Titel: Schnellbetrieb auf den Eisenbahnen der Gegenwart.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1901, Band 316 (S. 325–329)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj316/ar316072

Schnellbetrieb auf den Eisenbahnen der Gegenwart.

Von Ingenieur M. Richter, Bingen.

Wenn vom 19. Jahrhundert mit Recht gesagt worden ist, es stehe „im Zeichen des Verkehrs“, so kann hinzugefügt werden: dieses Zeichen ist die Dampflokomotive. Denn mehr als irgend eine andere Schöpfung menschlichen Geistes hat die fahrende Dampfmaschine, dieses Ergebnis langjähriger, oft fruchtloser Thätigkeit des Ingenieurgeistes auf einem einzigen seiner vielen Arbeitsfelder, welches, selbst voller Steine und brach liegend, mit den mangelhaftesten Werkzeugen zu bearbeiten war, dem verflossenen Jahrhundert das unauslöschliche Gepräge aufgedrückt. Der bleibende Ruhm, den sich das 19. Jahrhundert in der Lösung von Kultur auf gaben, in der Herbeiführung eines gewaltigen Umschwungs und Aufschwungs im öffentlichen Leben und im Verkehr der Völker unter sich erworben hat, dieser Ruhm gebührt grossenteils der Technik, ihren Erzeugnissen und Vertretern im allgemeinen, und der Lokomotive im besonderen. Die „kraftvoll herrlichste“ Maschine (um die auf die Dampfmaschine bezogenen Worte Radinger's triftig auf die Dampflokomotive zu übertragen) ist in grossem Umfang zu einem Verbreiter der Kultur geworden. Ganze Weltteile sind durch sie erst der Kultur erschlossen worden (man denke nur an Nordamerika), und immer noch erfüllt sie ihre Kulturmission in vielen Gebieten, welche dem zivilisierten Menschen erst wohnlich gemacht werden sollen. Selbst ein Produkt potenzierter Kultur, hat sich die Lokomotive zu einem Kulturträger entwickelt und damit eine höhere Aufgabe übernommen, welche ausserhalb ihres Selbstzweckes steht.

Ihre Entstehung verdankt die Lokomotive dem Umstand, dass für das Zugpferd der Kohlengruben mit seiner geringen Ausdauer und seinen hohen Futterkosten ein Ersatz von grösserer Rentabilität in Gestalt einer Maschine gefunden werden sollte. Den Grund zur weiteren, bis auf die heutige Höhe getriebenen Ausbildung der fahrenden Dampfmaschine legte dann die geniale Idee Stephenson's, den Kessel mit einer grossen Zahl von Feuerröhren zu versehen und den Auspuff der Maschine ins Kamin zu leiten; nun erst war die Leistungsfähigkeit des Kessels nicht mehr von seinen starren Grössenverhältnissen allein abhängig, sondern war zu der verlangten Leistung der Dampfmaschine in eine unmittelbare Beziehung gebracht. Verhältnismässig sehr grosse Heizfläche in einem an und für sich kleinen Kessel, und Auspuffgebläse im Kamin, also künstlicher Zug, das waren die unzertrennlichen Faktoren der conditio sine qua non für das, was heutzutage Lokomotive heisst!

Im Zeitraum von 70 Jahren ist an dem einmal festgelegten Prinzip der Lokomotive nichts geändert worden; dem zunehmenden Verkehrsbedürfnis entsprechend haben sich nur die Abmessungen und massgebenden Verhältnisse geändert; erstere sind im allgemeinen gestiegen in der Grosse, letztere haben Werte angenommen, bei welchen man neben der grössten Leistungsfähigkeit auch die mögliche Sparsamkeit berücksichtigt; theoretisch hat man die Wirkungsweise, praktisch die Anordnung und Ausführung im einzelnen, wie im ganzen bedeutend verbessert.

Die Eisenbahnen mit ihrer zu einer ungeahnten Grosse angewachsenen Ausdehnung und ihren riesigen Leistungen haben ebenfalls keine andere Ursache ihrer Existenz als den scheinbar geringfügigen Umstand, dass die im Wettkampf von Rainhill Siegerin gebliebene Lokomotive, die berühmte „Rocket“, nach Stephenson's Prinzip gebaut war. Eine andere konnte überhaupt nicht gewinnen, müssen wir in richtiger Erkenntnis der Sachlage nachträglich urteilen.

Aus unscheinbaren Anfängen heraus, aus einer Kohlenförderungsbahn mit Pferdebetrieb hat sich das Eisenbahnwesen der Gegenwart allmählich entwickelt; das Zugpferd ist durch einen Organismus ersetzt, welcher, zur gleichen Zeit Renner und Zugtier, in der Vereinigung von Stärke und Schnelligkeit alle von der Natur geschaffenen Wesen weit überholt hat.

Ein Vergleich zwischen der Lokomotive von einst und jetzt ist hier wohl angebracht:

Stephenson's „Rocket“ sei der Maschine des „Atlantic City Express“ gegenüber gestellt (D. p. J. 1899 312 127).

Rocket
(1829)
Atlantic
(1896)
Zahl der Achsen überhaupt
Triebachsen
2
1
5
2
Totalgewicht 7,5 t 64,7 t
Kesselüberdruck 3,5 at 14,1 at
Heizfläche 12,8 qm 170 qm
Kolbendurchmesser 203 mm 331/558 mm
Kolbenhub 420 mm 660 mm
Triebraddurchmesser 1435 mm 2140 mm
Höchste Dauerzugkraft
Leistung
1700 kg
15 PS
5500 kg
1300 PS
Normale Geschwindigkeit
Tourenzahl/Min
24 km/Std.
90
130 km/std.(!)
330
Zuglast 12 t 210 t

Besser als durch diesen Gegensatz lassen sich die Anforderungen an die Betriebsmittel, welche heute gestellt werden, nicht beleuchten. Die beförderte Last ist bei Schnellzügen (und nur mit diesen kann sich das vorliegende Thema genauer befassen) auf das etwa 20fache, die Geschwindigkeit auf das 5fache erhöht worden. Dementsprechend musste die Leistung von 15 auf 1300 PS steigen, also auf das beinahe 100fache. Dabei ist aber die Maschine nicht 100mal, sondern nur 9mal schwerer geworden, was beweist, dass die Vergrösserung der Abmessungen allein bei der Bemessung der Leistung nicht in die Wagschale fällt; denn die Heizfläche ist nur auf die 13fache Grosse angewachsen. Der Fortschritt muss in einem Ineinandergreifen vieler Umstände gesucht werden, unter welchen die hohe Tourenzahl eine Hauptrolle spielt, sobald sie einmal von anderer Seite her ermöglicht ist.

In nicht geringem Mass spiegelt sich die Steigerung der Ansprüche an die Leistungsfähigkeit der Eisenbahn bezw. ihrer Betriebsmittel in den Fahrplänen ab. Von dem erwähnten Beispiel abgesehen, welches in gewissen Beziehungen als ausserordentlich bezeichnet werden darf, aber doch treffend beweist, was schon erreicht worden ist, ist die Beanspruchung der Bahnen allgemein ins Ungeheuerliche |326| gewachsen. Nicht nur die fahrplanmässige Geschwindigkeit der Züge hat besonders auf einzelnen bevorzugten Strecken eine bedeutende Höhe erreicht, sondern auch die Zahl der schnellfahrenden Züge ist beträchtlich gestiegen, so dass gewisse Bahnen mit Schnellzügen überhäuft erscheinen. Dass gleichzeitig trotzdem noch das beförderte Zugsgewicht eine starke Steigerung erfahren hat, ist nicht nur dem Eisenbahnfachmanne, sondern auch dem aufmerksamen Laien eine bekannte Thatsache.

Der Aufschwung im Eisenbahnverkehr hat sich nicht wenig gerade in den Fahrplänen der letzten paar Jahre ausgeprägt, obwohl im übrigen schon während des ganzen verflossenen Jahrzehnts eine Art von frischem Wind das Eisenbahnwesen, besonders dasjenige des europäischen Festlandes, durchwehte, durch welchen der Verkehr rasch in die heutige Höhe gerissen wurde; das gleiche gilt von der zum Verkehr in wechselseitiger Beziehung stehenden Eisenbahntechnik. Das Ende der einmal begonnenen Steigerung ist nicht abzusehen – „die ich rief, die Geister, werd' ich nun nicht los“, heisst es hier. Ein allgemeines „sich gegenseitig überbieten“ ist das Fahrwasser der Weiterentwickelung geworden, wenn auch der Wettkampf manchmal nur unbewusst geführt wird, und jedenfalls viel harmloser, oder im Gegenteil viel produktiver ist als der Kampf, welcher die Technik der Mordinstrumente aller Art Entwickelungs- und Profittriumphe feiern lässt.

Die Eisenbahntechnik, selbst nur ein Kapitel im grossen Buch der Technik, aber von den meisten anderen Kapiteln gerade so abhängig, wie diese von ihm, und für sich wieder in eine Reihe von Abschnitten zerfallend, von denen auch die scheinbar weniger wichtigen für das Ganze unerlässlich sind, bemüht sich angestrengt, dem Verkehrsbedürfnis gerecht zu werden, und der Erfolg ist der, dass die gestellten Forderungen übertroffen werden. Es entsteht umgekehrt wieder eine neue Triebfeder zur Hebung des Verkehrs, weil es sich darum handelt, die Leistungsfähigkeit der technischen Erzeugnisse, welche dem Verkehr dienen sollen, in letzterem möglichst weitgehend auszunutzen. Der Fortschritt der Technik macht also eine weitere Erhöhung der an die Technik tretenden Ansprüche selbst möglich. Da diese Wechselbeziehung zwischen Fortschritt und Anspruch, Leistung und Forderung, oder noch allgemeiner, Angebot und Nachfrage eine dauernde ist, so kann auch kein Stillstand in der Entwickelung des einen oder anderen der beiden Faktoren eintreten, sondern der eine ist in seiner jeweiligen Höhe stets die Verstärkungsursache des anderen.

Möglicherweise ist der erste Anstoss zu der plötzlich eingetretenen Hebung der Eisenbahnthätigkeit vom Lokomotivbau selbst ausgegangen und nicht vom unmittelbaren Verkehrsbedürfnis, sondern dieses folgte erst nach, als ersterer eine vermehrte Leistungsfähigkeit nachzuweisen sich in stand setzte. Zweifel gegenüber dieser Annahme sind jedoch nur zu leicht vorzubringen, um so mehr als die erwähnte Wechselbeziehung auch noch anderen Einflüssen, als den durch die gegenseitige Abhängigkeit bedingten, unterworfen ist; so werden Schwankungen in der Verkehrsgrösse durch soziale (Tarifreform u.s.w.), solche in der technischen Leistungsfähigkeit durch speziell technische (Erfindungen, Weltausstellungen u.s.w.) Momente hervorgerufen.

Hält man an der gemachten Annahme fest, so war es vielleicht die Pariser Weltausstellung 1889, welche als Ursprung des regen Lebens, jedenfalls aber als tiefgehende Anregung im Eisenbahnwesen zu betrachten ist, deren Wirkung das letzte Jahrzehnt des eisernen Jahrhunderts beherrschte. Als Beweis gelte nur die Thatsache, dass die Verbundlokomotive jedes Systems, besonders aber die Doppelverbundlokomotive System Mallet, erst durch diese Ausstellung sozusagen Empfehlung und deshalb allgemeinere Anwendung erlangte; ähnlich verhält es sich mit dem Drehgestell. Von sehr vielen Einzelheiten der Ausstattung, der theoretischen und praktischen Verfeinerung und Verbesserung, durch welche die Lokomotive in ökonomischem, konstruktivem und – nicht zu vergessen – ästhetischem Sinn gewann, ist hier nicht zu reden, sondern nur festzustellen, dass die Weltausstellung 1889 den mittel- und unmittelbaren Lehrmeister bildete, indem sie die Praxisvieler Länder und die Geistesprodukte vieler Ingenieure sammelte und einander gegenüber stellte. Dadurch leitete sie die Technik aus manchen verfahrenen Geleisen in neue und neuartige, und lehrte die Techniker voneinander das beste zu lernen und schlechteres dafür auszumerzen, so dass die Ergebnisse technischen Schaffens auf eine hohe Stufe der Vollendung und Brauchbarkeit sich hoben.

Dasselbe kann von der Ausstellung Chicago 1893 gerühmt werden, deren belehrendes Moment, neben dem der Studienreisen hervorragender Fachmänner, wie z.B. von v. Borries, für die europäische Technik im Eisenbahnfach ein nicht zu verkennendes gewesen ist. Sich mit der hohen Kessellage, wie sie die amerikanischen Lokomotiven aufwiesen, zu befreunden; dem Lokomotivpersonal geräumige, helle, gut schützende Räume auf der Maschine einzurichten, das hat die Lokomotivtechnik Europas unmittelbar in Chicago gelernt; auch der Gedanke der mehr und mehr zur Verbreitung kommenden Schnellzüge feinster Ausstattung stammt daher: grösste Bequemlichkeit, geradezu Luxus, grösste Schnelligkeit der Beförderung, sowohl hinsichtlich der Fahrgeschwindigkeit des im vollen Gang befindlichen Zuges, als auch hinsichtlich der Vermeidung häufigen Anhaltens, alles nach amerikanischem Muster.

Für weniger wichtig darf man wohl den Einfluss der letzten Pariser Ausstellung halten. Erstens zeigte sie eigentlich nur die, allerdings grossartigen, Erfolge der beiden letzten Ausstellungen, weil sie zu rasch auf dieselben folgte; dann hat die Eisenbahntechnik eben auf Grund dieser Erfolge vielfach das nationale Gepräge verloren und wichtige Prinzipien sind internationales Gemeingut geworden, so dass sich die Gegensätze zwischen Aus- und Inland, in der Technik wenigstens, abgeschliffen oder ausgeglichen haben; endlich war das Eisenbahnwesen von Seiten der „Gastgeber“ stiefmütterlich behandelt und auf die Seite geschoben, was begreiflicherweise das Bedauern der interessierten Kreise in hohem Mass geweckt hat.

Um so besser war die Eisenbahnausstellung von den Ausstellern beschickt. Was für das vorliegende Thema von Interesse ist, ist nicht die Ausstellung, noch ihre Sehenswürdigkeiten, deren Schilderung anderen überlassen werden muss, sondern der Umstand, dass die Ausstellung ein getreues Bild der Bestrebungen des Lokomotivbaues gegenüber dem den Forderungen des Schnell- und Fernverkehrs bot. Der grösste Teil aller ausgestellten Lokomotiven waren solche für Schnellzüge bezw. Personenzüge. Der Unterschied zwischen beiden ist ja heutzutage völlig verschwunden in der Maschinentechnik, er existiert nur noch in der Betriebstechnik. Für den Lokomotivbau gibt es nur noch Schnellzüge, d.h. Züge mit verhältnismässig geringer Belastung und hoher Geschwindigkeit, also hoher Tourenzahl der Maschine, und Güterzüge, d.h. Züge mit grosser Belastung und verhältnismässig geringer Tourenzahl. Auf die Häufigkeit des Anfahrens, die Dauer der Aufenthalte kommt es nicht mehr an bei der Konstruktion der Maschinengattung. Weder in der Belastung noch in der Geschwindigkeit auf freier Strecke sind die Schnellzüge von den Personenzügen wesentlich verschieden.

Die vorhin erwähnte Art der Beschickung der Ausstellung zeigt unverkennbar, dass die Bahn Verwaltungen und Lokomotivfabriken unter den beiden Leistungsgrössen (Geschwindigkeit und Zugkraft) der ersteren bei der Bemessung der Leistungsfähigkeit des Betriebes höheren Wert beilegen. Es darf uns das auch nicht Wunder nehmen. Das einzige Interesse, welches das Publikum dem Leben und Treiben der Bahn entgegenbringt, ist kommerzieller Natur und wird der Geschwindigkeit der Beförderung zugewandt; die Erhöhung der Zuglast ums Doppelte erregt nie in so hohem Mass die Bewunderung wie die Erhöhung der Geschwindigkeit um vielleicht nur ein Fünftel der bisherigen. Stets wird ein mit 100 km/std. durch eine Station rasender Schnellzug, und wäre es auch nur eine einzelne Lokomotive, in dem Beschauer einen ganz anderen, dem Genuss eines aufregenden Schauspiels ähnlichen Eindruck hervorrufen, als ein mit 40 km/std. laufender, aus 75 Wagen bestehender Güterzug. Der Eindruck muss überwältigend sein, wenn er wirken soll, und muss etwas Sinnverwirrendes enthalten. Ist dies für den äusseren Beschauer schon vorhanden, so kommt für den Reisenden noch der Grundsatz: |327| „Zeit ist Geld“ hinzu. Meistens wird aber die beförderte Last ausserhalb des Interesses liegen.

Verzichten wir auf weitere psychologische Versuche, und sehen von subjektiven und instinktiven Entscheidungen in der Frage: Geschwindigkeit oder Kraft? ab, so hat die erstere der beiden Grossen auch ihre objektiven Befürworter, wenn das Prinzip „Zeit ist Geld“ in seiner allgemeinen Wahrheit nicht schon genügende Entscheidung enthält. Halten wir zunächst an diesem Prinzip fest.

Mit der Vergrösserung der Geschwindigkeit muss bekanntlich bei einer und derselben Lokomotive die Zugkraft sinken. Es wird deshalb bei jeder Geschwindigkeit eine Belastungsgrenze sich ergeben. Bei einer gewissen Grenze der Geschwindigkeit ist die erforderliche Leistung so hoch, dass die Lokomotive nur noch sich selbst befördern kann, aber keine Zuglast mehr. Damit ist allerdings der Verwendbarkeit der Dampflokomotive die praktische Grenze gezogen, und zwar liegt diese verhältnismässig niedrig, weil die Dampflokomotive ihrer Konstruktion, ihrem Grundgedanken gemäss, gezwungen ist, den Krafterzeuger und den Vorratswagen für denselben, also Kessel und Tender mitzuschleppen, die tote Last ist also hier das unübersteigbare Hindernis.

Auch die elektrische Lokomotive von Heilmann leidet, von ihren vielen anderen Fehlern abgesehen, an diesem Umstand und hat daher keinen Vorteil vor der gewöhnlichen Lokomotive in dieser Hinsicht; sie wird deshalb über kurz oder lang auf ihrem ohnehin beschränkten Betriebsfeld ausgespielt haben und einer vernünftig konstruierten Dampflokomotive (und an solchen ist kein Mangel) Platz machen müssen.

Die elektrische Fernbahn der Zukunft mit Kraft- bezw. Energiezufuhr von aussen, wie sie schon so oft geplant war, wäre thatsächlich die einzige Lösung des Geschwindigkeitsproblems. Von toter Last ist dabei keine Rede mehr, und bei gleichzeitigem vollständigem Verzicht auf die Abgabe von Zugkraft wird die Geschwindigkeitsgrenze ganz enorm in die Höhe gerückt, denn die ganze zugeführte Energie wird zur ausschliesslichen Beförderung von Nutzlast verwendet.

Da nun bei der Dampflokomotive infolge des bei einer Vergrösserung der Geschwindigkeit aus zwei Gründen (nämlich Vermehrung des Zugwiderstandes und der Kraftäusserungen in der Zeiteinheit) erfolgenden Anwachsens der nötigen Leistung auch eine Erhöhung des Gesamtgewichts eintritt, so gilt also:

Bei der Dampflokomotive bedingt eine Erhöhung der Geschwindigkeitsgrenze eine Vergrösserung der toten Last für gleiche Zugkraft.

In dieser Thatsache liegt eine kommerzielle Inferiorität der Dampflokomotive gegenüber dem elektrischen „Fernwagen“ mit äusserer Stromzufuhr.

Rein aus diesem Grund ist also die heutige Lokomotive nicht zur Rennmaschine im extremen Sinn, sondern zur Zugmaschine geschaffen; denn das Verhältnis der toten Lokomotivlast zur beförderten Nutzlast wird um so schlechter, je höher die verlangte Geschwindigkeit ist. Nicht mit Unrecht könnte hier von einem „kommerziellen Wirkungsgrad“ gesprochen werden. Da der letztere bei der Heilmann-Lokomotive (Gewicht ohne Tender 120 t!) ein sehr geringer ist, so kann dieselbe nicht in Frage kommen.

Sehr genau lassen sich diese Verhältnisse auch durch entwickelungsgeschichtlichen Vergleich feststellen.

Die Geschwindigkeit ist von 30 km/std. (1830) gestiegen auf 120 km/std. im Schnellzug (1900), also auf das 4fache; das Gleiche ist sie durchschnittlich geblieben im Güterzug.

Die Zuglast (hinter dem Tender) ist von 15 t (1830) gestiegen auf 300 t im Schnellzug (1900), also auf das 20fache; dagegen auf 1500 t im Güterzug, also auf das 100fache, und in Amerika sogar auf 6000 t, also auf das 400fache.

Es folgt daraus ohne weiteres, dass die Vergrösserung der Zugkraft eine 50- bis 100mal leichtere Aufgabe ist, als diejenige der Geschwindigkeit, dass also die Bemessung der Leistungsfähigkeit der Lokomotive oder der Bahn thatsächlich nach dem Massstab der Geschwindigkeit, als des ungünstigen Faktors, zu geschehen hat, und nicht nach dem der Zuglast.

Hierin liegt, in Verbindung mit dem Wegweiser „Zeit ist Geld“, welcher stets die grösste Geschwindigkeit anzuwenden vorschreibt, die Begründung dafür, dass die Fabriken und Bahnen, wenn sie ein Bild ihrer Leistungen geben sollen, sich durch Schnellzuglokomotiven vertreten lassen, oder wenigstens durch solche mit hohen Tourenzahlen, wie dies in Paris sich gezeigt hat, und dass Maschinen von sehr grosser Stärke, soweit diese die Zugkraft bezeichnet, erst in zweiter Linie in Betracht kommen.

Ueberall herrscht das Bestreben, alle technischen Mittel dem Schnellverkehr zur Verfügung zu stellen, und zwar auf Kosten des „kommerziellen“ Wirkungsgrades der Zugförderung, d.h. des Verhältnisses der zur Beförderung der Nutzlast (Zuglast hinter dem Tender) erforderlichen Leistung zur Leistung, welche zur Beförderung des ganzen Zuggewichtes einschliesslich Maschine und Tender nötig ist. Nicht zu verwechseln ist der kommerzielle mit dem mechanischen Wirkungsgrad der Lokomotive an sich, welcher das Verhältnis der zur Bewegung des ganzen Zuges erforderlichen Leistung zur Dampfleistung in den Cylindern darstellt. Ersterer ist beim elektrischen Fernwagen, wo Maschine und Zug identisch sind, gleich eins, letzterer dagegen infolge der mehrmaligen Energieumformung wahrscheinlich geringer als bei der Dampflokomotive; bei dieser allerdings sinkt er auch um so mehr, je höher die Geschwindigkeit ist.

Trotz dieser unabweisbaren Beschränkung in der Verwendbarkeit der Dampflokomotive hat dieselbe eine hohe Stufe der Vollkommenheit allmählich erklommen. Solange kein ernsthafter Konkurrent sich findet, ist sie der unumstrittene, durch seinen Organismus stets gleichzeitig zum Zugtier verdammte Renner. England, das Mutterland der Technik und vor allem des Eisenbahnwesens, hat fast durchwegs, also auch im Güterzugdienst, ihrer Rolle als Renner grössere Bedeutung und Verpflichtung beigelegt.

Die besten Schnellzüge werden mit ungekuppelten Maschinen befördert, welche schon infolge der hohen Triebräder geringe Zugkraft haben; die erreichbare Geschwindigkeit ist sehr hoch; die tote Last ist gross, die Zuglast klein, also der kommerzielle Wirkungsgrad schlecht, der mechanische freilich beim geringen Eigenwiderstand gut.

Schwerere Schnellzüge und Personenzüge werden wie bei uns von zwei- und dreifach gekuppelten Maschinen gezogen, dabei sind die Verhältnisse von vornherein besser angelegt, werden aber wieder durch steigende Geschwindigkeit verschlechtert.

Bei den Güterzügen ist das Güte Verhältnis zwischen Nettoleistung und Bruttoleistung noch schlechter. Das Gewicht der vielen kurzen schnellfahrenden Güterzüge ist in England gegenüber demjenigen der leistungsfähigen Maschinen etwa um ⅔ geringer, als z.B. bei uns.

Besser steht es wieder mit den erst neuerdings von vierfach gekuppelten Maschinen gezogenen Kohlen- und Erzzügen, wo die Nettolast den grössten Teil der Bruttolast ausmacht.

Bei der englischen Betriebsweise wird viel Zeit gewonnen, aber es muss die Zahl der Lokomotiven und das Personal enorm verstärkt werden; die Anlage- sowohl wie die Betriebskosten sind also hoch.

Bei uns, in Deutschland besonders, hat man einen anderen Standpunkt. Mit der Erhöhung des kommerziellen Wirkungsgrades sinken die erwähnten Kosten, es wird an Personal gespart, dafür aber sinkt auch die erreichbare Geschwindigkeit der Beförderung; die Zugkraft der Lokomotiven, an sich schon hoch bemessen, wird möglichst weit ausgenutzt.

Die Frage: Geschwindigkeit oder Kraft? ist also eine wirtschaftliche, und ihre Beantwortung muss wirtschaftlichen Berechnungen und Rücksichten unterliegen. Allgemeines kann nicht festgesetzt werden; Frankreich und England, teilweise auch Nordamerika urteilen zu Gunsten des Schnellbetriebes, die übrigen Länder in verschiedener Abstufung zu Gunsten des Kraftbetriebes, solang derselbe sich von ersterem trennen lässt, und das ist nur im Güterzugsdienst möglich. Der Lokomotivorganismus selbst entscheidet jederzeit für den Kraftbetrieb aus ökonomischen Gründen, solang die Dampflokomotive existiert.

Fasst man die Ergebnisse dieser Ableitung zusammen, |328| so ergibt sich: Schnellverkehr und Dampflokomotive sind feindliche Gegensätze. Ersterer ist eine Forderung des modernen Lebens, letztere das einzige vorhandene Beförderungsmittel, welches aber nur für den Massenverkehr geschaffen ist. Die Aufgabe der Eisenbahntechnik in ihrem heutigen Stand, und zwar die schwierigste, ist es deshalb, den besten Mittelweg zwischen beiden Gegensätzen zu finden, welcher einerseits weitgehend dem vorliegenden Bedürfnis, andererseits der möglichen Wirtschaftlichkeit Rechnung trägt.

In nachstehendem soll beleuchtet werden, inwieweit dies bis jetzt gelungen ist und was noch erwartet werden kann. Auch die Pariser Ausstellung 1900 hatte sich sichtlich, wie oben ausgeführt worden ist, zum Ziel gesteckt, ein Bild zu geben von dem Verhältnis zwischen Schnellverkehr und Dampflokomotive.

Es kann also nicht genügen, nur eine trockene Aufzählung der Leistungen der heutigen Betriebsmittel vorzuführen, sondern die letzteren müssen selbst etwas eingehender behandelt werden, und wenn es auch im Sinn einer vergleichenden Uebersicht nur geschehen kann. Auf konstruktive Einzelheiten einzugehen, würde zu weit führen und den Rahmen unseres Themas über Gebühr ausdehnen. Bleiben wir beim Thema, so interessiert uns nur die Ausgestaltung des Prinzips; nicht die Lokomotive an sich, sondern als Mittel des Schnellverkehrs.

I. Die schnellfahrende Lokomotive.

Einer genaueren Betrachtung können wir nur die Lokomotiven der Gegenwart unterziehen. Unter „Gegenwart“ (wozu auch die nächste Zukunft zu rechnen ist, weil dieselbe wahrscheinlich keine Ueberraschung, auf keinen Fall aber eine Umwälzung im Eisenbahnwesen bringen wird) sind höchstens die letzten zehn Jahre zu verstehen in technischer Beziehung, besser nur die letzten drei Jahre. Was weiter als 25 Jahre (das Durchschnittsalter einer modernen, angestrengten, ja fortwährend überanstrengten Lokomotive) zurückliegt, gehört nicht einmal unter den Titel „Neuzeit“. Lokomotivgattungen, welche vor 1880 entstanden sind, sind im neuen Jahrhundert ebenso wenig mehr lebensfähig, als die aus jener Zeit stammenden, über kurz oder lang nur noch in der Erinnerung vorhandenen Lokomotivindividuen selbst.

Ein Feuerröhrenkessel mit künstlichem Zug ist die Kraftquelle der Lokomotive. Die Heizfläche des Kessels ist die Seele des Ganzen, als Dampferzeuger unmittelbar ein Faktor, welcher die mögliche Leistung bestimmt. Belastung und Geschwindigkeit der Züge schrauben diese Leistung immer höher, und zwar in einer Weise, dass die entsprechende Vergrösserung der Heizfläche allein nicht genügen würde, um die Lokomotive den Ansprüchen möglichst anzupassen, da sich letztere auch auf die Schonung des Bahnkörpers, des Personals, die Sparsamkeit im Kohlen- und Wasserverbrauch, und die Ruhe des Ganges erstrecken.

Für die heutige Schnellzuglokomotive sind daher folgende Bedingungen massgebend:

1. Grösster Wirkungsgrad des Kessels, also beste Ausnutzung des Brennstoffs zur Erzeugung von Dampf.

2. Grösster Wirkungsgrad der Maschine, also beste Ausnutzung des Dampfes zur Erzeugung von Arbeit.

3. Grösster kommerzieller Wirkungsgrad, also beste Ausnutzung der Arbeit zur Beförderung des Zuges.

4. Grösste Ruhe des Ganges und Schonung des Oberbaues.

Die drei ersten Punkte sollen in ihrer Vereinigung bewirken, dass die an und für sich hohe, zur Beförderung eines Zuges erforderliche Leistung mit geringen Anlage- und Betriebskosten erzielt wird, dass also mit einer kleinen Lokomotive grosse Leistung bei kleinem Brennstoffverbrauch erreicht werden kann.

Die zwei ersten Bedingungen für sich setzen der hohen Leistung eine kleine sparsame Lokomotive entgegen; die dritte soll die Leistung selbst verkleinern, welche die Bewegung einer gegebenen Last mit verlangter Geschwindigkeit erfordert.

Da die nötige Leistung gegenüber der möglichen Grosse der Lokomotive, d.h. ihrer Heizfläche, unter allen Umständensehr gross ist, so muss der Quadratmeter Heizfläche stets eine bedeutende Anzahl von Pferdestärken erzeugen (man kann bis zu 9 PS/qm rechnen). Der Betrieb ist also stets forciert, der Wirkungsgrad des Kessels unter allen Umständen schlecht, – falls dieser Ausdruck für die Lokomotive überhaupt passt.

Die spezifische Leistung, die Anzahl der Pferdestärken auf den Quadratmeter der Heizfläche, ist daher bei der Lokomotive, der Sachlage gemäss, dem Wirkungsgrad des Kessels gegenüber, der entscheidende Wert.

Was nun die absolute Leistung anbetrifft, so ist dieselbe gewissermassen von der dritten Potenz der Geschwindigkeit abhängig, aber nur von der ersten Potenz der Zuglast. Als Beweis gelte die Clark'sche Formel, welche heutzutage wenigstens noch für niedere Geschwindigkeiten richtig ist.

Wenn

V die Geschwindigkeit in km/st.

G „ Zuglast in t,

W der Zugwiderstand in kg,

so ist die verlangte Leistung

Das rasche Anwachsen der Leistung bei zunehmender Geschwindigkeit erklärt sich daraus bequem, und die weiter oben erledigte Frage, ob Rennmaschine oder Zugmaschine, hat hier ihre Antwort zahlenmässig.

Was ferner die spezifische Leistung der Heizfläche in PS/qm betrifft, so ist dieselbe, der Idee Stephenson's zufolge, von der Wirkungsweise der Dampfmaschine durch das Auspuffblasrohr abhängig gemacht worden; in anderen Worten:

Die Leistung des Quadratmeters Heizfläche ist eine Funktion der Tourenzahl der Maschine. Es liegt darin die unmittelbare Möglichkeit, einen kleinen Kessel sehr leistungsfähig zu machen, wobei zu beachten ist, dass diese Funktion langsamer steigt als die Tourenzahl, so dass zuletzt ein Höchstwert erreicht wird; denn je grösser die Anstrengung des Kessels, um so niedriger der Wirkungsgrad; die mögliche Vergrösserung der Anstrengung wird in steigendem Mass durch die Verschlechterung des Wirkungsgrades niedergedrückt und zuletzt bei einer im Betrieb allerdings selten erreichten, aber für eine gegebene Lokomotive konstanten Geschwindigkeitsgrenze vollständig aufgehoben, so dass von da ab die Leistung wieder sinkt.

Durch diese Beziehungen ist also der Lokomotive von gegebenen Abmessungen eine Geschwindigkeitsgrenze vorgeschrieben, deren Ueberschreitung eine Verkleinerung der Leistung verlangt; es ist also eine Verminderung der Zugsbelastung nötig, und damit eine Verschlechterung des kommerziellen Wirkungsgrades.

Fasst man das Verhalten der Dampflokomotive gegenüber der Steigerung der Geschwindigkeit in ein paar Worten zusammen, indem man die früher gemachten Aufstellungen bezüglich des Lokomotivgewichts beizieht, so ergibt sich:

Eine Vergrösserung der Geschwindigkeit bedingt stets eine Verschlechterung des Güteverhältnisses der Zugförderung, d.h. des Verhältnisses der Nettoleistung zur Bruttoleistung, und zwar ist die Verschlechterung bedingt entweder durch Verkleinerung des Zuggewichts für gegebene Lokomotive, oder durch Vergrösserung des Lokomotivgewichts für gegebenen Zug.

Wurde die Leistung als Funktion der Tourenzahl hingestellt, so muss dieselbe noch genauer definiert werden. Auf Grund zahlreicher Versuche kann gesetzt werden: wenn n Tourenzahl in Minuten, H Heizfläche in Quadratmeter, N Leistung in Pferdestärken, so ist die verfügbare Leistung

Der Koeffizient a schwankt zwischen 0,39 (für Zwillings-) und 0,46 (für Verbundlokomotiven), und ist ausserdem von der Grosse der Rostfläche abhängig; denn je kleiner der Rost, um so schärfer der Luftzug und um so stossender die Verbrennung und daher die Verdampfung. Grosse Rostflächen, sehr schwache Auspuffspannung und sehr |329| grosse Zahl der Dampfschläge in der Zeiteinheit sind die günstigen Grossen für gleichmässige Verdampfung, also grosse Leistungsfähigkeit des Kessels.

Nebenbei bemerkt, ist es falsch, als Argument der spezifischen Kesselleistung die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Zuges in km/std. anzunehmen; denn diese steht in keinem Zusammenhang zu dem Zug im Kamin, welcher lediglich durch das Auspuffgebläse hervorgerufen wird.

Bei gleicher Zahl der Dampfschläge in der Zeiteinheit und gleicher Austrittspannung ist der Quadratmeter Heizfläche jedenfalls immer zur gleichen Verdampfung fähig, ob nun der Zug hinter der Maschine 10 oder 100 km/std. läuft. Die Anschauung, welche oft in älteren Werken noch zu finden ist, dass der Zug aufs Feuer durch das Eindringen der Luft in die vordere Aschfallöffnung entstehe, und dass dieses Eindringen mit wachsender Geschwindigkeit an Heftigkeit zunehme, aber auch nur von der Bewegung dieser Oeffnung in der Fahrtrichtung herrühre, ist verfehlt. Das Eindringen ist eine blosse Folge des Absaugens einer Luftmenge im Kamin mittels des Blasrohres, dessen Wirkung im Stillstand durch den künstlichen Bläser ideal ersetzt wird.

Auf die Erfüllung der drei Bedingungen nun genauer eingehend, durch welche Leistungsfähigkeit und Sparsamkeit der Schnellzuglokomotive gegeben sind, müssen wir zunächst den ersten Punkt einer Betrachtung unterziehen.

1. Leistungsfähigkeit und Sparsamkeit des Kessels.

Einerseits hat der Kessel aufzukommen für die grosse Leistung von 800 bis 1500 PS; ausserdem ist die Lieferung einer besonderen Dampfmenge für Bremsen (Dampf bremse, Luftpumpe), Dampfheizung im Winter, Dampfsander, künstlichen Bläser, Rauchverzehrung geboten.

Andererseits ist der Kessel in seinen Abmessungen sehr beschränkt durch die Spurweite, das lichte Normalprofil, die Grosse des zulässigen Achsdrucks.

Die hohe spezifische Leistung der Heizfläche ist durch das Auspuffgebläse ermöglicht, wie schon besprochen. Vergrössert wird die spezifische Leistung durch Anwendung hoher Tourenzahlen, also nicht zu hoher Triebräder, und geringer Austrittspannung, also geringer Füllungen, wie sie durch Annahme grosser Cylinderdurchmesser oder beim Verbundsystem sich ergeben.

Auf diese Weise erhöht sich für gegebene Heizfläche die Leistung.

Ferner lässt sich der Wirkungsgrad des Kessels (Produkt aus demjenigen der Rostfläche und demjenigen der Heizfläche) verbessern durch gleichmässige Verbrennung, wie sie durch die Auspuffverhältnisse des Verbundsystems ermöglicht ist; durch Rauchverbrennung, wobei höhere Temperatur der Heizgase und Vermeidung von Russansatz in den Siederohren erzielt wird; durch Verwendung gereinigten Wassers, wobei die Bildung von Kesselstein sich vermindern lässt, und durch die Verwendung endlich von Siederöhren mit Heizrippen, System Serve, zur bessern Aufnahme der Wärme, sowie von Quersiedern, Tenbrinck-Siedern, Verbrennungskammern, zum gleichen Zweck.

Auf diese Weise vermindert sich für gegebene Heizfläche der Kohlenverbrauch.

Ist aber die verlangte Absolutleistung so hoch, dass zu einer Vergrösserung der Kesselabmessungen trotz der Berücksichtigung beider Verbesserungsmethoden gegriffen werden muss, so muss der Kessel von den beengenden Fesseln der Spurweite und des Rahmens befreit werden.

Nach amerikanischem Muster wird er über die Triebräder gelegt und erhält dadurch genügenden Durchmesser zur Aufnahme einer grossen Zahl von Siederöhren. Gleichzeitig kann entsprechend die Rostfläche durch Verbreiterungder Feuerbüchse über die Rahmen eine Vergrösserung erfahren. Die Anwendung von Serve-Röhren führt infolge der grossen Oberfläche derselben zu einer Verkürzung der Rohre und bedeutenden Verminderung ihrer Anzahl; daraus ergibt sich eine nicht zu unterschätzende Verkleinerung des Totalgewichts der Maschine und es kann die so oft nötig werdende fünfte Achse zur Unterstützung des Kessels wegbleiben; in anderen Worten: der kommerzielle Wirkungsgrad der Lokomotive steigt durch Verwendung von Serve-Röhren.

Auch Europa, zuerst England, in stärkerem Mass aber Oesterreich, hat sich zur Hochlegung des Kessels entschlossen, nachdem die Anordnung sichtlich nur konstruktive Vorteile, aber nicht die ängstlich erwarteten Nachteile hinsichtlich der Ruhe des Ganges gebracht hatte. Nachträglich haben sich sogar theoretische Vorteile statt dessen herausgestellt, die Lokomotiven laufen ruhiger und schonen sowohl Oberbau wie Mannschaft besser, als die tiefgebauten. (Siehe darüber Genaueres in D. p. J. 1896 301 253, 1900 315 382.)

Die Amerikaner sind auf Kesselhöhen von 2,95 m, die Ungarn von 2,7 m, die Engländer auf etwa ebenso viel, die Deutschen neuerdings auch auf solchen von 2,65 m angekommen. Befanden sich noch vor zehn Jahren die Kesselmittellinien meistens zwischen 1,6 und 2 m über Schienenoberkante, so sind die jetzigen Werte alle über 2,3 m; im Durchschnitt ist eine Höherlegung um etwa einen halben Meter, manchmal auch um einen ganzen Meter, diesseits wie jenseits des Ozeans erfolgt.

England ist wohl bei solchen Bestrebungen am übelsten daran; die lichte Höhe des Profils ist 4,1 m; das Kamin wird schon jetzt bedenklich verkürzt und dem weiteren Ausbau des Kessels der Grosse nach ist der Weg verschlossen.

Die freieste Entwickelung des Kessels ist in Amerika zu beobachten, wo die Rostfläche auf etwa 8 qm, die gesamte Heizfläche bei Schnellzuglokomotiven auf 320, bei Güterzuglokomotiven auf 350 qm getrieben wird, wenn man äusserste Fälle herausgreift. Aehnliche Aussichten hat Russland, wo die Höhe der Lokomotiven am Kaminrand schon 5,1 m (!) beträgt, so dass der Kessel von der Spurweite ganz unabhängig sein kann. Etwas schwieriger hält es in anderen Ländern, wo das Kamin bei Höherlegung des Kessels stark verkürzt werden muss. Immerhin sind überall schon Heizflächen von 175 qm, auch ohne Anwendung von Serve-Röhren, möglich; mit diesen ist Frankreich schon zu 208 qm vorgeschritten bei den neuesten, stärksten Schnellzuglokomotiven der Nordbahn; es sind dies Werte, welche noch vor wenig Jahren nur bei grossen amerikanischen Lokomotiven angetroffen wurden.

Ein weiterer Leistungsfaktor ist der Dampfdruck. Derselbe übt seinen Einfluss nicht nur auf die absolute Grosse der Leistung, sondern auch auf den Wirkungsgrad der Dampfmaschine aus.

Hinsichtlich der ersteren ist mit der Erhöhung des Dampfdrucks eine Vergrösserung der Absolutleistung im allgemeinen verbunden, welche allerdings nur von Verbundlokomotiven in vollem Umfang ausgenutzt werden kann. Dementsprechend ist im Lauf der Jahre der Ueberdruck von 3,5 at (Rocket) auf 16 at (französische Nordbahn) gestiegen. Unter 12 at werden überhaupt keine Kesselspannungen mehr angenommen; für Zwillingsmaschinen wählt man Spannungen zwischen 12 und 14, für Verbundmaschinen zwischen 13 und 16 at.

Für gleiche Leistung zieht die Erhöhung des Kesseldrucks eine Verkleinerung der übrigen Leistungsfaktoren, also des Kesselgewichts und Maschinengewichts nach sich; d.h. für gleiche Leistung steigt der kommerzielle Wirkungsgrad mit dem Kesseldruck.

(Fortsetzung folgt.)

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