiston angestellten Versuchen folgen, was den Gesammtwiderstand, welcher aus dem Luftwiderstande und der Reibung besteht, betrifft, zwei verschiedene Daten, nämlich: bei 32 1/4 engl. Meilen in der Zeitstunde beträgt die Summe der Widerstände 421 Pfd., bei 21 engl. Meilen dagegen 228 1/2 Pfd. Combinirt man diese Resultate, so erhält man durch ein einfaches mathematisches Verfahren als den durch die Reibung bedingten Widerstand den 433sten Theil der Last oder 5,17 Pfd. per Tonne. Der aus der Reibung erwachsende Totalwiderstand betrug daher bei diesen Versuchen für den ganzen Wagenzug 93 1/3 Pfd., der Luftwiderstand dagegen war bei einer Geschwindigkeit von 32 1/4 engl. Meilen in der Zeitstunde 329, und bei einer Geschwindigkeit von 21 engl. Meilen 135 Pfd. Es folgt demnach aus diesen Versuchen, daß von dem ganzen Widerstande, den die Triebkraft bei einer Geschwindigkeit von 32 engl. Meilen zu überwinden hatte, nur 22 Proc. auf Rechnung der Reibung, dafür aber 78 Proc. auf Rechnung des Luftwiderstandes zu sezen waren.

Nachdem auf solche Weise hergestellt ist, daß verhältnißmäßig nur ein kleiner Theil des Gesammtwiderstandes durch die Reibung erzeugt wird, darf es nicht mehr Wunder nehmen, daß die lediglich auf die Geseze der Reibung gestützten Berechnungen bezüglich des Widerstandes der Wagenzüge zu so abweichenden, widersprechenden und ungenügenden Resultaten führten. Man schlug nach dieser Berechnungsweise, welche, so viel mir bekannt ist, die einzige ist, die man bisher befolgte, die Reibung gewöhnlich zu 7 bis 9 Pfd. per Tonne an. Da dieser Anschlag von Wagen, die in Bewegung standen, und ohne alle Rüksicht auf den Luftwiderstand abgeleitet wurde, so ist klar, daß dieser Anschlag die eigentliche und wahre Reibung in dem Maaße überstieg, als der Luftwiderstand bei diesen Berechnungen einen Einfluß übte. Hieraus erklärt sich auch, warum der aus obigen Berechnungen gezogene und von dem Luftwiderstande ganz unabhängige Anschlag der Reibung so weit unter den gewöhnlich für leztere angenommenen Betrag fällt.

Diese Resultate wurden jedoch an jeder der Rampen nur aus einer einzigen Reihe von Versuchen gezogen. Ich bin daher, obwohl sie schlagend darthun, daß ein sehr großer Theil des Widerstandes |340| durch die Luft bedingt ist, noch keineswegs gesonnen zu behaupten, daß der aus diesen Versuchen hervorgehende Betrag der Reibung als Maaßstab angenommen werden müsse. Um einen solchen für verschiedene Geschwindigkeiten und bei verschiedenem Gewichte der Wagenzüge geltenden Maaßstab aufzustellen, muß noch eine viel größere Anzahl mannigfach abgeänderter Versuche vorgenommen werden. Nur steht jezt unstreitig schon so viel fest, daß der Betrag der Reibung bedeutend geringer ist, als er allgemein angenommen wird.

Da die Versuche, welche unternommen wurden, um die an Rädern von 4 Fuß im Vergleiche mit solchen von 3 Fuß stattfindende Reibung zu bestimmen, so wie auch jene, durch welche der Widerstand der Bahn ermittelt werden sollte, dadurch angestellt wurden, daß man die Wagen in eine große Geschwindigkeit versezte, von der aus man sie dann allmählich zum Stillstande kommen ließ, so war die Geschwindigkeit nothwendig vom Anfange bis zum Ende eine sehr verschiedene. Da der Luftwiderstand wie das Quadrat der Geschwindigkeit wechselt, während die Reibung an den Achsen und der Widerstand, den die Räder an den Schienen treffen, für alle Geschwindigkeiten dieselben bleiben, so ist zur Berechnung eines jeden einzelnen dieser Widerstände eine complicirte Formel nöthig; auch war, um zu einem richtigen Schlusse zu kommen, eine Reihe von Versuchen erforderlich. In Erwägung jedoch, daß der durch eine Steigerung des Durchmessers der Räder bedingte Theil des Widerstandes der Wagen im Verhältnisse zu dem Gesammtwiderstande sich als sehr klein erwies, und daß die Versuche mit den Rädern von 3 und 4 Fuß an Waggons vorgenommen wurden, indem keine Personenwagen mit beiderlei Arten von Rädern vorhanden waren, halte ich es nicht für geeignet, hier in diesem Berichte die mittelst einer complicirten Formel gewonnenen Resultate aufzuführen.46)

Es unterliegt keinem Zweifel, daß die Reibung an den Achsen, so wie auch der Widerstand, auf den die Räder an den Schienen stoßen, in dem Verhältnisse abnimmt, als das Verhältniß des Durchmessers der Räder steigt. Wenn aber andererseits bei großen Rädern die Wagen eine größere Fronte (frontage) darbieten, so fragt sich erst noch, in wiefern die größeren Räder bei großen Geschwindigkeiten eine Abnahme des Widerstandes bedingen. Mit schweren Lasten und bei einer geringen Geschwindigkeit werden sie ohne Zweifel eine Verminderung der Reibung bewirken; allein hier bei unseren Untersuchungen handelt es sich um große Geschwindigkeiten, und daher |341| läßt sich die Wirkung der Vergrößerung des Durchmessers der Räder nur durch Versuche bestimmen.

Aus denselben Gründen bin ich auch nicht im Stande, mit voller Sicherheit und vergleichsweise den Widerstand anzugeben, den die Schienen an der Great-Western-Bahn und an anderen Bahnen bewirken; denn auch hier wurden die Versuche dadurch angestellt, daß man die Wagen in Bewegung sezte und dann auslaufen ließ, bis sie zum Stillstehen kamen. Da der Luftwiderstand durch den Flächenraum, den die Wagenfronte bietet, modificirt wird, und da diese Fronte auf den schmalen Bahnen eine kleinere ist, als an den breiten, so ließ sich jener Antheil des Widerstandes, der durch die Reibung der Räder an den Schienen bedingt ist, nicht eher ermitteln, als bis die Wirkung, welche die größere Fronte bei all den verschiedenen Geschwindigkeiten äußert, herausgestellt war. Diese Versuche sind noch schwieriger als jene über den relativen Widerstand bei verschiedenen Raddurchmessern; denn in lezterem Falle hat man es mit gleich gebauten, in ersterem dagegen mit verschieden gebauten Wagen zu thun.

Man wird später ersehen, daß die Schienen der Great-Western-Bahn den Rädern eine minder starre Oberfläche darbieten, als die Steinblöke, und daß deren Starrheit jener der hölzernen Querschwellen gleichkommt, wenn sie nicht noch geringer ist. Da nun angenommen werden kann, daß, wenn alle übrigen Umstände gleich sind, der dem Rollen der Räder auf einer Eisenbahn entgegenstehende Widerstand in gewissem Grade mit der Starrheit der Oberfläche, auf der die Räder rollen, im Verhältnisse steht, und zwar besonders, wenn das Material, welches die Oberfläche bildet, dasselbe ist, so läßt sich hienach schließen, daß der Widerstand, den die Räder auf der Great-Western-Bahn erfahren, beiläufig eben so groß ist, wie an den auf Querschwellen ruhenden Bahnen, und größer als an den Bahnen mit Steinblöken. In welchem Grade dieß der Fall ist, wird sich später zeigen.

II. Bauplan der Bahn. Ich komme nunmehr zu dem ersten Theile des dritten Abschnittes, nämlich zu dem Gewinne und zu der größeren Festigkeit, welche der Great-Western-Bahn aus der Anwendung von fortlaufenden Holzunterlagen mit oder ohne Pfähle erwachsen soll: eine Frage, die mir gleichfalls nur durch directe Versuche genügend lösbar erschien. Durch Versuche war nämlich meiner Ansicht nach zu ermitteln, welche Abbiegung (Deflection) an den Schienen der Great-Western-Eisenbahn sowohl als an anders gebauten Bahnen durch das Darüberrollen von Wagenzügen von bekannter Schwere erzeugt wird.

|342|

Prof. Barlow bediente sich im Jahre 1835 bei Gelegenheit der Untersuchung, welche Art von Schienen und Schienenbefestigungsmitteln für die Liverpool-Manchester-Bahn die beste sey, eines Instrumentes, welchem er den Namen Deflectometer beilegte, und welches den Grad der Abbiegung, welche verschiedene Arten von Schienen durch das Darüberrollen der Wagenzüge erleiden, andeuten sollte. Dieses Instrument zeigte jedoch nur das Maximum der Abbiegung an, und gab, da oft Erschütterungen der Wagen und Maschinen vorkamen, durch die der Vernier des Instrumentes auf eine sehr unregelmäßige Weise emporgeschnellt wurde, keine so genügenden Resultate, als man wünschen konnte. Hr. Barlow wendete auch nur ein einziges solches Instrument an; da aber auf die bloß in der Mitte der Schienen stattfindende Abbiegung die Depression der Blöke, auf denen die beiden Enden ruhten, eine Rükwirkung äußerte, so ging aus diesen Beobachtungen keineswegs die ganze Wirkung hervor. Ich hielt demnach dieses Instrument einiger Verbesserungen fähig; und dachte, daß, wenn ich denselben Apparat, dessen ich mich bei dem oben angeführten Dynamometer bediente, in Anwendung brächte, die Bewegungen des Armes des Deflectometers so aufgezeichnet werden könnten, daß ich hiedurch ein Bild der Abbiegungen, welche die Schienen durch das Darüberrollen der Wagenzüge erlitten, erhielte. Zugleich hielt ich es für nothwendig, drei solcher Instrumente auf einmal (nämlich zwei an den beiden Tragstellen der Blöke oder der Querschwellen der fortlaufenden Schienen, und eines in der Mitte zwischen den Querschwellen oder in der Mitte der Schienen) anzuwenden, und sie sämmtlich mit einander zu verbinden, damit auf diese Weise die an allen diesen Stellen entstehenden Abbiegungen bildlich dargestellt würden. Die Bilder, welche ich hiedurch auf Papier verzeichnet erhielt, zeigten nicht bloß die wirkliche Abbiegung der Schienen und der Tragstellen, sondern zugleich auch die Art der Wirkung der erzeugten Abbiegung, so daß sie ein genaues oder correctes Bild der Wirkung des Dahinrollens von Wagenzügen über die verschiedenen Arten von Schienen boten.

Bei Betrachtung der Abbiegungen, welche die Wagenzüge an den Schienen der Eisenbahnen bewirken, wird man leicht finden, daß die senkrechte Abbiegung nicht die einzige Wirkung ist. Wenn nämlich die Schienen nicht vollkommen senkrecht und der Radkranz nicht vollkommen cylindrisch ist, was beides in der Praxis selten oder nie der Fall ist; oder wenn die Basis des Blokes oder des Balkens nicht vollkommen horizontal ist und also die Last nicht in ihrem ganzen Flächenraume mit gleicher Festigkeit unterstüzt; oder wenn das aufliegende Gewicht auf die Schienen zu liegen kommt, so wird neben |343| der senkrechten Abbiegung in gewissem Grade immer auch eine horizontale entstehen. Beinahe an allen Eisenbahnen ist der Umfang der Räder konisch, und die Schienen sind unter einem solchen Winkel gelegt, daß sie der Kegelform der Räder entsprechen. Die Linie, in welcher der Druk des aufliegenden Gewichtes Statt findet, ist demnach keine senkrechte, sondern sie trifft den Kegel des Rades unter rechten Winkeln, und strebt mithin, eine horizontale Abbiegung zu bewirken. Diese Abbiegung wird noch gesteigert, wenn der Randkranz des Rades gegen die Schiene drükt. Alle diese Einflüsse oder Wirkungen zusammen werden eine gewisse Abbiegung in der Richtung der aus den einzelnen Kräften resultirenden Mittelkraft, in Verbindung mit der Stellung der Basis, auf der die Blöke oder Querschwellen zulezt aufruhen, hervorbringen. Die Richtung der combinirten Wirkung des aufliegenden Gewichtes auf eine Basis, welche so nachgiebig und den Einflüssen so mannigfacher Umstände unterworfen ist, muß beinahe in jedem einzelnen Falle eine andere seyn; und deßhalb läßt sich auch kein Instrument so stellen, daß es die Wirkung aller dieser verschiedenen Bewegungen andeutet. Das einzige Mittel, wodurch diese Wirkung bestimmt werden konnte, schien mir in der Anwendung eines Instrumentes zu liegen, womit nebst der senkrechten Abbiegung auch die horizontale gemessen werden konnte; denn diese beiden Bewegungen lassen sich in ihre Mittelkraft auflösen. In praktischer Beziehung schien es, abgesehen von der Möglichkeit, die beiden Bewegungen in eine aufzulösen, wünschenswerth, den Betrag der horizontalen oder seitlichen Abbiegung sowohl als der senkrechten zu wissen; denn ein gewisser Bauplan der Bahn kann in Hinsicht auf die senkrechte Abbiegung sehr vorzügliche Resultate geben, während er in Bezug auf die horizontale oder seitliche gar Vieles zu wünschen übrig läßt, und umgekehrt.

Die Versuche wurden in diesen Beziehungen nun folgendermaßen geleitet. Ich wendete die angegebenen Instrumente zuerst an der Great-Western-Eisenbahn an, und zwar indem ich eines derselben einer einfachen, ein zweites einer doppelten Querschwelle gegenüber, und ein drittes in der Mitte zwischen beiden Querschwellen anbrachte. Ich nahm, nachdem diese Vorkehrung getroffen war, die ersten Bilder, indem ich die Wagenzüge mit geringer Geschwindigkeit über die Schienen laufen ließ; bei den weiteren Bildern, welche ich an verschiedenen Bahnstellen nahm, steigerte ich allmählich die Geschwindigkeit, so daß ich für verschiedene Geschwindigkeiten Bilder erhielt. Hierauf ließ ich durch Ausziehen der Bolzen die Pfähle von den Querschwellen losmachen, und nahm auf gleiche Weise verschiedene Bilder. Dann ließ ich die Querschwellen entzweischneiden, damit die |344| Längenbalken frei und ohne von Seite der Querschwellen oder Pfähle auf irgend eine Weise gestüzt zu seyn, wirken konnten. Endlich ließ ich bei einigen Versuchen die Querschwellen, nachdem ich sie von den Pfählen losgemacht, zwischen den beiden Bahnlinien entzweischneiden, so daß sie bloß zwischen je zwei Längenbalken als Querschwellen ohne Pfähle wirkten. Bei allen diesen Versuchen brachte ich übrigens die Instrumente nicht immer in den oben angegebenen Stellungen an; sondern ich wechselte die Pläze, und zwar sowohl in Hinsicht auf die Gefüge der eisernen Schienen, als in Hinsicht auf die Holzgefüge. Auch stellte ich sowohl an Dämmen, als an Durchstichen, und an Stellen, wo sich Längenbalken ohne Pfähle befanden, Versuche an. Da es wünschenswerth war zu wissen, ob irgend eine Bewegung der Schiene auf den Balken Statt fände, so verschaffte ich mir endlich auch Bilder, indem ich die Instrumente nach einander an den Schienen und dann an den Balken anbrachte.

Die nächste Reihe von Versuchen ward an der London-Birmingham-Eisenbahn vorgenommen, und zwar indem ich zwei der Instrumente so nahe als möglich an den Schienenstühlen und eines in der Mitte zwischen ihnen anbrachte. Ich nahm die Bilder sowohl an Schienen von 50 als von 62 Pfd.; doch nahm ich hier bloß die senkrechte Abbiegung, und zwar bloß mit Steinblöken.

Gleiche Versuche stellte ich mit denselben Instrumenten an der Liverpool-Manchester-Bahn an, um auch hier sowohl die senkrechte als die seitliche Abbiegung zu ermitteln, und zwar sowohl an Schienen von 60 Pfd. und mit einer Tragfläche von 4 Fuß, als mit Schienen von 75 Pfd. und einer Tragfläche von 5 Fuß.

Eine größere Reihe von Versuchen ward an der Grand-Junction-Eisenbahn unternommen. An dieser Bahn haben alle Schienen gleiches Gewicht und auch eine und dieselbe Durchschnittsfigur; allein sie liegen an einem Theile der Bahn auf Steinblöken, an einem anderen Theile auf hölzernen Kreuzschwellen (cross sleepers), und an dem Viaducte von Dutton endlich auf hölzernen Längenbalken. An allen diesen verschiedenen Stellen ward bei verschiedenen Geschwindigkeiten sowohl die senkrechte als die seitliche Abbiegung beobachtet; auch brachte ich die Instrumente an den Stühlen an, um auch die Abbiegung an diesen zu erfahren, so wie ich endlich auch die Abbiegung der Steinblöke, der Querschwellen und der Längenbalken ermittelte.

Endlich machte ich auch an der Manchester-Bolton-Bury-Eisenbahn, welche zum Theil auf fortlaufenden Steinblöken, größten Theils aber auf fortlaufenden, durch hölzerne Querschwellen verbundenen Längenbalken ohne Pfähle ruht, mehrere Versuche. Da es von besonderem |345| Interesse war, diese Bahn, bei der keine Pfähle angewendet wurden, mit der Great-Western-Bahn, bei welcher man sich der Pfähle bedient hatte, zu vergleichen, so stellte ich an ihr ganz dieselben Versuche an, die ich an der Great-Western-Bahn unternommen hatte. Da sich an den auf einem Mauerwerke ruhenden Steinunterlagen in der That gar keine Abbiegung zeigte, so habe ich die hierauf bezüglichen Daten in den folgenden Tabellen, in welchen man die angegebenen Versuche zusammengestellt findet, weggelassen.

Tab. X. Versuche an der Great-Western-Eisenbahn.

Maschine. Wagen. Das Instrument
Seitliche
Abbiegung.
Senkrechte
Abbiegung.
Seitliche
Abbiegung.
Senkrechte
Abbiegung.
befand sich
an einer
0,0102
0,0232
0,0402
0,0991
0,1669
0,1274
0,0083
0,0293
0,0366
0,0697
0,1477
0,0981
einfachen Querschwelle
in der Mitte
doppelten Querschwelle
bei ganzen
Pfählen.
0,0043
0,0136
0,0130
0,1116
0,0894
0,0927
0,0030
0,0111
0,0112
0,0827
0,0616
0,0634
einfachen Querschwelle
in der Mitte
doppelten Querschwelle
bei durchschnitt.
Pfählen.
0,0042
0,0068
0,0044
0,1217
0,0918
0,1188
0,0029
0,0051
0,0026
0,0862
0,3579
0,0674
einfachen Querschwelle
in der Mitte
doppelten Querschwelle
bei durchschnitt.
Querschw.

Tab. XI. Versuche an der London-Birmingham-Eisenbahn.

(50pfündige fischbauchförmige Schienen; Tragfläche von 3 Fuß auf Steinblöken.)

Textabbildung Bd. 72, S. 345

Tab. XII. Versuche an der Liverpool-Manchester-Eisenbahn.

(62pfündige parallele Schienen; Tragfläche von 3 Fuß auf Steinblöken.)

Textabbildung Bd. 72, S. 345

Tab. XIII. Versuche an der Manchester-Bolton-Eisenbahn.

Textabbildung Bd. 72, S. 345
|346|

Tab. XIV. Versuche an der Grand-Junction-Eisenbahn.

(65pfündige Schienen, Tragflächen von 4 Fuß.)

Textabbildung Bd. 72, S. 346

Bei aufmerksamer Prüfung der in obigen Tabellen zusammengestellten Resultate, noch mehr aber der mit Hülfe der beschriebenen Instrumente erlangten Bilder wird man finden, daß Steinblöke (mit Ausnahme jener Fälle, wo sie nicht gehörig gelegt sind) unstreitig die festeste und am wenigsten nachgiebige Basis gewähren; daß zwischen den Kreuzschwellen und den fortlaufenden Längenbalken ohne Pfähle, wie sie an der Grand-Junction- und an der Manchester-Bolton-Eisenbahn bestehen, kein großer Unterschied ist; daß aber bei den verschiedenen Versuchen mit Kreuzschwellen sich eine größere Verschiedenheit in den Resultaten ergab, als bei den Versuchen an den fortlaufenden Holzunterlagen.

Man wird ferner finden, daß bei isolirten Unterlagen sich an den Schienen eine größere Abbiegung kund gibt, als an den Stühlen; und daß die Abbiegung an den Blöken und hölzernen Schwellen noch geringer ist, als an den Stühlen und Schienen. Hieraus läßt sich der Schluß ziehen, daß die Schienen in diesen Fällen nicht fest auf den Stühlen fixirt waren, und auch die Befestigung der Stühle an den Blöken und Schwellen nicht der Art war, daß sie keine Bewegung zugelassen hätte. Da diese Versuche eine große Menge von Fällen umfassen, so dürfte anzunehmen seyn, daß dieses Resultat von den isolirten Unterlagen überhaupt gilt.

An der Manchester-Bolton-Bahn ruhen die Schienengefüge auf flachen Stühlen, und die Schienen sind an beiden Seiten ihrer Länge mit eisernen Klammern auf den Holzbalken befestigt. Auch bei diesem Baue war ein bedeutendes Nachgeben der Schienen auf den |347| Balken zu erkennen; denn leztere zeigten eine geringere Abbiegung als die Schienen.

Die verzeichneten Versuche an der Great-Western-Eisenbahn lassen zwischen der Abbiegung der Schienen und der Holzbalken einen geringeren Unterschied bemerken, als er bei den anderen Befestigungsmethoden auf isolirten Unterlagen sowohl, als auf den fortlaufenden Unterlagen der Manchester-Bolton-Bahn zu entdeken ist. Man kann daher hieraus den Schluß ziehen, daß die an der Great-Western-Bahn gebräuchliche Befestigung der Schienen auf den Holzbalken mittelst Schrauben eine festere Verbindung gewährt, als irgend eine andere der an den genannten Bahnen befolgten Methoden. Man wird aber aus derselben Tabelle ersehen, daß der Pfähle ungeachtet die Abbiegung der Holzunterlagen an der Great-Western-Bahn bedeutender ist als jene der Steinblöke, und ebenso groß wie jene der Holzunterlagen ohne Pfähle. Die aus diesen Versuchen für diese Bahn hervorgehende Festigkeit der Basis ist also geringer als die Festigkeit, welche die Basis bei Anwendung von Steinblöken hat; sie ist ferner nicht größer, als bei fortlaufenden Holzunterlagen ohne Pfähle; sie ist aber geringer als mit isolirten Kreuzbalken. Es kommt jedoch hiebei zu bemerken, daß die Versuche an der Great-Western-Bahn mit viel schwereren Maschinen und Wagen angestellt wurden, als jene an den anderen Bahnen; es wäre daher um vergleichsweise die wirkliche Festigkeit der Basis der Bahnen bestimmen zu können, das aufliegende Gewicht der einschlägigen Wagenzüge in Anschlag zu bringen. Den Druk, den die Maschinen der Great-Western-Bahn auf die Schienen ausüben, konnte ich nicht bestimmen, weil sich an der Bahn keine hiezu geeignete Waage befand; das Gewicht der Wagen hingegen ist bekannt, und mit diesen konnte daher auch ein Vergleich angestellt werden. An den Wagen der Great-Western-Bahn kann man nämlich auf jedes Rad ein Gewicht von beiläufig 1,5 Tonnen rechnen, während sich dieses Gewicht an den anderen Bahnen zu 1,125 Tonnen berechnet. Die Abbiegungen wurden demnach durch aufliegende Gewichte erzeugt, die sich wie 4 : 3 verhielten.

Ich komme nunmehr zu dem Einflusse, den die Pfähle auf die Festigkeit der Basis der fortlaufenden Holzunterlagen der Great-Western-Bahn übten. Hr. Brunel wurde zur Annahme dieser Pfähle bestimmt, weil er glaubte, daß durch sie die Balken mit weit mehr Sicherheit und Kraft auf den Boden niedergehalten werden würden, als durch ihr Gewicht allein; und weil er durch sie eine innigere Berührung zwischen den Balken und der Bodenfläche zu erlangen hoffte. Es war daher vor Allem zu ermitteln, ob die Balken |348| durch die Pfähle gegen den Boden niedergehalten oder nicht vielmehr von ihnen getragen werden. Um mich hievon zu überzeugen, unterwarf ich zuerst die Abbiegungen der Schienen einer Messung, während die Pfähle noch in ihrer vollen Wirkung waren. Dann schnitt ich die Querschwellen in der Nähe der Balken oder zwischen den Balken und den Pfählen entzwei, während ich die Instrumente an den Schienen angebracht ließ, woraus ich die Wirkung ersah, welche aus der Trennung der Balken von den Querschwellen erfolgte. Die Balken fielen beim Durchschneiden der Querschwellen beinahe jedesmal herab, woraus hervorging, daß die Pfähle die Balken nicht niederhielten, sondern sie vielmehr trugen. Das erste Bild, welches mir die Instrumente nach Durchschneidung der Querschwellen lieferten, zeigte eine stärkere Abbiegung von der ursprünglichen Linie der Schienen, als ich sie beobachtete, so lange die Pfähle in Wirksamkeit waren; ich überzeugte mich jedoch bald, daß die Schienen nicht wieder auf ihr früheres Niveau emporstiegen, sondern daß in einem gewissen Grade eine bleibende Depression derselben eingetreten war. Bei weiterer Fortsezung der Versuche nahm die Abbiegung allmählich ab, woraus deutlich hervorging, daß die Balken von den Pfählen getragen wurden, und daß sie nach Aufhebung der Wirksamkeit der Pfähle in innigerer Berührung mit dem Erdboden standen als vorher. Die meisten der Bilder wurden in der Nähe von Paddington an einer frisch gefütterten Bahnstreke, an welcher der thonige Boden eine nasse und schwammige Basis bildete, und an der die Fütterung nicht in so vollkommenem Zustande war wie anderwärts, genommen, so daß man sagen konnte, daß die Abbiegungen ungünstiger ausfielen, als sie vielleicht im Durchschnitte anzunehmen seyn dürften. Allein es ergaben sich verhältnißmäßig gleiche Resultate, wenn ich die Instrumente an einer Bahnstreke anwendete, welche sich im allerbesten Zustande befand; denn auch hier sanken die Balken herab, nachdem ihre Verbindung mit den Querbalken und den Pfählen aufgehoben worden; auch zeigte sich eine geringere Abbiegung, nachdem die Pfähle außer Wirksamkeit gesezt und die Wagen einige Male über die Schienen gelaufen waren.

Da eine Streke der Great-Western-Bahn mit fortlaufenden Längenbalken ohne Pfähle gelegt ist, so stellte ich auch hier einen Versuch an, und zwar an einer Stelle, wo der Boden nicht sehr günstig, sondern jenem ähnlich war, an welchem ich die Mehrzahl der Versuche mit den Pfählen vorgenommen hatte. Die gemessenen Abbiegungen kamen den angegebenen beinahe gleich. Einige Bilder endlich, welche ich an einem Damme nahm, an welchem die Schienen auf Längenbalken ruhten, die an keine Pfähle gebunden waren, |349| dafür aber 10 Zoll Höhe statt der gewöhnlichen Höhe von 6 bis 7 Zoll hatten, zeigten eine Abbiegung, die viel geringer war, als ich sie irgendwo sah, wo Pfähle vorhanden waren, und die das größere aufliegende Gewicht in Anschlag gebracht in der That nur um höchst Weniges stärker war, als ich sie mit Steinblöken beobachtete.

Die Versuche an der Manchester-Bolton-Bahn ergaben eine bedeutende Abbiegung, welche jener an der Great-Western-Bahn gleichkam, wenn sie dieselbe nicht gar überstieg, wenn man die Stärke der Balken, den Durchschnitt der Schienen und das Gewicht der Maschinen sowohl als der Wagenzüge gehörig in Anschlag bringt.

Aus allen diesen Versuchen geht hervor, daß Steinblöke die festeste Basis geben, und daß, wenn zwischen der Abbiegung an hölzernen Längenbalken mit fortlaufender Schiene und Kreuzbalken mit isolirten Unterlagen ja ein Unterschied besteht, dieser zu Gunsten der fortlaufenden Unterlagen ausschlägt.

Alle diese Betrachtungen beziehen sich lediglich auf die senkrechte Abbiegung. Es zeigte sich aber im Laufe der Versuche an allen auf Stühlen ruhenden Schienen in sehr vielen Fällen eine Biegung der Schienen nach Einwärts, noch häufiger aber eine solche nach Auswärts. Es war nicht wohl thunlich, alle diese Biegungen in eine Tabelle zu bringen, und zwar um so weniger, als öfter die bei einem und demselben Versuche erhaltenen Bilder sowohl eine Biegung nach Innen als eine solche nach Außen bemerken ließen. Da nicht nur der Radkegel die Schienen nach Außen zu drängen strebt, sondern da auch der Radkranz eine gleiche Wirkung hervorzubringen sucht, so ist klar, daß eine Biegung nach Innen nur durch eine zufällig einwirkende Ursache hervorgerufen werden kann; wie z.B. dadurch, daß die Basis der Blöke oder der Schwellen an der inneren Seite nicht fest aufliegt, oder daß die Schiene nicht horizontal in ihrem Stuhle liegt, oder daß sie nicht eine dem Kegel des Rades entsprechende Neigung hat. An der Great-Western-Bahn war immer nur eine seitliche Abbiegung nach Außen zu bemerken, was unstreitig davon herrührte, daß sich an dieser Bahn ihrem eigenthümlichen Baue gemäß die Schiene auf eine vollkommnere und mehr bleibende Weise dem Kegel der Räder anpassen konnte. Die mir gestekte Zeit gestattet mir nicht, ausführlich in die Resultate, welche sich bei den Versuchen über die horizontale oder seitliche Abbiegung ergaben, einzugehen; als allgemeines Resultat glaube ich jedoch annehmen zu können, daß diese Abbiegung sich sowohl ihrer Natur als ihrem Grade nach den senkrechten Abbiegungen, welche sich bei verschiedenen Unterlagen kund gaben, annähert.

Es bleibt mir nun nur noch der lezte Theil des dritten Abschnittes |350| zu erörtern; nämlich ob durch die größere Spurweite an der Great-Western-Bahn eine sanftere und mehr stätige Bewegung der Wagen erzielt wird, und in welchem Grade? Die Lösung dieser Frage durch Versuche schien wohl möglich, aber äußerst schwierig; denn da die Bewegung der Wagen auf den Eisenbahnen durch so viele verschiedene Ursachen bewirkt wird, so war es sehr schwer, ein Instrument ausfindig zu machen, womit jede Bewegung einzeln verfolgt und bezeichnet wurde. Jede Senkung der Blöke oder der Unterlagen z.B., oder auch die Abbiegung der Schienen selbst, erzeugt an derselben Seite eine entsprechende Depression der Wagenräder; jede Senkung der Basis erzeugt gewöhnlich eine Ungleichheit im Niveau der beiden Seiten der Bahn; und diese Unterschiede im Niveau zwischen den beiden Seiten oder Linien der Bahn erzeugen eine fortwährende Schüttelbewegung der Wagen nach der Seite: eine Bewegung, welche um so stärker seyn wird, je häufiger und bedeutender diese Ungleichheiten sind. Dieselben Ungleichheiten bedingen aber auch nach der Längenrichtung eine undulirende Bewegung, und diese beiden Bewegungen zusammen bringen eine senkrechte Bewegung hervor. Jede Veränderung in der Richtung der Bahn bringt ferner die Wagenräder aus der geraden Linie in eine Neigung gegen die innere Seite der Curve, und hiedurch entsteht eine seitliche Bewegung der Wagen, indem die Räder gegen die entgegengesezte Seite der Schienen geworfen werden, sobald sich die Curve wieder ändert oder die Schienenlinien wieder die gerade Richtung bekommen. Die Unterschiede im Niveau der beiden Bahnlinien bewirken außer der angegebenen Schüttelbewegung nach der Quere im Verhältnisse des Grades der Ungleichheit des Niveau's auch noch eine Schwingung der Wagen von einer Seite zu anderen; denn zuvörderst veranlaßt die Depression, daß die Wagen auf diese Seite der Bahn fallen, und daß die Randkränze der Räder gegen diese Seite der Schienen drüken; unmittelbar darauf werden sie aber in Folge der kegelförmigen Gestalt der Räder wieder auf die entgegengesezte Seite der Schienen geworfen. Es entsteht demnach auf diese Weise ein beständiger Streit zwischen der Gravitation, welche durch die Niveaudifferenzen der beiden Schienenlinien veranlaßt wird, und zwischen der durch die Kegelform der Räder bedingten Directionslinie. Da diese Wirkungen fortwährend ihren Einfluß äußern, so findet sich auch, daß die seitliche oscillirende oder schwingende Bewegung unter allen den verschiedenen, an den Eisenbahnen vorkommenden Bewegungen die vorherrschende ist. Bei sehr großen Geschwindigkeiten steigert sich diese seitliche Bewegung so bedeutend, daß eine Art von seitlicher Schwingung eintritt, indem die Räder zu beiden Seiten abwechselnd gegen die Seiten der |351| Schienen und wieder zurükgestoßen werden: wahrscheinlich weil der Radkegel nicht Zeit hatte sich der eigentlichen Directionslinie der Bahn anzupassen.

Erwägt man die Mannigfaltigkeit der Bewegungen, welche gleichzeitig an den Eisenbahnwagen vorkommen, die verschiedenen Ursachen, durch die sie veranlaßt werden, und die zahlreichen zufälligen Umstände, durch welche sie gesteigert, modificirt oder contrahirt werden, so darf man sich nicht wundern, daß rüksichtlich der Sanftheit der Bewegungen der Wagen auf verschiedenen Bahnen im Publicum sehr verschiedene Unsichten gelten. Eine dem Reisenden kaum bemerkbare Steigerung der Geschwindigkeit um einige engl. Meilen in der Zeitstunde bewirkt einen bedeutenden Unterschied in der Bewegung; die Zahl und Beschaffenheit der Curven, ein Unterschied im Baue der Wagen, die Stellung eines Wagens in einem Wagenzuge, und noch viele andere Umstände wirken auf die Gesammtbewegung eines Eisenbahnwagens ein, ohne daß die große Mehrzahl der Passagiere auch nur eine Ahnung von ihnen hat, und noch viel weniger sie zu würdigen weiß. Man richtet sein Urtheil gewöhnlich ohne alle Berüksichtigung der Ursachen lediglich nach der Quantität der Bewegung, und hieraus entstehen nothwendig die verschiedenen Urtheile über die Ruhe, mit der die Wagen auf dieser oder jener Bahn laufen. Selbst der aufmerksamste Beobachter vermag nicht, wenn er auch alle die Ursachen kennt, durch welche die verschiedenen Bewegungen erzeugt werden, bloß aus der Beobachtung über die relative Sanftheit der Bewegung auf verschiedenen Bahnen oder vollends darüber abzuurtheilen, in wiefern diese Sanftheit mit dem Baue der Bahn in Wechselbeziehung steht. Es ist daher durchaus nothwendig, auch diese Frage durch eigene Versuche zur Lösung zu bringen; es gelang auch wirklich nach vielen Mühen, eine Reihe von Instrumenten zu ermitteln, mit denen alle die verschiedenen Bewegungen der Eisenbahnwagen geprüft, und alle ihre Schwingungen von einem Bahnende zum anderen bildlich dargestellt werden können.

Die verschiedenen, hier besprochenen Bewegungen der Eisenbahnwagen lassen sich unter folgende Rubriken bringen:

1) Eine Schüttelbewegung nach der Quere hervorgebracht durch die Ungleichheiten im Niveau der beiden Schienenlinien;

2) eine senkrechte oder stampfende Bewegung in der Mitte der Wagen, welche die gemeinsame Wirkung der abwechselnden, durch die Undulationen der Bahn hervorgebrachten Schüttelbewegung der beiden Seiten der Wagen ist;

3) eine seitliche oder horizontale Schwingungsbewegung, gleichfalls hervorgebracht von den Unebenheiten der Bahn und den aufgezählten |352| Ursachen, durch welche die Wagenräder von einer Seite der Schienen gegen die andere geschleudert werden.47)

Nachdem ich somit alle die Daten erörtert, welche ich, so weit es mir Zeit und Umstände gestatteten, in Hinsicht auf den Bau und den Betrieb der Great-Western-Eisenbahn zu sammeln im Stande war, gehe ich zu den Schlüssen über, welche meiner Ansicht nach aus denselben gezogen werden können, und bei denen ich gleichfalls nach der im Eingange meines Berichtes aufgestellten Ordnung zu Werke gehen will.

I. Spurweite. Was die erste der hieher gehörigen Fragen, nämlich die Größe der Geschwindigkeit betrifft, so folgt aus den Versuchen, daß die dermalen auf der London-Birmingham-Bahn gebräuchlichen Maschinen mit Lasten, welche jenen der Wagenzüge erster Classe gleichkommen, im Durchschnitte 32 engl. Meilen in der Zeitstunde zurüklegen; daß es aber auf Bahnen von derselben Spurweite Maschinen gibt, welche kräftiger sind als diese, und zwar im Verhältnisse von 263 zu 165. Es folgt ferner, daß die minder kräftigen Maschinen eine Geschwindigkeit erreichen, welche nur um 3 engl. Meilen unter jene der kräftigsten Maschinen der Great-Western-Bahn fällt; und daß es daher wahrscheinlich ist, daß mit kräftigeren Maschinen auf den gewöhnlichen Bahnen eine höhere Geschwindigkeit zu erzielen seyn dürfte, als auf der Great-Western-Bahn mit den kräftigsten Maschinen erlangt wurde, indem erstere eine viel größere Effectivkraft geben, als leztere. Es hat sich übrigens gefunden, daß diese vergleichsweise Verminderung des Nuzeffectes zum größten Theil wo nicht ganz der größeren Fronte, welche die Wagen der Great-Western-Bahn bieten, und dem großen Luftwiderstande zugeschrieben werden muß. Da die Versuche über den Luftwiderstand bisher nur an Wagen mit geringer Spurweite angestellt wurden, so kann ich zur Zeit noch nicht bestimmt sagen, welche Zunahme des Widerstandes aus der größeren Fronte folgt. Die Wagen der Great-Western-Bahn haben von den Schienen an 10 Fuß Höhe und 9 Fuß Breite, mithin 90 Quadratfuß; jene an der London-Birmingham-Bahn hingegen haben bei 9 Fuß Höhe nur 6 2/3 Fuß Breite, mithin nur 60 Quadratfuß. Da sich aber unter den Rädern ein offener Raum, welcher nur zum Theil durch die Heizkammer der Maschine ausgefüllt ist, befindet, so dürfte man das Verhältniß des Flächenraumes, den die Fronte der beiderlei Wagen bietet, wie 81 : 53 annehmen.

|353|

Wären alle Umstände ganz gleich, so könnte man voraussezen, daß sich der Luftwiderstand wie der Flächenraum der Fronte verhalten würde; allein da die Gestalt der den Wagen voranlaufenden Maschine, die Länge des Wagenzuges und noch mehrere andere Umstände Einfluß auf das Resultat üben können, so läßt sich zur Zeit und bevor die Frage durch umfassende Versuche gelöst ist, kein Maaß für den relativen Betrag des Luftwiderstandes bei verschiedenem Flächenraume der Fronte aufstellen. Aus denselben Gründen ist es mit den dermalen vorliegenden Daten noch nicht thunlich, mit einiger Genauigkeit vergleichweise anzugeben, welcher Vortheil aus der Anwendung größerer oder kleinerer Treibräder für die Maschinen erwächst. Der unumstößliche Saz, daß ein großer Theil des Widerstandes der Wagenzüge dem Luftwiderstande zugeschrieben werden muß, reicht allein aus, um alle die Unterschiede in den an den beiden Arten von Eisenbahnen erlangten Resultaten zu erklären; wieviel jedoch auf Rechnung des Luftwiderstandes, wieviel auf Rechnung der Maschinen, und wieviel auf Rechnung der Wagen gesezt werden muß, läßt sich, da sowohl an den Maschinen als an den Wagen der Durchmesser der Räder ein verschiedener ist, dermalen noch nicht mit Bestimmtheit angeben. Es unterliegt kaum einem Zweifel, daß der Luftwiderstand wenigstens im Verhältnisse des Quadrates der Geschwindigkeit wechselt. In Erwägung dieser raschen Zunahme desselben scheint es mir, daß aus den aufgeführten Versuchen nur der Schluß gezogen werden kann, daß die Erzielung der höchsten Geschwindigkeit nicht anzurathen ist, und daß eine Geschwindigkeit von 35 engl. Meilen in der Zeitstunde mit den dermaligen Maschinenkräften als die Gränzlinie für die zum Personentransporte bestimmte praktikable Geschwindigkeit zu betrachten ist, indem hiebei Wohlfeilheit mit Regelmäßigkeit des Verkehres und Geschwindigkeit mit Bequemlichkeit für das Publicum in Einklang gebracht werden kann. Wenn aber einerseits dieser Schluß aus den angeführten Versuchen und Beobachtungen hervorgeht, so ist andererseits ebenso richtig, daß zur Erreichung dieser Geschwindigkeit eine Spurweite von 7 Fuß nicht nöthig ist.

Was den zweiten Theil der Frage, nämlich den mechanischen Gewinn, welcher aus einer Vergrößerung des Raddurchmessers ohne höhere Stellung der Kasten der Wagen hervorgehen soll, anbelangt, so hat sich gezeigt, daß dadurch, daß man den Rädern einen größeren Durchmesser gibt, allerdings die Reibung vermindert wird; dagegen ist es aber zweifelhaft, in welchem Maaße durch die höhere Stellung der Kasten der Wagen eine Modification hierin eintritt. Eine große Spurweite ist in Rüksicht auf den großen Luftwiderstand |354| allerdings vortheilhaft, da es bei ihr möglich ist, die Kasten der Wagen innerhalb der Räder unterzubringen, dadurch die Höhe der Wagen zu reduciren, und somit auch den Flächenraum der Fronte zu vermindern. Damit den Erwartungen in dieser Hinsicht vollkommen entsprochen werde, darf man die Fronte nicht größer machen, als es durchaus nothwendig ist; nur aus weiter fortgesezten Versuchen und Beobachtungen kann jedoch hervorgehen, welche Oberfläche, in Länge und Breite des Wagenzuges ausgesprochen, die erforderliche Bequemlichkeit für die Reisenden gewährt, und dabei der Luft den geringsten Widerstand darbietet.

Der dritte Theil der Frage, nämlich die Möglichkeit bei größerer Spurweite alle Arten von Fuhrwerken, Miethkutschen, Eilwagen etc. innerhalb der Räder unterzubringen, ist leicht zu beantworten. Jede Spurweite, bei der die Höhe dieser Wagen über den Schienen abnimmt, verdient den Vorzug vor einer anderen, bei der diese Anordnung nicht möglich ist. Da es bei der gewöhnlichen Spurweite nicht möglich ist, die Wagen innerhalb der Räder aufzunehmen, so wird in dieser Hinsicht eine Vergrößerung der Spurweite räthlich; eine Spurweite von weniger als 7 Fuß wird jedoch hiezu auch ausreichen. Was die zu Gunsten der größeren Spurweite angeführte Möglichkeit bei ihr zum Behufe der Erlangung einer größeren Geschwindigkeit größere und kräftigere Maschinen auf die Bahn bringen zu können, betrifft, so habe ich schon oben gezeigt, daß eine Erweiterung der Spurweite auf 7 Fuß zu diesem Zweke gar nicht nöthig erscheint.

Den lezten Theil der Frage, nämlich die sanftere und mehr stätige Bewegung, welche die Wagen bei größerer Spurweite bekommen sollen, anbelangend, so haben die oben angeführten Versuche bewiesen, daß dieser Zwek an der bisher vollendeten Streke der Great-Western-Bahn noch nicht erreicht wurde. Erwägt man jedoch die Ursachen, durch welche die verschiedenen Bewegungen der Eisenbahnwagen bedingt sind, so unterliegt es keinem Zweifel, daß eine größere Spurweite der Erlangung dieses Zwekes günstig seyn muß. Da aber dieser Zwek bisher durch den befolgten Bauplan und durch den dermaligen Zustand der Bahn sowohl als der Wagen vereitelt wurde, so scheint mir zur Zeit nur soviel festzustehen, daß bei gleichgebauten Bahnen auf jener, an der die Spurweite größer ist, eine mehr sanfte und stätige Bewegung der Wagen zu beobachten seyn wird.

Ich komme nunmehr zu den Einwürfen, welche gegen die größere Spurweite erhoben wurden, und welche ich im Eingange aufgezählt habe. Hier unterliegt es vor Allem keinem Zweifel, daß die Kosten, für welche die Bahnlinie hergestellt werden kann, größer |355| ausfallen müssen. Hr. Brunel selbst schlägt den hieraus erwachsenden Mehraufwand für die ganze Bahn zu 151,840 Pfd. St. an. – Da ferner die Wagen größer und schwerer sind, so muß, in so fern das auf die Schienen wirkende Gewicht nachtheilig wirken kann, ein solcher Nachtheil zugestanden werden; doch finde ich die von Brunel aufgestellte Behauptung, daß an der Great-Western-Bahn kein größeres Wagengewicht auf den Passagier komme, als an anderen Bahnen, vollkommen richtig. – Der Zunahme der Reibung an den Curven kann bei den großen Radien, welche sämmtliche Curven der Great-Western-Bahn haben, hier kein Werth beigelegt werden. – Die größeren Kosten der Maschinen und Wagen sind gleichfalls von keiner besonderen Wichtigkeit; denn erstens würde bei gleichem Baue der Maschinen der Unterschied kein wesentlicher seyn, und zweitens berechnen sich die Kosten der Wagen per Passagier beinahe auf das Gleiche. – Der Einwurf, daß die Bahn nicht mit anderen Bahnen in Communication gesezt werden könne, ist ein rein commercieller, und geht mich als Ingenieur nichts an. – Der lezte Einwurf endlich, daß durch das neue System keine Vortheile erlangt wurden, welche die damit verbundene Kostenerhöhung, einige andere Unannehmlichkeiten und den Schaden der Unmöglichkeit der Communication mit anderen Bahnen auszugleichen vermöchten, ist allerdings sehr begründet; doch muß zugestanden werden, daß eine Erhöhung der Spurweite über 56 Zoll hinaus Vortheile bietet, die nicht unbeachtet gelassen werden dürfen.

Nach allen diesen Betrachtungen komme ich zu dem Schlusse, daß eine Weite von 7 Fuß die für die beste zu erklärende Spurweite übersteigt; daß aber dermalen unser Wissen und unsere Erfahrung noch nicht so weit reicht, um bestimmen zu können, welche Spurweite unter allen Umständen die empfehlenswertheste ist. Unter diesen Umständen und in Betracht der Kosten, die eine Veränderung der Spurweite veranlassen würde, scheint mir eine solche Veränderung nicht zu rechtfertigen. Ich habe übrigens nur gesagt, daß eine Spurweite von 7 Fuß zu groß ist, ohne mich auf den ebenso wichtigen Theil der Frage, nämlich darauf einzulassen, welcher praktische Nachtheil aus ihr bei dem Bahnbetriebe erwachsen würde. Das Einzige, was ich in dieser Hinsicht bemerke, ist, daß bei der größeren Spurweite eine größere Kraft erfordert wird, und daß diese einen größeren Verbrauch an Kohks bedingt. Dieser Mehrverbrauch scheint am North-Star 21 1/2 Pfd. und am Aeolus 8 1/2 Pfd. in der engl. Meile zu betragen, wobei jedoch ersterer eine um 2 engl. Meilen größere Geschwindigkeit erreicht. Uebrigens muß ich bemerken, daß aus meinen Untersuchungen hervorgeht, daß sowohl an den Maschinen |356| als an den Wagen mit Vortheil wesentliche Modificationen gemacht werden können; und daß es, bis die Nachtheile der dermaligen Spurweite bis zur Evidenz erwiesen sind, und bis hergestellt ist, welche Spurweite unter allen Umständen sowohl den Interessen der Eisenbahncompagnien, als denen des Publicums am besten entspricht, das Gerathenste seyn dürfte, die dermalige Spurweite beizubehalten.

II. Bauplan der Bahn. Die Prüfung der hierauf bezüglichen Fragen ist minder schwierig, als die Bestimmung der besten Spurweite. Es unterliegt zuvörderst nach meinen Versuchen keinem Zweifel, daß die Pfähle nichts zur größeren Festigkeit der Basis der Bahn beitragen, sondern vielmehr die gegenseitige Berührung der Balken und des Erdbodens verhindern. Ebenso ist erwiesen, daß das Hinrollen der Maschinen und Wagenzüge über die Schienen mehr zur Consolidirung der Bahn beiträgt, und eine größere Festigkeit der Schienenunterlage bewirkt, als die mit Pfählen in Verbindung gebrachte Fütterung. Bei einem Systeme, nach welchem sich am Ende von je 15 Fuß, nämlich an den Querschwellen, eine im Vergleiche unnachgiebige Unterlage befindet, ist es mit Balken, die nichts weniger als die zum Tragen des Gewichtes der Maschinen und der Wagenzüge nöthige Stärke haben, äußerst schwierig, wo nicht unmöglich, durch und durch eine gleichmäßige Starrheit der Oberfläche zu erzielen. Diese Gleichförmigkeit kann durch keine von Menschenhänden zu vollbringende Fütterung erlangt werden. Wenn fortlaufende Unterlagen den isolirten vorgezogen werden sollen, so scheint mir der Bau mit fortlaufenden Längenbalken und gewöhnlichen Querschwellen der wohlfeilste und beste; auch scheint es mir, daß eine mehr gleichmäßige und festere Basis erlangt werden dürfte, als nach irgend einem Pfahlsysteme zu erzweken ist, wenn man die endliche Consolidirung der Basis der Balken dem Gewichte der Wagenzüge überläßt: vorausgesezt, daß im Anfange für eine zwekmäßige und gehörig feste Basis Sorge getragen wurde.

Was die nächste Frage, nämlich ob fortlaufende Balken oder isolirte Unterlagen den Vorzug verdienen, betrifft, so ergaben die über die Abbiegung angestellten Versuche an den fortlaufenden Balken der Great-Western- und der Manchester-Bolton-Eisenbahn eine größere Abbiegung, als sie an den Steinblöken der anderen Bahnen zu bemerken war. Leztere werden demnach den geringsten Widerstand gegen den Lauf der Bahnen bedingen und bleibend eine festere Basis gewähren. Da sich jedoch gezeigt hat, daß bei großen Geschwindigkeiten der Widerstand der Bahn selbst im Vergleiche mit dem Gesammtwiderstande gering ist, so kann, wenn die fortlaufenden Unterlagen |357| in anderen Beziehungen den Vorzug verdienen sollten, die durch sie bedingte, etwas größere Reibung nicht hoch angeschlagen werden.

Es läßt sich nicht bestreiten, daß die Wagen bei fortlaufenden Holzunterlagen kein so starkes Gerassel verursachen; ob aber durch sie auch die Abnüzung der Maschinen und Wagen, die bei den Steinblöken bedeutend ist, wesentlich vermindert werde, – eine Frage, die von höchster Wichtigkeit ist, konnte ich zur Zeit selbst aus einer Vergleichung der Unterhaltungskosten verschiedener Bahnen nicht zur Genüge entnehmen. Nach den Aufschlüssen, die ich mir verschaffen konnte, scheint es mir jedoch, daß mit Längenbalken von gehöriger Starrheit und Stärke die Maschinen und Wagen weniger zu leiden haben werden, als mit Steinblöken. Man hat die Dublin-Kingstown-Eisenbahn als Beweis für die schnelle Zerstörung, der die Maschinen und Wagen sowohl als die Bahn selbst bei der Anwendung der Steinblöke ausgesezt seyn sollen, angeführt; und man hat sich umgekehrt auf die hölzernen Schwellen am Chat-Moß und auf die amerikanischen Eisenbahnen berufen, um zu zeigen, welchen Vortheil die hölzernen Balken gewähren, und mit welchem geringen Kostenaufwande sie in gutem Zustande unterhalten werden können. Man hat aber hiebei vergessen, daß die Schienen der Dublin-Kingstown-Eisenbahn bekanntlich und anerkannter Maßen für die Steinblöke dieser Bahn zu schwach waren; man hat nicht bedacht, daß die amerikanischen Eisenbahnen wegen der bedeutend geringeren Geschwindigkeit, mit der auf ihnen gefahren wird, nicht mit den englischen Bahnen verglichen werden können; und man hat endlich nicht erwogen, daß auch das Chat-Moß seiner Eigenthümlichkeiten wegen nicht mit dem Baue mit Steinblöken zu vergleichen ist. Dessen ungeachtet bin ich aber, wie gesagt, geneigt zu glauben, daß mit Längenbalken von gehöriger Stärke eine geringere Abnüzung der Maschinen und Wagen verbunden seyn wird, als mit Steinblöken, ohne daß ich übrigens im Stande wäre, über die Dauerhaftigkeit in beiden Fällen einen Vergleich anzustellen. Dagegen ist durch meine Versuche erwiesen, daß die an der Great-Western- und Manchester-Bolton-Bahn verwendeten Balken für die Lasten, welche auf diesen Bahnen verfahren werden, zu schwach sind, und keine Basis von solcher Starrheit und Unnachgiebigkeit, wie sie eine Eisenbahn haben soll, bilden. Da die Resultate an jener Streke der Great-Western-Bahn, an welcher man Balken von 10 Zoll ohne Pfähle verwendet hatte, besser ausfielen, so scheint es mir, daß, wenn man sich irgendwo für fortlaufende Holzunterlagen entscheidet, man wenigstens stärkere Balken wählen soll, als dermalen gebräuchlich sind. Auch scheint es mir, daß Schienen anzuwenden wären, die theils ihrer Form, theils ihres |358| Gewichtes wegen eine größere Starrheit besizen. Fortlaufende Holzunterlagen von gehöriger Stärke geben wirklich vollkommnere Bahnen für hohe Geschwindigkeiten, Bahnen, auf denen das Geräusch geringer und die Bewegung sanfter ist; dagegen kommen sie aber theurer als die Steinblöke, welche demnach da, wo die Geschwindigkeit eine mäßige oder niedrige ist, und wo es auf Wohlfeilheit ankommt, den Vorzug verdienen dürften. Was die hölzernen Querschwellen betrifft, deren ich hier in dem Vergleiche mit den fortlaufenden Holzunterlagen nicht erwähnte, so glaube ich, daß ihnen nur an temporären Bahnen und bis zur Consolidirung der Dämme der Vorzug einzuräumen seyn dürfte. Da die Versuche über die Abbiegung jedoch gezeigt haben, daß die Balken in bedeutendem Grade nachgeben, und daß auch die Befestigung der Stühle an den Schwellen eine so unvollkommene ist, daß hier nur schwer und mit großem Kostenaufwande nachgeholfen werden kann, so glaube ich, daß eine auf Querschwellen ruhende Bahn allerdings viel wohlfeiler hergestellt werden kann, als eine mit fortlaufenden Holzunterlagen oder mit Steinblöken; daß sie aber auch um Vieles minder vollkommen seyn muß, und gar nicht als permanente Bahn betrachtet werden kann.

(Der Beschluß folgt im nächsten Hefte.)

|335|

Die Tabellen, in welchen diese Versuche zusammengestellt sind, sowie auch die Formeln, nach denen die Berechnungen angefertigt wurden, hat das Civil Eng. and Architects Journal weggelassen.

A. d. R.

|340|

Hr. Wood gibt diese Formeln in einem größeren, seinem Berichte beigegebenen Anhange, der jedoch erst später, als der Bericht selbst im Druk erschien.

A. d. R.

|352|

Das Civil Engineers and Archit. Journal hat hier leider seinen Auszug abgebrochen, ohne in weitere Details über die Versuche einzugehen, welche Hr. Wood mit den von ihm angedeuteten Instrumenten über alle diese verschiedenen Bewegungen anstellte.

A. d. R.

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