LVIII. Ueber die Einführung stählerner Eisenbahnschienen. Aus der Revue industrielle, Juli 1873, S. 413. Ueber Einführung stählerner Eisenbahnschienen. Die sechs großen französischen Eisenbahngesellschaften haben in Wien Proben von stählernen Bahnschienen ausgestellt und mit detaillirten Notizen über die Vortheile dieses Systemes, den eisernen Schienen gegenüber, begleitet. Das Interesse, welches dieser Bericht angesichts der Entwickelung der Fabrication des Bessemerstahles und Martinstahles in unseren großen Hüttenwerken darbietet, veranlaßt uns, den wesentlichen Inhalt desselben mitzutheilen. Die Gesellschaft der (französischen) Ostbahnen hat eine Partie Bessemer-Stahlschienen auf die angestrengtesten Strecken ihres Netzes legen lassen. Diese von französischen Hüttenwerken gelieferten Schienen sind Vignoleschienen und von demselben Profil wie die Eisenschienen von 35 Kilogrm. per laufenden Meter. Ihr Gewicht beläuft sich in Rücksicht auf den Dichtigkeitsunterschied beider Metalle auf 36 Kilogrm. per Meter. Um die Dauer der stählernen und eisernen Schienen mit einander zu vergleichen, wurde von der Ostbahngesellschaft folgender Versuch angestellt. Auf einer äußerst angestrengten Strecke des Hauptgeleises wurden im März 1866 60 stählerne und 60 eiserne Schienen, in Gruppen von je 6 Schienen abwechselnd, gelegt. Im März 1872 waren über diese Schienen ungefähr 29 Millionen Tonnen Bruttogewicht hinweggegangen. 31 von jenen 60 Eisenschienen sehr guter Qualität waren bereits seit längerer oder kürzerer Zeit außer Gebrauch und die Veränderung der 29 anderen gestattete nicht, der Gesammtheit einen größeren mittleren Widerstand als den einer Frequenz von 24 Millionen Tonnen Brutto zuzutrauen. Die Stahlschienen dagegen hatten keine andere Veränderung erlitten, als eine sehr regelmäßige Abnutzung von 0,001 Met. bei einem Verkehr von 26 Millionen Tonnen, an den Stellen wo die Circulation unter den normalen Bedingungen vor sich ging. Die vergleichenden Versuche mit eisernen und stählernen Bahnschienen haben folgende Resultate geliefert. Bei erfolgender Biegung fängt die Elasticität der eisernen Schienen unter einem Drucke von 25 Kilogrm. per Quadratmillimeter an, sich zu ändern, und ihr Elasticitätsmodul E ist gleich 14,3 × 10⁹. Der Widerstand der Stahlschienen bis zur Elasticitätsgrenze beträgt 38 Kilogrm., und ihr Elasticitätsmodul ist gleich 18,4 × 10⁹. Beinahe alle Eisenschienen zerbrechen unter einem Rammklotz von weniger als 8250 Kilogrm. während die Stahlschienen dem größten Rammklotz, über den man bei der Prüfung verfügen konnte, nämlich einem solchen von 9500 Kilogrm. Widerstand leisten. Bei einem 300 Kilogrm. schweren Rammklotz, welcher auf die Mitte der Schiene zwischen den beiden 1,10 Met. von einander entfernten Stützpunkten herabfällt, beträgt die dem Bruche der Eisenschienen entsprechende mittlere Fallhöhe 1,60 Met., während sie bei Stahlschienen 4,6 Met. überschreitet. Die Ostbahngesellschaft ist gegenwärtig mit der Untersuchung und Prüfung einer Bessemerstahlschiene von kleinem Querschnitte beschäftigt, welche nur 30 Kilogrm. per Meter wiegt. Die Südbahngesellschaft hat auf den frequentesten Stellen ihres Netzes Bessemer- oder Martinstahlschienen in Betrieb, welche sie aus den Hüttenwerken von Imphy, Creusot, Terrenoire, Firminy oder Commentry bezogen. Diese Schienen sind Doppelkopfschienen und vom nämlichen Typus wie die Eisenschienen; sie wiegen 38 Kilogrm. per Meter. Einige Hohlschienen nach Brunel's System aus Bessemerstahl, im Gewicht von 34,5 Kilogrm. per Meter, sind für Drehscheiben in Betrieb. Auch die Westbahngesellschaft bedient sich stählerner Schienen auf den wichtigsten Verkehrsstrecken. Die Länge des mit doppelköpfigen Stahlschienen belegten einfachen Geleises belief sich am 21. December 1872 auf 234 Kilometer (31 deutsche Meilen). Diese Schienen haben das nämliche Profil wie die Eisenschienen und wiegen 38,75 Kilogrm. per Meter. Die Orleansgesellschaft hat gleichfalls auf mehreren Sectionen ihres Netzes Doppelkopf-Stahlschienen gelegt, die sich hinsichtlich ihrer Form von den gewöhnlichen Bahnschienen nicht unterscheiden, und 37 Kilogrm. per Meter wiegen. Die Nordbahngesellschaft hat für ihr ganzes Netz eine Vignole-Stahlschiene adoptirt, welche 30,3 Kilogrm. per Meter wiegt. Diese Schiene ist mit Traversen an den Stoßfugen gelegt und wird in folgenden Abständen an 9 Punkten unterstützt: in einem Abstande von 0,60 Met. in der Nähe der Fugen, von 0,90 Met. an den angrenzenden Stellen und von 1 Meter an den übrigen zwischenliegenden Punkten. Die Schienen sind durch Laschen mit einander verbunden, welche behufs der Aufnahme von Schraubenbolzen mit vier 0,019 Met. im Durchmesser haltenden Löchern durchbohrt sind; sie ruhen in besonderen Einschnitten direct auf den Schwellen, sind an die Zwischenschwellen mittelst zwei, und an die Stoßschwelle mittelst vier Schraubenbolzen aus verzinktem Eisen befestigt. Die Bolzen werden gegen die Wangen gepreßt, da man diese zu durchbohren vermeiden wollte. Der erste Vortheil der Stahlschienen gegenüber den eisernen entspringt aus dem Umstande, daß sie sich in paralleler Richtung und langsam abnutzen, während die besten eisernen Schienen unter dem Einflusse des Verkehres verderben, und außer Dienst kommen, bevor sie in Folge einer regelmäßigen Abnutzung einen bemerkenswerthen Theil ihres Gewichtes eingebüßt haben. Die seitens der Nordbahngesellschaft mit eisernen Bahnschienen aus den verschiedensten Fabriken angestellten Versuche haben bewiesen, daß die besten derselben eine Circulation von 20 Millionen Tonnen nicht aushalten; für Schienen gewöhnlicher Qualität übersteigt diese Ziffer nicht einmal 14 Millionen. Bei stählernen Schienen haben die Versuche gelehrt, daß sich ihr Kopf bei einer Circulation von 20 Millionen Tonnen gleichmäßig um 0,001 Met. seiner Dicke abnutzt, und da sie auf eine Abnutzung von 0,01 Met. berechnet sind, so kann man annehmen daß die Dauer stählerner Eisenbahnschienen einer Circulation von wenigstens 200 Millionen Tonnen entsprechen, d.h. daß ihre Dauer diejenige der besten eisernen Schienen um das Zehnfache übertreffen wird. Die Substitution der Stahlschienen an Stelle der Eisenschienen involvirt daher eine beträchtliche Ersparniß an Unterhaltungskosten; sie sichert zugleich dem Geleise eine gleichmäßige Widerstandsfähigkeit und trägt zur Vermehrung der Sicherheit des Betriebes wesentlich bei. Der zweite Vortheil der stählernen Eisenbahnschienen gegenüber den eisernen resultirt aus dem Umstande, daß sie aus einem Material gewalzt sind, welches einen regelmäßigeren und weit stärkeren Widerstand darbietet als die letzteren. Dem Drucke ausgesetzt, zeigen die eisernen Schienen merkbare permanente Formveränderungen, sobald die Compression und Spannung der Fasern 17 bis 18 Kilogrm. per Quadratmillimeter erreicht, während bei Stahlschienen jener Zustand erst bei mehr als 38 Kilogrm. eintritt. Die directe Zugfestigkeit beziffert sich bei eisernen Bahnschienen guter Qualität auf 28 bis 36 Kilogrm. per Quadratmillimeter, bei stählernen auf 65 bis 75 Kilogrm. Der Vortheil der Einführung von Stahlschienen statt der Eisenschienen ist daher evident, vorausgesetzt daß die Kosten der ersteren keinen ernstlichen Einwand darbieten. Da man nun aber in Berücksichtigung des Unterschiedes in der Widerstandsfähigkeit der beiden Materialien das Gewicht der Stahlschienen auf 30 Kilogrm. reduciren und ihnen dabei immer noch eine größere Festigkeit und Dauerhaftigkeit als die der eisernen Schienen lassen kann, so wird man nicht allein im Stande seyn, den Kostenüberschuß zu reduciren, sondern auch außerdem Schienengeleise aus Stahl billiger legen, als aus Eisen. Als Lieferungsbedingung sind folgende Proben vorgeschrieben. Jede Schiene muß, nachdem man sie über zwei 1,10 Met. von einander entfernte Stützpunkte auf die hohe Kante gelegt hat, während 5 Minuten in der Mitte des Abstandes der Stützpunkte erstens einen Druck von 17 Tonnen aushalten ohne eine merkbare dauernde Biegung, zweitens einen Druck von 30 Tonnen, ohne daß die Biegung 0,025 Met. überschreiten darf. Jede der beiden Hälften der zerbrochenen Schiene muß, wenn sie auf zwei an einen Amboß von 10 Tonnen in einem Abstande von 1,10 Met. befestigten Trägern hochkantig gelegt wird, ohne zu brechen, den Schlag eines 300 Kilogrm. schweren Rammbären aushalten, welcher aus einer Höhe von 2,25 Met. auf die Schiene in die Distanzmitte der Stützpunkte herabfällt. Ferner dürfen bei den successiven Fallhöhen von 1 Met., 1,50 Met., sowie 2 Met. und 2,25 Met. die Biegungen nicht merklich von 1 Millimet., 3 Millimet., 5 Millimet., 8,18 Millimet. und 2 Centimetern abweichen. Seit dem Jahre 1867 hat sich die Gesellschaft der Eisenbahnen von Paris nach Lyon und dem Mittelmeer dahin entschieden, zur Erneuerung ihrer Geleise auf der 860 Kilometer (115 deutsche Meilen) betragenden Linie von Paris nach Marseille, auf welcher die Frequenz die Ziffer von 10,000 Zügen per Jahr auf jedem Geleise mit einer Geschwindigkeit bis zu 90 Kilometer überschreitet, nur Stahlschienen anzuwenden. Am 1. Januar 1873 hat die mit Stahl belegte Strecke bereits 940 Kilometer (126 deutsche Meilen) einfache Geleislänge erreicht. Die adoptirte Schiene wiegt 38,85 Kilogram. Ihr Durchschnitt unterscheidet sich von der auf den nämlichen Linien im Gebrauch befindlichen Eisenschiene nur durch die von 0,016 Met. auf 0,014 Met. reducirte Dicke des Kernes und durch die von 0,10 Met. bis 0,13 Met. vermehrte Breite des Schienenfußes. Eine von je 100 fabricirten Schienen wird folgenden Proben unterworfen: 1) Auf zwei 1 Meter von einander entfernte Stützpunkte hochkantig gelegt, muß die Schiene 5 Minuten lang in der Mitte zwischen den Stützpunkten eine Belastung von 25 Tonnen aushalten, ohne nach dieser Probe eine wahrnehmbare Biegung zu behalten. 2) Die nämliche Schiene muß in der gleichen Lage 5 Minuten lang, ohne zu brechen, eine Belastung von 40 Tonnen aushalten. Der Druck wird hierauf bis zum Bruch gesteigert. 3) Jede Hälfte der Schiene, auf zwei 1,10 Met. von einander abstehende Stützpunkte gelegt, muß, ohne zu brechen, den Stoß eines 300 Kilogrm. schweren Rammbären aushalten, welcher 2 Meter hoch auf die Mitte des Intervalles herabfällt. 4) Ein freier Abschnitt von 0,70 Met. Länge wurde aus jedem Gusse gewählt; er mußte, auf zwei 0,50 Met. von einander entfernte Stützpunkte gebracht, ohne zu brechen, den Stoß eines 300 Kilogrm. schweren, aus 1,50 Met. Höhe herabfallenden Rammbären aushalten. Die im Jahr 1867 auf die Dauerhaftigkeit des Metalles gegründeten Hoffnungen finden sich heute durch die Erfahrung vollständig gerechtfertigt. Man beobachtet an den seit länger als 5 Jahren in Gebrauch befindlichen Stahlschienen keine Abweichung aus ihrer Form, sondern lediglich eine Abnutzung, deren Gleichmäßigkeit die vollkommene Homogenität des Metalles documentirt. Die nach einem Verkehr von 40000 Zügen constatirte Abnutzung beträgt 0,0008 Met., in verticalem Sinne gemessen, also 0,001 Met. für je 50000 Züge. Da der Kopf der adoptirten Schiene ohne zu große Schwächung um 0,010 Met. und mehr sich gleichmäßig abnutzen darf, so ist man zu der Annahme berechtigt, daß 500000 Bahnzüge über die Stahlschienen hinweggehen müssen, um sie außer Dienst zu setzen. Gibt man jedoch, um zufälligen Ereignissen und etwaigen Fehlern Rechnung zu tragen, nur 400000 Züge als äußerste Grenze zu, und erwägt man auf der anderen Seite, daß die mittlere Dauer der eisernen Bahnschienen unter den nämlichen Bedingungen einer Passage von 80000 Wagenzügen entspricht, so gelangt man zu dem Schluß, daß die stählernen Eisenbahnschienen mindestens fünfmal so dauerhaft sind, als die eisernen. Die Anzahl der zerbrochenen oder aus sonstigen Ursachen aus den Geleisen entfernten Schienen beträgt im Durchschnitt 1 Schiene auf 15 Kilometer per Jahr. Die Brüche, welche zum größten Theil gleich in den ersten Tagen des Gebrauches vorgekommen sind, müssen in den meisten Fällen einem Fabricationsfehler zugeschrieben werden. Haben die Stahlschienen einmal einige Monate ausgehalten, so können sie als gegen jeden Unfall gesichert betrachtet werden, und man kann alsdann sagen, daß sie überhaupt keinen Bruch mehr erleiden.