Schnellbetrieb auf den Eisenbahnen der Gegenwart. Von Ingenieur M. Richter, Bingen. (Fortsetzung von S. 106 d. Bd.) Schnellbetrieb auf den Eisenbahnen der Gegenwart. 3. Die ¾ gekuppelte Lokomotive. Der Uebergang der Schnellzuglokomotive mit freier Triebachse in die zweifach gekuppelte wurde seinerzeit erörtert. Aehnliche Beobachtungen lassen sich nun wieder anstellen, wo die Zahl der gekuppelten Achsen von zweiauf drei wächst. Soll bei der gleichen Kesselleistung, also auch gleichem, auf im ganzen vier Achsen liegenden Dienstgewicht eine wesentlich höhere Zugkraft entwickelt werden, so müssen an Stelle der bisherigen vier nun sechs Angriffspunkte vorhanden sein, um die nötige Reibung zu schaffen. Sollen durchschnittlich auch wirklich höhere Zugkräfte abgegeben werden, so muss der vergrösserten Adhäsion eine „stärkere“ Maschine entsprechen, und zur Vermeidung grosser, unwirtschaftlicher Füllungsgrade ist daher entweder ein grösserer Durchmesser der Dampfzylinder, oder ein längerer Kolbenhub oder endlich ein geringerer Triebraddurchmesser nötig, wie dies aus der Zugkraftformel Z=\alpha\,\frac{d^2\,p_i\,s}{D} erhellt. Bei gleicher Leistung, bezw. gleicher Grösse der Heizfläche, wird dann der grossen Zugkraft eine geringere Geschwindigkeit zugehören; falls diese jedoch infolge des geringeren Raddurchmessers kein Sinken der Umdrehungszahl der Triebräder hervorruft, bleibt auch die Tätigkeit des Blasrohrs dieselbe, und die berechnete Leistung wird dauernd erhalten werden können. Es kommt also ganz auf das Verhältnis des Raddurchmessers der dreifach gekuppelten Lokomotive zu demjenigen der zweifach gekuppelten an, ob die erstere bei derselben Stärke ebenso brauchbar ist im Schnellbetrieb wie die letztere, d.h. ob die Umdrehungszahl ihrer Triebräder bei dieser Leistung grösser oder kleiner ist als die „kritische“ Zahl, bei der die Leistungskurve (Fig. 63 S. 55)wieder zu fallen beginnt. Ist sie grösser, so gehört die Lokomotive im allgemeinen nicht in den Schnellbetrieb, dessen untere Grenze vorläufig mit 60 km/Std., also sehr niedrig, gegriffen sei, um sich nicht zu sehr von der Gegenwart entfernen zu müssen. Wird dagegen die kritische Umdrehungszahl nicht überschritten, so ist die Kupplung einer dritten Achse ohne Einfluss auf die zu verlangende Gesamtleistung, soweit man nicht die geringfügige Verkleinerung des maschinellen Wirkungsgrades in Anschlag bringt. Was diesen Wirkungsgrad betrifft, so ist allerdings die blosse Vermehrung der Reibungsflächen nicht der wichtigste Einfluss, sondern stärker wirkt die Vergrösserung der Drücke, besonders nach ungleichmässiger Abnützung der miteinander starr verbundenen Teile; einerseits werden dadurch Klemmungen im Triebwerk, teilweises Schleifen der Räder auf den Schienen und ähnliche, Arbeitsverluste bedingende Störungen dieser Art, andererseits stärkere Abnützung, Zerrüttung des Rahmens und der Triebwerksteile, kurz Anlässe zu Reparaturen hervorgerufen, abgesehen davon, dass die Triebachse an sich mit ihren Kuppelstangen ein im Vergleich zur Laufachse teurer Konstruktionsteil ist. Aus diesen Gründen hat man sich auf vielen Bahnen bis in die neuste Zeit gegen die Einführung der dreifach gekuppelten Lokomotive in den Schnell- und Personenzugdienst gesträubt und diesen Dienst, wenn irgendwie angängig, von der zweifach gekuppelten, wenn nötig, mit Vorspann, verrichten lassen; so z.B. in Preussen, wo auch im Gebirgs- und Hügelland die Personenzüge im allgemeinen noch jetzt nur von 2/4 gek. Lokomotiven mit niederen Triebrädern geführt werden. Erst die fortwährende Vergrösserung der Zuglasten bei gleichzeitiger Beibehaltung der bisherigen Fahrgeschwindigkeiten, ja sogar Erhöhung der letztern, hat auch hier Wandlung herbeigeführt; gegen das in allen andern Ländern übliche Verfahren konnte man sich nicht dauernd verschliessen, umsomehr als die Nachteile des Vorspanns (wozu unter anderm die doppelte Mannschaft gehört) diejenigen der dritten Kuppelachse weit überwiegen; ausserdem befindet sich die Lokomotive mit drei Triebachsen in einem entschiedenen Vorteil, welcher übrigens allen mehrfach gekuppelten Maschinen gemeinsam ist und mit der Zahl der Kuppelachsen wächst: Je mehr Achsen miteinander gekuppelt werden, um so steifer, ungeschmeidiger wird freilich das ganze System, um so leichter werden die oben erwähnten Klemmungen eintreten, welche von schlechtem Zusammenarbeiten derKupplungsteile herrühren und deren Gefahr naturgemäss mit der Umdrehungszahl in der Zeiteinheit wachsen muss. Aber anders verhält es sich mit der Beanspruchung des Oberbaues durch die Massenwirkungen im Triebwerk. Da die hin- und hergehenden Massen von der Zahl der gekuppelten Achsen nicht abhängen, sondern für Maschinen von den gleichen Abmessungen der Zylinder stets nahezu gleich schwer sind, so erfordert ihr Ausgleich (gegen Zucken und Schlingern) auch gleich schwere Gegengewichte. Bei Lokomotiven mit freier Triebachse muss nun der Ausgleich auf dieser einen Achse erfolgen, während bei gekuppelten Lokomotiven die Masse des Gegengewichtes auf sämtliche Kuppelachsen verteilt wird; die freie senkrechte Komponente der Fliehkraft dieser Gewichte, welche den Raddruck vermehrt oder vermindert, je nach dem Sinn der Bewegung, verteilt sich daher ebenfalls auf mehr als eine Achse; folglich wird die abwechselnde Be- und Entlastung eines Rades um so kleiner sein, der ruhende Raddruck also um so weniger schwanken, je mehr Kuppelachsen vorhanden sind. Dies ist besonders für Deutschland eine theoretische Ueberlegenheit der mehrfach gekuppelten Lokomotive über die ungekuppelte, und im Gegensatz zu der früheren Verordnung, wonach die Umdrehungszahl in der Minute mit grösserer Zahl der Kuppelachsen sinkt (T. V. 108), steht die neue Fassung, wonach für ¼ und 2/4, sowie ⅖ und ⅗, endlich für 2/4, ¾, ⅘ gek. Maschinen bei im übrigen gleicher Bauart (betr. Lage der Zylinder und der Feuerbüchse) auch dieselben Umdrehungszahlen, nämlich 360, bezw. 320, bezw. 260 in der Minute, zulässig sind. Da ferner die Vorschrift sagt, dass die Fliehkraft an jedem Rad höchstens 15 v. H. des Raddruckes erreichen darf, so ist dadurch zahlenmässig dieser Vorteil der mehrfachen Kupplung nachzuweisen, durch welchen der besprochene Nachteil der grösseren Starrheit gerade aufgehoben wird. Wäre diese Starrheit nebst ihren Folgen nicht vorhanden, so wäre die Kupplung einer dritten, ja vierten Achse sogar ein Hilfsmittel zur gefahrloseren Erzielung höherer Tourenzahlen, da infolge der Verteilung der Fliehkräfte auf mehrere Räder erst bei viel höheren Umdrehungszahlen die zulässigen Schwankungen von 15 v. H. des Raddruckes eintreten würden; ferner ein Mittel zur Erzielung höherer Anfahrzugkräfte, bezw. zur Vermeidung des Schleuderns. Der grössere feste Radstand, zwar ein Uebelstand beim Durchfahren von Kurven und weiterer Anlass zu grösserer Abnutzung der gekuppelten Teile, wäre andererseits wieder eine Sicherung der Führung im Geleis infolge der grösseren „Stützlänge“ in wagerechter Ebene. Wie noch in vielen anderen Gebieten des Lokomotivbaues, so sieht man auch hier einer Reihe von Nachteilen eine ebenso grosse Anzahl von Vorteilen gegenüber stehen. Während früher die ersteren in die Wagschale fielen, haben heute, wo tiefere Kenntnisse in Mechanik in Beantwortung solcher Fragen mithelfen, die Vorteile überwogen und diejenigen Gegner, welche noch nicht aus eigenem Trieb sich bekehren lassen, müssen in ihren Ansichten der Not gehorchen. So ist die ¾ gek. Lokomotive zur Anerkennung gelangt und bereits auch wieder stellenweise durch die mit genau denselben Vorteilen, aber geringeren Nachteilen ausgestattete ⅗ gek. Lokomotive verdrängt worden, (was jedoch mit der grundsätzlichen Frage nach der Zahl der Kuppelachsen nichts zu tun hat.) Die zur Verlängerung des Gesamtradstandes, sowie Tragung der toten Last erforderliche Laufachse kann sowohl am Vorder- als am Hinterende der Maschine angebracht werden, Diese beiden Anordnungen können sehr einfach aus schon bekannten Bauarten abgeleitet werden, aber nur kausal, nicht historisch. (Fig. 72a und 72b.) Die im ersten Abschnitt der 2/4 gek. Lokomotive besprochene Anordnung mit vorderer und hinterer Laufachse (also nicht mit vorderem Drehgestell) erhält hinter der Feuerbüchse eine Kuppelachse; alles übrige bleibt gleich. So entsteht Bauart Fig. 72a welche in Amerika als „Mogul“-Type bekannt ist. Textabbildung Bd. 319, S. 121 Fig. 72a. Textabbildung Bd. 319, S. 121 Fig. 72b. Erhält statt dessen die gewöhnliche 3/3 gek. Lokomotive mit überhängenden Zylindern und ebensolcher Feuerbüchse zum Zweck der Aufnahme eines schweren Kessels und eines grossen Rostes eine hintere Laufachse, so entsteht Bauart Fig. 72b, eine nur vereinzelte Erscheinung, welche bei alten, umgebauten Maschinen der Paris–Lyon–Mittelmeerbahn, sowie den neuen, von der Hannoverschen Maschinenbau A. G. vormals G. Egestorff für Portugal gelieferten Güterzuglokomotiven zu sehen ist. Für das Schnellfahren kann nur die Bauart Fig. 72a in Betracht kommen, wo die Zylinder gestützt sind, die Führung von einer Achse mit kleinen Rädern (gegen das Entgleisen bezw. Aufsteigen des Spurkranzes auf die Schienen) besorgt wird und diese führende Achse kurvenbeweglich einstellbar ist. Diese Gründe haben auch von vornherein die Bauart ins Leben gerufen; im Jahre 1861 bereits bauten die Baldwin Locomotive Works eine solche Güterzuglokomotive namens „Mogul“ für die Louisville–Nashville Bahn, deren Vorzüge bald Anerkennung fanden, so dass in ganz Nordamerika die Mogul-Bauart zur Anwendung gelangte. Als im Jahre 1865 die Schweizer Zentralbahn (D. p. J. 1900 315, S. 378) für den Bergdienst Basel-Olten eine Mogul-Tenderlokomotive einführte, bürgerte sich die neue Bauart auch in der Schweiz ein und ist dort für alle Zugsgattungen bis auf die heutige Zeit in Verwendung. In den Jahren 1890 bis 1900 folgten auch Preussen, Bayern, Oesterreich usw., und bei der allgemeinen Verwendbarkeit und mit Rücksicht auf die neuesten Erscheinungen muss daher auch hier die Mogul-Bauart berücksichtigt werden. Hinsichtlich der Bauart des Vordergestells, in Amerika „Ponytruck“ genannt, sind zwei grundsätzlich verschiedene Anordnungen zu trennen, gerade wie dies auch bei der zweifach gekuppelten Lokomotive mit vorderer Laufachse nötig war. Zur ersten Art gehören die selbständig einstellbaren Laufachsen, System Bissel mit Deichsel, deren Drehzapfen hinter den Zylindern zwischen den Hauptrahmen liegt (Amerika, Schweiz) und System Adams-Webb mit radial gekrümmten Achsbüchsen (Preussen, Belgien, Oesterreich). Beide zeichnen sich durch die unsichere Einstellung aus, indem die Lage der Achse durch zufällige Schwankungen des Lokomotivkörpers beeinflusst wird, und so auch in gerader Strecke sich Schlingern einstellt, welches nur bei genügend grossem, festem Radstand schwach ausfällt. Zur zweiten Art gehört das einem richtigen zweiachsigen Drehgestell vergleichbare System Krauss-Helmholtz; wie bereits besprochen, eine zwangläufige Deichsel zwischen Laufachse und vorderer Triebachse, durch welche diese beiden den entgegengesetzten Ausschlag zu machen gezwungen werden, sich also beide an der Führung beteiligen müssen. Für hohe Geschwindigkeiten verdient daher das Krausssche Gestell unter gleichenübrigen Umständen weitaus den Vorzug. (Preussen, Bayern.) Im einzelnen ist zu besprechen 1) Die Schnellzugeslokomotive der Chicago–Burlington & Quincy Bahn, gebaut 1899 von Baldwin, Philadelphia, ist wohl als einziges Muster aus der Neuzeit für ausschliesslich Schnellzugsdienst aufzutreiben. (Fig. 73.) Die Bauart ist normal; „extended wagontop“ (Belpaire–Player) Kessel mit sehr langer Feuerbüchse über den Rahmen; Führerstand seitlich vom Kessel; viele kurze Heizrohre, welche jedenfalls (auf Kosten des Kohlenverbrauchs allerdings) eine sehr kräftige Verdampfung ergeben und dadurch der Lokomotive den Renndienst schon erleichtern können. Höhenlage des Kessels massig. Mittlere Treibachse ohne Spurkränze. Textabbildung Bd. 319, S. 121 Fig. 73. Chicago-Burlington & Quincy. Zwillingsmaschine mit Kolbenschiebern, Kühlwasserleitung zu sämtlichen Achsbüchsen und zu den Treibkurbelzapfen. Niederschlagung des Abdampfes der Westinghouse-Luftpumpe im Tenderkasten. Diese Wasservorwärmung ist sehr empfehlenswert und einfach, da sonst der Abdampf der Luftpumpe je nach Spiel der Pumpe, 5 bis 18 l in der Minute, völlig verloren zu gehen pflegt; die dadurch zu machende Ersparnis an Brennstoff ist überschläglich folgendermassen zu berechnen: In Cal./kg sei λ1 die Gesamtwärme bei der Speisewassertemperatur 0°, was als Durchschnitt für die jetzt übliche Art, den Abdampf entweichen zu lassen, gelten soll, ferner λ2 = λ1 – 100 die Gesamtwärme bei der Speisewassertemperatur 100°, was als äusserst möglicher Fall bei Vorwärmung zu gelten hat, so ist das Verhältnis zwischen beiden \frac{\lambda_2}{\lambda_1}=\frac{\lambda_1-100}{\lambda_1}=1-\frac{100}{\lambda_1}, somit die Ersparnis \frac{100}{\lambda_1}. Da nun im Mittel λ1 = 670 Cal /kg ist, so wird die Ersparnis \frac{100}{670}=15 v. H. für 100° Vorwärmung, d.h. für je 20° Vorwärmung spart man 3 v. H. Brennstoff. Der äusserst mögliche Fall von 100° würde somit etwa dem Gewinn des Verbundsystems gegenüber dem Zwillingssystem gleichkommen. Würde wirklich der ganze Inhalt des Tenders auf diese Art vorgewärmt werden, so würde bald freilich der Injektor versagen; jedoch tritt dieser Fall nicht ein, und wenn auch, so gäbe es noch andere Hilfsmittel zur Kesselspeisung. – Der Tender fasst auf vier Achsen 19 cbm Wasser und 12 t Kohlen. Gebaut sind 15 Stück dieser Gattung. Von den Leistungen ist nichts in die Oeffentlichkeit gedrungen. Textabbildung Bd. 319, S. 122 Fig. 74. New York, Ontario & Western. 2) Die Personenzuglokomotive der New York, Ontario and Western Bahn, (Fig. 74) gebaut 1901 von Cooke, Paterson, besitzt, wie auf dieser Bahn üblich, die Woottensche Feuerbüchse, und zeichnet sich durch ihre grossen Abmessungen aus. Die geringere Grösse der Triebräder, sowie der groösse Kolbenhub (712 mm) lassen darauf schliessen, dass der Dienst der Maschine gemischt ist, und in der Beförderung schwerer Züge mit nicht sehr hohen Geschwindigkeiten besteht; immerhin werden bei 1755 mm Raddurchmesser noch 90 bis 100 km/Std. eingehalten werden. Ausser der Woottenschen Feuerbüchse ist noch bemerkenswert der mittlere, dritte Rahmen, in Amerika sonst nicht angewendet. Die Maschine hat Zwillingswirkung; die Schieber sind gewöhnliche, nach Richardson entlastete Flachschieber; die Schieberstange besitzt wieder kein Gelenk. Textabbildung Bd. 319, S. 122 Fig. 75. Belgische Staatsbahn. 3) Die Schnellzuglokomotive der Belgischen Staatsbahn, gebaut 1897 von Cockerill, Seraing (Fig. 75), ist die jetzige Form einer bereits im Jahre 1889 entstandenen Gattung, welche viele Einzelheiten mit der in Fig. 42, 1902, 317, 650 dargestellten und dort beschriebenen 2/4 gek. Lokomotive gemeinsam hat; diese Eigentümlichkeiten rühren von Belpaire her und sind nicht verändert worden; es sind nur die Abmessungen vergrössert, die Formen verbessert und ähnliche unwesentliche Aenderungen getroffen worden; so ist das Kamin von quadratischem Querschnitt durch ein konisches ersetzt und anderes mehr. Trotz der hohen Lage des Kessels musste die Feuerbüchse nach amerikanischem Muster gestaltet werden, um sich über den Triebrädern unterbringen zu lassen; zur Feuerung von Kohlengrus und anderen minderwertigem Brennstoff eingerichtet, also mit sehr grossem Rost, konnte der hintere, höchste Teil breit sein, während mit Rücksicht auf die mittlere Triebachse der vordere Teil eingeschnürt und mit sehr schief rückwärts liegendem Stiefelknechtblech als Verbrennungskammer eingerichtet wurde. Die Rahmen (gepresst) liegen aussen, die Zylinder (Zwilling) innen, und die dritte Achse wird angetrieben,so dass die Zylinder sehr weit zurückliegen; dieselben sind natürlich stark geneigt, um über die zweite Achse (vordere Kuppelachse) wegzukommen, über die Laufachse mit Webbschen Achsbüchsen hängt die grosse Rauchkammer, deren Kamin eine Windkappe trägt, weit über. Die Federn der ersten und zweiten, sowie der dritten und vierten Achse sind durch Längshebel (auf Schneiden gestützt) unter sich verbunden, so dass die Lokomotive auf vier Punkten ruht. Der Tender ist dreiachsig. Die Bremse ist die Westinghousesche Schnellbremse mit Doppelpumpe. Von dieser sonderbaren Maschine, deren höchste Geschwindigkeit auf nur 75 km/Std. festgesetzt ist, sind sehr viele Stück gebaut worden. Sie versehen, in Jemelle stationiert, ausschliesslich den Dienst der gebirgigen Strecke Brüssel–Arien, d.h. den schwierigen belgisch-luxemburgischen Schnellzugverkehr über die Ardennen. Die schnellste Fahrt ist, sowohl hin als zurück: Luxemburg-Brüssel 226,4 km in 4 Std. 7 Min., also Reisegeschwindigkeit 54,8 km/Std. Eingeschlossen sind 5 Aufenthalte mit zusammen 9 Min. Verlust. Auf dieser Strecke selbst ist wieder die beste Zwischenfahrt: Namur-Brüssel 55,3 km in 50 Min., 66,5 km/Std. In der Schweiz sind die Ansprüche an die Fahrgeschwindigkeit, ebenso wie auf dem belgischen und auf dem württembergischen Hügelland, keine hohen. Erst in der neuesten Zeit, nach der Einverleibung der Privatbahnen in den Bund, ist man bestrebt, wesentlich stärkere Lokomotiven einzuführen und damit auch die Geschwindigkeiten zu erhöhen. Die „Mogul“-Bauart war vorher Alleinherrscher, und bei ihrer allgemeinen Verwendbarkeit für alle Zugsgattungen liess sich auf die Dauer von ihr keine, einer wirklichen Schnellzuglokomotive allein zukommende Leistung im Schnellfahren erwarten, und so beginnt der Begriff „Schnellzuglokomotive“ in der Schweiz bereits bei 70 km/Std.; solange aber die Mogul-Bauart ausschliesslich die Schnellzüge führte, brachte es kein schweizerischer Schnellzug auf eine grössere durchschnittliche Geschwindigkeit als etwa 58 km/Std. zwischen zwei Haltepunkten; auch nicht auf den günstigsten Strecken; das Langsamfahren durch sämtliche Stationen lässt auch beim besten Rennen keinen guten Durchschnitt erzielen. Von diesen Gesichtspunkten aus sind auch die Leistungen der folgenden beiden Maschinen zu beurteilen: (Fortsetzung folgt.)