Die elektrische Eisenbahn zu Lichterfelde. Mit Abbildungen auf Tafel 29. Die elektrische Eisenbahn zu Lichterfelde. Nachdem die nachgesuchte Concession zur Anlage einer elektrischen Hochbahn in Berlin (vgl. 1880 236 * 386) versagt worden war, haben Siemens und Halske, angeregt besonders durch zahlreiche Anfragen nach den Anlage- und Betriebskosten elektrischer Bahnen, zur Ausführung einer solchen Anlage auf eigene Kosten sich entschlossen. Hierbei galt es als selbstverständlich, daſs eine Hochbahn (Säulenbahn), wegen der hohen Anlagekosten und weil sie elektrotechnisch nicht mehr, ja sogar weniger beweist als eine Eisenbahn auf ebener Erde, nicht in Betracht kommen könne. Man ging vielmehr von der Ansicht aus, daſs eine Bahn, nach Art anderer Bahnen gebaut und bezüglich der Leitung des elektrischen Stromes kaum bemerkliche Hilfsmittel in Anspruch nehmend, dabei aber doch richtig verkehrend, den günstigsten Schluſs auf den Betrieb von Hochbahnen hervorrufen müsse, welche bezüglich der Leitungsfähigkeit und der Isolation der Schienen mühelos die genaue Durchführung der theoretischen Ansprüche gestatten. Zur Ausführung des Vorhabens boten sich einige günstige Umstände dar. Zwischen dem Bahnhof Lichterfelde der Anhaltischen Bahn und der Haupt-Kadetten-Anstalt in Groſs-Lichterfelde bestand noch der gröſsere Theil des Bahnkörpers der vormaligen Materialtransportbahn, welche während des Baues des Kadettenhauses mit normalspurigen Dampflocomotiven befahren worden war. Die Besitzer dieses Bahnkörpers erklärten sich der Benutzung desselben zur Schaffung eines elektrischen Verkehrsmittels geneigt; auch die nächsten Interessenten zeigten sich so entgegenkommend, daſs zur Aufstellung eines Entwurfes geschritten werden konnte. In den Plan, welcher, den Bedingungen für das Secundärbahnwesen entsprechend, ganz neu aufzustellen war, wurden mehrere Abänderungen des Oberbaues und der Stromzuleitung aufgenommen, welche nach Bedarf zu Versuchszwecken streckenweise zur Ausführung gebracht werden sollten. Im Allgemeinen aber wurde der Plan der Anlage auf Verwendung der allereinfachsten technischen Mittel basirt; so wurde namentlich vorab von Verwendung irgendwelcher Isolationsmittel abgesehen, welche den Stromverlust auf ein äuſserst geringes Maſs einzuschränken geeignet sind, und für die gut leitende Verbindung der Schienenstöſse wurde nur durch solche Vorrichtungen gesorgt, welche von Leuten ohne besondere elektrotechnische Vorbildung ausgeführt werden können. Auch das angewendete System der Stromleitung – nämlich die Benutzung der einen Schiene zur Hinleitung, der anderen Schiene zur Rückleitung – ist ausgewählt worden, weil es der Stromleitung bei elektrischen Hochbahnen am meisten entspricht, und obwohl es, angewendet auf Bahnen zu ebener Erde, technische Unbequemlichkeiten im Gefolge hat (wie z.B. die erforderliche Isolirung des Wagengestelles von den Radkränzen). Der Entwurf ist zur Durchführung gelangt, die Bahn am 16. Mai d. J. dem Betriebe übergeben worden und hat seit dieser Zeit ohne wesentliche Störung mit gröſster Regelmäſsigkeit ihren Dienst gethan. Es hat sich bereits eine Gesellschaft gebildet, um eine Ausdehnung derselben bis zum Mittelpunkte des Dorfes Lichterfelde und zum Steglitzer Bahnhofe der Potsdamer Eisenbahn herbeizuführen. Die Firma Siemens und Halske ist ferner gegenwärtig mit der Einführung des elektrischen Betriebes der Pferdebahnwagen von Charlottenburg bis zum Spandauer Bock beschäftigt, bei welchem die Seilbahnleitung zur Verwendung kommen wird. Es kann also die Lichterfelder Bahn keineswegs als Muster einer elektrischen Bahn zu ebener Erde betrachtet werden; sie ist vielmehr als eine von ihren Säulen und Längsträgern herabgenommene und auf den Erdboden verlegte Hochbahn aufzufassen. Die gesammte Anlage ist in Glaser's Annalen für Gewerbe und Bauwesen, 1881 S. 493 nach einem von Dr. E. W. Siemens im „Verein für Eisenbahnkunde“ gehaltenen Vortrage ausführlich beschrieben und durch zahlreiche Abbildungen erläutert. Wir beschränken uns hier auf eine Wiedergabe der wesentlichsten Theile des Berichtes. Die dynamo-elektrischen Maschinen, sofern sie als solche, d.h. also zur Erzeugung elektrischen Stromes mittels Maschinenkraft, dienen, sind schon aus ihren zahlreichen Anwendungen zur elektrischen Beleuchtung allgemein bekannt; weniger bekannt ist ihre Verwendung als elektromagnetische Kraftmaschinen, welche elektrischen Strom verzehren und Kraft liefern. Die zwei in Lichterfelde verwendeten Maschinen sind, obwohl an Gröſse und in der Anordnung der Constructionstheile verschieden, dennoch beide gleichmäſsig, sowohl zur Strom – als zur Kräftentwicklung anwendbar. Wenn der elektrische Wagen mit angemessener Geschwindigkeit auf den Schienen durch Pferde- oder Dampfkraft fortbewegt würde, so würde die stationäre elektrische Maschine durch den von der elektrischen Waggon-Maschine erzeugten Strom in Drehung versetzt werden und eine Arbeit leisten können. Diese doppelte Verwendbarkeit derselben Maschine hat ein mehrfaches Interesse: Die durch Strom getriebene Maschine ist nämlich stets auch gleichzeitig unbeabsichtigter Weise eine Maschine, welche Strom erzeugt. Nun ist dieser Strom dem die Bewegung erzeugenden entgegengesetzt gerichtet, schwächt also letzteren, zieht den Nutzeffect beträchtlich herab und wurde, so lange der Kraftverlust beim Betriebe elektromagnetischer Kraftmaschinen als ein unnützer Verbrauch von kostspieligen Materialien in galvanischen Batterien sich darstellte, als das hauptsächlichste Hinderniſs der praktischen Anwendung solcher Kraftmaschinen mit Recht angesehen. Der Grad dieser Gegenstromentwicklung in der Locomotive, also auch die Kraft derselben, hängt wesentlich ab von der Geschwindigkeit, mit welcher die Locomotiv-Maschine sich dreht, derart, daſs bei gleichbleibender Kraftentwicklung des die dynamo-elektrische Maschine treibenden Motors innerhalb gewisser praktischer Grenzen mit zunehmender Geschwindigkeit die Kraft sich verringert, mit abnehmender sich vergröſsert, wobei die verrichtete Arbeit sich selbstthätig ziemlich auf derselben Höhe hält. Die Versuche auf der Lichterfelder Bahn bestätigen dies auch vollständig; der Wagen, sich selbst überlassen, nimmt in der horizontalen Strecke bei sinkender Zugkraft eine immer wachsende Geschwindigkeit an bis zu dem Augenblicke, in welchem die Differenz zwischen dem die Bewegung erzeugenden Strome und dem Gegenstrome constant wird, womit die Bewegung des Wagens eine gleichmäſsige wird, und in der Steigung verlangsamt er bei steigender Zugkraft seine Bewegung, bis die Gegenstromentwicklung sich entsprechend gemäſsigt hat, womit ebenfalls die gleichmäſsige Geschwindigkeit sich herstellt; geht er schlieſslich im Gefälle und wird ihm durch das Gefälle eine zusätzliche, nicht durch die Stromeswirkung erzeugte Geschwindigkeit zugeführt, so steigt auch in erhöhtem Grade die Gegenstromentwicklung, welche von einer gewissen Grenze an bremsenden Einfluſs ausübt, indem die Locomotiv-Maschine mehr als stromerzeugende, dynamoelektrische Maschine wirkt und auf die stationäre Maschine unmittelbar zurückwirkt. Aus dieser gegenseitigen Einwirkung der beiden Maschinen auf einander ergibt sich besonders deutlich ihre Bindung zu einem Systeme, in welchem die Eigenschaften der verbindenden Theile., nämlich der Stromleiter, nicht gleichgültig sein können. In der That bestehen gewisse Verhältnisse zwischen den inneren Stromleitern, den Drahtwicklungen innerhalb der Maschinen und den äuſseren Stromleitern; es soll der Widerstand, welchen die letzteren dem Durchgang des Stromes entgegensetzen, nicht gröſser sein als der Widerstand der Maschinen. Ist dies der Fall, so ist das Maſs der Kraftübertragung bezieh. des Kraftverlustes als ein normales anzusehen; ist der Leitungswiderstand der äuſseren Stromleiter gröſser, so wird der Kraftverlust vermehrt. Wenn nun die Maschinen bezüglich ihrer Leitungswiderstände als etwas Gegebenes angenommen werden, so ergibt sich beim Entwurf einer Anlage die Forderung, Leitungen von analogem Leitungswiderstande zu verwenden; die Form der Leitungen kann eine sehr verschiedene sein, wenn nur die Möglichkeit vorhanden ist, ihnen einen genügenden Grad von Isolation zu geben und sie in zuverlässiger Weise mit der elektrischen Locomotive in leitende Verbindung zu setzen. Der verschiedenen Formen der Stromleiter, welche derartigen Ansprüchen genügen, gibt es eine sehr groſse Menge. Als nächstliegend erscheint die Verwendung der Laufschienen, welche aus Gründen der Tragfähigkeit einen so bedeutenden Querschnitt zu haben pflegen, daſs bei mehreren Kilometer Entfernung der Strom keinen gröſseren Widerstand in ihnen findet als in den Drahtleitungen der Maschinen, was übrigens in jedem Falle rechnungsmäſsig ermittelt werden muſs. Es leuchtet nun ohne Weiteres ein, daſs der Kraftverlust von der Entfernung zwischen Locomotive und Aufstellungsort der Stromerzeugungsmaschine unabhängig ist, wenn nur die Leitungsfähigkeit der Stromleiter entsprechend vergröſsert wird, so daſs der Gesammtleitungswiderstand das bestimmte theoretisch gebotene Maſs nicht überschreitet. Diese Vergröſserung kann bewirkt werden durch Hinzufügung von parallelen Leitern zu den Laufschienen durch Hinzufügung getrennter Zuleitungsdrähte unter gänzlichem oder theilweisem Verzicht auf die Benutzung der Laufschienen, durch Hinzunahme des metallischen Bahnoberbaues zur Leitung (z.B. bei Hochbahnen) oder durch andere Mittel. Diese Mittel zur Vergröſserung der Leitungsfähigkeit sind so untrüglich, daſs eine auſsergewöhnliche Länge einer elektrischen Bahn technische Schwierigkeiten bei Eingrenzung des Kraftverlustes auf das theoretisch erreichbare Maſs nicht darbietet; dagegen steigen die Ausgaben durch die unabweisliche Vergröſserung des Querschnittes der Stromleiter mit der Länge in einem directen Verhältnisse und es ergibt sich aus diesem ökonomischen Grunde das Bedürfniſs, ein Mittel zur Verfügung zu haben, durch welches auf andere Weise als durch die erörterte Querschnittsveränderung das richtige Verhältniſs zwischen dem Leitungswiderstande der äuſseren Stromleiter und demjenigen der Maschinen hergestellt werden kann. Dieses Mittel ist auch gegeben in der Vergröſserung des letzteren durch Verwendung gröſserer Drahtmengen oder dünnerer Drähte zur Herstellung der Elektromagnete und der Inductionspiralen, welchem alsdann äuſsere Stromleiter von geringerer Leitungsfähigkeit, also namentlich geringerem Querschnitte gegenüber stehen. Auf diese Weise ist die Frage, welche Stromleiter beim Entwurf einer elektrischen Bahnanlage zur Verwendung kommen sollen, mehr eine ökonomische als eine elektrotechnische. Uebersehen darf hierbei allerdings nicht werden, daſs elektrische Ströme, welche geeignet sind, gröſsere Leitungswiderstände zu überwinden, auch einen höheren Grad von Isolation erheischen, als z.B. den Schienen der Lichterfelder Bahn zu Theil geworden, deren Isolation einfach vernachlässigt worden ist, weil sie die auſserordentliche Einfachheit des Oberbaues und die geringen elektrotechnischen Ansprüche einer auf Säulen errichteten Bahn veranschaulichen soll. Die Lichterfelder Anlage arbeitet mit einem beträchtlichen, durch Rechnung und Versuche im Voraus bekannten Stromverluste, welcher namentlich aus dem in der Höhe der Straſse vor dem Kadettenhause verlegten Stücke des Geleises resultirt, woselbst der Strom namentlich bei feuchtem Wetter von der einen Schiene durch den Sand zur anderen Schiene bezieh. zur Erde geht. Die Isolationsmittel, welche angewendet werden müssen und können, sobald die bedeutendere Länge einer Bahn die Anwendung von Stromleitern von geringerem Querschnitte und von Maschinen mit gröſserem Widerstände wünschenswerth macht, richten sich nach den localen Umständen. Eine Säulenbahn verlangt keine besonderen Isolationsmittel; die Constructionstheile des Oberbaues selbst, also die hölzernen Schwellen, auf welche die beiden von einander isolirt zu haltenden Schienen befestigt werden, bilden das Isolationsmittel. Eine Bahn, welche einen eigenen Bahnkörper hat, oder auf bestehenden Straſsen so verlegt ist, daſs die Schienen im Allgemeinen nur die Schwellen und nur ausnahmsweise den Erdboden berühren, kann, wie das Lichterfelder Beispiel zeigt, schon eine mehrere Kilometer lange Ausdehnung haben, ohne besondere Isolationsmittel zu verlangen. Uebrigens sind derartige Mittel in der Form von Schienenstühlen aus Hartglas, von Asphaltisolatoren zwischen Schiene und Schwelle, von Asphaltbekleidungen der Schienen bereits mit Erfolg versucht worden. Die eigentliche Straſsenbahn dagegen, deren Schienen bei sehr nassem Wetter mit dem Erdboden in leitender Verbindung stehen, verlangt eine andere Art der Behandlung; das jederzeit sicher wirkende Mittel zur Vermeidung von Stromverlust besteht in der Herstellung einer sogenannten Draht- oder Drahtseilleitung auf Isolatoren besonderer Form an Telegraphenstangen in Verbindung mit einem auf diesen völlig isolirten Stromleitern laufenden, von dem Wagen an einem Leitungsseile mitgezogenen kleinen Contactwagen. Dieses Mittel ist von allgemeiner Anwendbarkeit, so daſs auch dem elektrischen Betriebe von Straſsenbahnen an Stelle des Pferdebetriebes technische Schwierigkeiten nicht im Wege stehen. Es ist nicht ausgeschlossen, daſs auch die Benutzung der Schienen als Stromleiter namentlich bei mäſsigen Längen von Straſsenbahnlinien trotz des Stromverlustes immer noch einen ökonomisch genügenden Betrieb gestattet, namentlich wenn bei Neuanlagen die Schienen mehr oder weniger isolirt verlegt werden können. Bei Tunnel- und Grubenbahnen, bei denen die Tunnelwandungen eine häufige Unterstützung der besonderen Leiter gestatten, sowie bei solchen längeren Bahnen auf offener Strecke, bei denen eine groſse Geschwindigkeit der Fortbewegung verlangt wird, kommen anstatt der isolirten suspendirten Draht – oder Kabelleitungen passend construirte Schienen in Anwendung, welche ein für groſse Geschwindigkeiten besser geeignetes vollständiges Geleise für den Contactwagen bilden. Die durch die Betrachtung der elektrischen Bahn oft hervorgerufene Frage, ob und wie weit auf denselben als Stromleiter dienenden Schienen oder, allgemein gesagt, in demselben Stromkreise mehrere Locomotiven gleichzeitig bewegt werden können, ist sowohl theoretisch, als praktisch bejahend zu beantworten; es handelt sich auch hier lediglich um Herstellung des passenden Verhältnisses der Leitungswiderstände der äuſseren Stromleiter zu denjenigen der Maschinen; hinzuzufügen wäre noch, daſs gerade ein solcher Betrieb, bei welchem die Nutzlast weniger zu groſsen Zügen zusammengestellt, als durch viele einzelne laufende elektrische Wagen transportirt wird, dem Wesen der elektrischen Beförderung besonders entspricht, da die elektrische Locomotiv-Maschine nicht, wie eine Dampflocomotive, an und für sich ein bedeutendes Adhäsionsgewicht besitzt. Da, wo die Umstände die Beförderung der Nutzlast in Zügen erheischen, besteht naturgemäſs auch kein Hinderniſs des elektrischen Betriebes, daſs die eigentlichen elektrischen Locomotiven, welche also keinerlei Nutzlast selbst tragen, sondern nur zum Ziehen bestimmt sind, als Vereinigung mehrerer gröſserer oder kleinerer Maschinen oder auch als sehr starke Einzelmaschine construirt werden können. Auf Taf. 29 veranschaulicht Fig. 1 ein Längenprofil mit Schienenstoſs, sowie die an demselben befindlichen leitenden Verbindungsbügel. Die Schienenstöſse, welche im mechanischen Sinne durch Winkellaschen verbunden werden, sind behufs sicherer elektrischer Stromleitung mit angenieteten elastischen Metallstreifen unter dem Fuſse der Schiene versehen. Die Maschinenanlage besteht aus einer horizontalen Betriebsmaschine, welche einen Theil der Wasserpumpstation von Lichterfelde bildet; die Verwendung der dort aufgestellten Dampfmaschine ist nur als eine vorläufige zu betrachten, da für den entgültigen Betrieb eine rotirende Dampfmaschine, System Dolgorouki vorgesehen worden ist; dieselbe basirt – wie in D. p. J. 1880 236 * 441 ausführlich berichtet ist – auf einem Kapselrädersystem, wie bekanntlich sehr viele rotirende Dampfmaschinen; aber durch ihre Construction als Zwillingsmaschine ist es möglich geworden, die nachtheiligen einseitigen, zur raschen Abnutzung wesentlicher Theile führenden Drücke fast gänzlich auszugleichen; namentlich aber sind allen Theilen solche Formen gegeben und derartige von gewöhnlichen Maschinenbau- und Präcisionsmechanik-Arbeiten gänzlich verschiedene Herstellungsmethoden dieser Formen ausfindig gemacht, daſs in dieser Maschine keinerlei Dampfdichtungen der gebräuchlichen Art benutzt zu werden brauchten. – Die bedeutende Umdrehungszahl dieser Maschine macht sie besonders für den Betrieb elektrischer Stromerzeuger, wie aller Arbeitsmaschinen mit groſser Umdrehungszahl geeignet; doch sind bereits, wenn auch noch nicht in Deutschland, auch groſse Maschinen dieser Art von geringerer Tourenzahl ausgeführt und ihre baldige Verwendung als Locomotiv-Maschine kann unmittelbar in Betracht gezogen werden. – Der durch die im Maschinenhause stehende dynamo-elektrische Maschine erzeugte Strom wird den Schienen durch eine kurze mittels Kabel hergestellte Leitung zugeführt. In Fig. 2 und 3 Taf. 29 ist der bei dem Betriebe angewendete Wagen dargestellt. Derselbe ist im Allgemeinen einem Pferdebahnwagen ähnlich construirt und trägt zwischen den Achsen die dynamoelektrische Maschine. Die Stromzuleitung zu dem elektrischen Wagen und innerhalb desselben geschieht durch die Berührung zwischen Schiene und Radkranz und wird nach einer auf der Holzscheibe des Rades festsitzenden Metallbüchse durch Metallstreifen vermittelt; auf diesen schleifen Metallfedern, welche die unmittelbare Verlängerung der beiden Pole der elektrischen Locomotiv-Maschine sind. Die metallischen Constructionstheile des Wagens sind aus der elektrischen Leitung gänzlich ausgeschlossen dadurch, daſs vermöge der Verwendung von Holzscheibenrädern die Radkränze von den Achsen isolirt sind. Als besondere Einrichtungen des elektrischen Wagens sind zu erwähnen: die Construction einer elektrischen Umsteuerung der Maschine (an der kleinen elektrischen Ausstellungsbahn wurde die Fahrtrichtung der Locomotive nur durch mechanische Mittel umgesteuert), sowie eine besondere Vorrichtung, durch welche sowohl die Fahrgeschwindigkeit der Locomotive innerhalb gewisser Grenzen geregelt werden kann, als auch die nachtheiligen, oft mit Funkenbildung in den Maschinen verbundenen Einwirkungen der plötzlichen Stromunterbrechung vermieden werden. Bei dem Entwürfe wurde auch der im Vorstehenden bereits erwähnte Fall vorgesehen, daſs die genügende Isolirung der auf dem Boden liegenden Schienen innerhalb der Straſsen nicht erreichbar wäre; es wurde für diesen Fall die Führung der Leitung auf Säulen angeordnet. Die Ausrüstung des Wagens bleibt dieselbe und die Stromzuleitung erfolgt durch einen über ein ausgespanntes Seil laufenden Contactwagen. Der elektrische Wagen in Lichterfelde macht seine Fahrten im regelmäſsigen Anschlüsse an die sämmtlichen Personenzüge der Anhalter Bahn; er soll mit der bewilligten zulässigen mittleren Geschwindigkeit von etwa 20km fahren. Er kann jedoch 35 bis 40km Geschwindigkeit in der horizontalen und geraden Strecke bei voller Besetzung des Wagens mit 26 Personen (4800k Gesammtgewicht) erreichen, wenn bei normalem Gange der Dampfmaschine nichts zur Mäſsigung der Geschwindigkeit geschieht. Die Locomotiv-Maschine dürfte hierbei bei einem Eigengewicht von etwa 500k 5e,5 entwickeln.