Schnellfahrten auf der badischen Staatsbahn. Von Ingenieur M. Richter, Bingen. Schnellfahrten auf der badischen Staatsbahn. Im Laufe des Monats April d. Js. fand auf der Strecke Offenburg–Freiburg der badischen Hauptbahn eine grosse Zahl Probefahrten statt, durch welche die Verwendbarkeit der grossen ⅖ gek. Vierzylinder-Verbundlokomotiven für höchste Geschwindigkeiten festgestellt und die Leistungsfähigkeit dieser Maschinen ermittelt werden sollte. Das Ergebnis dieser Fahrten ist nicht nur an und für sich interessant, sondern verdient noch besondere Beachtung im Anschluss an die Ausführungen von v. Borries über „Fortschritte im Lokomotivbau“ (Z. 1903, 24. Jan. S. 116) und über „Bewegungswiderstände der Eisenbahnfahrzeuge“ (Z. 1904, 28. Mai, S. 810), sowie an den Bericht über die Dampfschnellfahrten auf der Strecke Berlin–Zossen, welcher merkwürdigerweise in keiner technischen Zeitschrift, (trotz der Wichtigkeit des Gegenstandes für die Dampftechnik!), sondern in der „Woche“, (1904, Heft 15) erschienen ist. Für die liebenswürdigen Mitteilungen über die badischen Versuche spricht der Verfasser an dieser Stelle der Generaldirektion der badischen Staatsbahnen seinen Dank aus. Textabbildung Bd. 319, S. 465 Fig. 1. Probezug zur Abfahrt bereit, Station Offenburg. Der Probezug, aus vier neuen vierachsigen D–Wagen I. und II. Kl. zusammengestellt, bei einem durchschnittenen Leergewicht des Wagens von 37 t, wog einschliesslich der (bei halben Vorräten) 113 t schweren Lokomotive (mit Tender) 251 t, ohne dieselbe 138 t; er ist durch Photographie (Fig. 1) und schematische Zeichnung (Fig. 2) (S. 466) wiedergegeben. Die zu den Versuchen gewählte Strecke, Offenburg–Freiburg, hat eine Länge von 62,9 km und ist zweigleisig. Die Linie steigt von 158,9 m über Meer nach einem längeren schwachen Gefäll zuerst langsam, dann immer stärker gegen Freiburg auf, welches 268,5 m über Meer liegt; die stärkste Steigung kurz vor Freiburg ist 1 : 171 (5,85 m/km). Zu den Versuchen wurde ausschliesslich die Richtung aufwärts benutzt, da es sich nicht darum handelte, eine nichts sagende hohe Zahl von Kilometern in der Stunde zu erreichen, sondern den Kessel möglichst anzustrengen, zumal da das Geleise der Richtung abwärts für so hohe Geschwindigkeiten noch nicht geschaffen ist. Es gelang nun wiederholt ohne Schwierigkeiten, die erwähnte Strecke in 32½ Minuten zurückzulegen, was einem Durchschnitt von 116 km/St. entspricht, und diese Zahl ausgenommen bei schwierigen Umständen (Gegenwind z.B.) beizubehalten. Die mittlere Geschwindigkeit des etwa 57 km weit eingehaltenen Beharrungszustandes betrug 130 km/St., (trotz der dauernden Steigung!) und es war die geringste Geschwindigkeit dieser Periode auf der stärksten Steigung 121 km/St., die überhaupt erreichte höchste Geschwindigkeit auf den kurzen wagerechten Abschnitten durch die Bahnhöfe meistens 140, manchmal auch 144 km/St. Das Längs- und Querprofil der Strecke ist nebst zwei Geschwindigkeitskurven (dem Haushälterschen Tachographen entnommen) in Fig. 3 abgebildet, und der Vergleich von Profil und Kurve zeigt trotz aller Abhängigkeit der Geschwindigkeit von der Steigung, welch riesige Kräfte die Maschine entwickelt, indem jedes noch so geringe Nachlassen der Steigung eine empfindliche Erhöhung der Geschwindigkeit sofort hervorruft. Textabbildung Bd. 319, S. 466 Fig. 2. Probezug. Textabbildung Bd. 319, S. 466 Fig. 3. Offenburg–Freiburg. Am letzten Tag wohnte auf Einladung der Generaldirektion der badischen Staatsbahn dem Versuch einegrosse Zahl von hohen technischen Beamten aus verschiedenen deutschen Eisenbahnbehörden bei. – Der Gang der Maschine war auch bei der höchsten Geschwindigkeit bewundernswert ruhig, und was für die Bahnerhaltung sehr wichtig ist, dank dem guten Massenausgleich und dem daherrührenden völligen Mangel an überschüssigen senkrechten Fliehkräften in den Rädern, ist eine hämmernde Beanspruchung des Gleises ausgeschlossen. Folgende Uebersicht enthält die Hauptangaben über die Ergebnisse der Berlin–Zossener und der badischen versuche, zum Vergleich zusammengestellt: Titel Heizfläche Dienst-gewicht Zugsgewicht Gesamt-gewicht HöchsteGeschwindig-keit 2/4 Heissdampf2/6 (Wittfeld) (105 + 30) qm       257     „ 100 t135 „ 120 t 220 t255 „      136 km/St.     137   „ ⅖ badisch        210     „ 113 „ 138 „ 251 „      144   „ Die kleine, aber sehr zähe Heissdampflokomotive wiegt also 13 t weniger und hat 76 qm Heizfläche weniger als die badische Maschine; sie zog 18 t weniger und lief nur 7 km/St. weniger, für sie ist das ein sehr gutes Ergebnis. Die Wittfeldsche Lokomotive dagegen wiegt 22 t mehr, hat 47 qm Heizfläche mehr als die badische, sie zog aber 18 t weniger hinter dem Tender und lief 6 km/St. weniger; für sie ist dies zugunsten der beiden andern ein sehr ungünstiges Ergebnis! Von Interesse ist es auch, der badischen Maschine die Leistung auf diesen Schnellfahrten nachzurechnen, und es sollen dazu die Formeln von v. Borries (Z. 1904, 28. Mai, S. 810) benutzt werden. (Nebenbei bemerkt, muss es in der Gleichung für w2 nicht \frac{0,3}{q} sondern \frac{3}{q} heissen! 1) Mittlere Leistung im Beharrungzustand. Nach Abzug von Anfahr- und Bremszeit bleiben für letztern rund 25 Minuten, in welchen das Zugsgewicht von rund 250 t um rund 110 m gehoben wurde. Daher beträgt die Leistung für die Hebung allein N'=\frac{250000\mbox{ kg}\,\cdot\,110\mbox{ m}}{25\mbox{ Min. }60\,\cdot\,75}=250\mbox{ PS.} Ferner aus den Zugwiderständen: Die mittlere Geschwindigkeit für diese 25 Minuten betrug 130 km/St. Folglich (L = 113, q = 37 t). \begin{array}{rcl}\mbox{Lok. }w_1&=&4+0,027\,\cdot\,130+\frac{0,064\,\cdot\,130^2}{113}=17,1\mbox{ kg/t}\\ W_1=113\,\cdot\,17,1=1930\mbox{ kg.}\\ N_1&=&1930\,\cdot\,\frac{130}{270}=930\mbox{ PS.} \end{array} \begin{array}{rcl}\mbox{Zug }w_2&=&1,5+0,012\,\cdot\,130+\left(\frac{3}{37}+0,2\right)\,\frac{130_3}{1000}=7,8\mbox{ kg/t}\\ W_2&=&1438\,\cdot\,7,8=1080\mbox{ kg.}\\N_2&=&1080\,\cdot\,\frac{130}{270}=520\mbox{ PS.} \end{array} Gesamtleistung N = N' + N1 + N2 = 250 + 930 + 520 = 1700 PS. 2. Mittlere Leistung auf der Steigung. Die längste dauernde Steigung befindet sich auf der 14 km langen Strecke Riegel–Denzlingen: der Höhenunterschied ist rund 55 m. Daher zur Hebung des Zuges bei 125 km/St., d.h. 6,8 Minuten Fahrzeit: N'=\frac{150000\mbox{ kg}\,\cdot\,55\mbox{ m}}{6,8\mbox{ Min.}\,\cdot\,60\,\cdot\,75}=440\mbox{ PS.} und aus den Zugwiderständen: Lok. \begin{array}{rcl}\mbox{Lok. }w_1&=&4+0,027\,\cdot\,125+\frac{0,064\,\cdot\,125^2}{113}=17\mbox{ kg/t}\\ W_1&=&113\,\cdot\,17=1920\mbox{ kg.}\\N_1&=&1920\,\cdot\,\frac{125}{270}=890\mbox{ PS.} \end{array} Zug w_2=1,5+0,012\,\cdot\,125+\left(\frac{3}{37+0,2}\right)\,\frac{125^2}{1000}=7,4\mbox{ kg/t} W2 = 138 . 7,4= 1020 kg. N_2=1020\,\frac{125}{270}=470\mbox{ PS.} Gesamtleistung N = N' + N1 + N2 = 430 + 890 + 470 = 1800 PS. 3. Höchstleistung auf wagerechter Strecke. V = 140 km/St. \begin{array}{rcl}\mbox{Lok. }w_1 &=& 1+0,027\,\cdot\,140+\frac{0,064\,\cdot\,140^2}{113}=18,7\mbox{ kg/t}\\ W_1&=&113\,\cdot\,18,7=2110\mbox{ kg.}\\ N_1&=& 240\,\cdot\,\frac{140}{270}=1090\mbox{ PS.}\end{array} \begin{array}{rcl}\mbox{Zug }w_2&=&d,5+0,012\,\cdot\,140+\left(\frac{3}{37}+0,2\right)\,\frac{140^2}{1000}=8,7\mbox{ kg/t}\\ W_2&=&138\,\cdot\,8,7=1200\mbox{ kg.}\\ N_2=1200\,\cdot\,\frac{140}{270}=620\mbox{ PS.} \end{array} Gesamtleistung N = N1 + N2 = 1090 + 620 = 1710 PS. 4. Höchstleistung auf der Steigung. Die grösste hier in Frage kommende Steigung, welche ohne vorherigen besonderen „Anlauf“ durch die Maschine allein überwunden werden muss (fast ohne Zuhilfenahme der lebendigen Kraft des Zuges) ist der Schluss der Dauersteigung Riegel–Denzlingen, kurz vor letzterer Station, und beträgt 1 : 176 (5,67 m/km.). Die maassgebende Geschwindigkeit ist die Endgeschwindigkeit bei der Abnahme der lebendigen Kraft auf dieser Steigung, nämlich 120 km/st, t der Geschwindigkeitsverlust ist etwa 5 km/st., also die geleistete Arbeit (Zugsgewicht G in t). 1000 G . L = 3,93 G (1252 – 1202), woraus die überwundene Höhe L = 3,93 . 1,2 = = 4,72 m, und die zugehörige Bahnlänge s = 4,72 . 176 = 830 m. Da aber die Geschwindigkeit nicht unter 120 sinkt, sondern diesen Wert (siehe Kurve) an der betreffenden Stelle etwa eine Minute beibehält, um auf dem anschliessenden wagerechten Stück sofort wieder auf 135 hinaufzugehen, so ist tatsächlich 120 km/St. in der Berechnung anzusetzen. Dann ist bei 5,67 m/km. Steigung w' = 5,67 kg/t, folglich W' = 5,67 . 250= 1420 kg, N'=1420\,\cdot\,\frac{120}{270}=630\mbox{ PS;} ferner: \begin{array}{rcl}\mbox{Lok. }w_1&&=4+0,027\,\cdot\,120+\frac{0,064\,\cdot\,120^2}{113}=15,4\mbox{ kg/t}\\ W_1 &=&113\,\cdot\,15,4=1740\mbox{ kg.}\\ N_1&=&1740\,\frac{120}{270}=770\mbox{ PS.} \end{array} \begin{array}{rcl}\mbox{Zug }w_2&=&1,5+0,012\,\cdot\,120+\left(\frac{3}{57}+0,2\right)\,\frac{120^2}{1000}=6,94\mbox{ kg/t}\\ W_2&=&138\,\cdot\,6,94=960\mbox{ kg,}\\ N_2&=&960\,\cdot\,\frac{120}{270}=420\mbox{ PS.} \end{array} Gesamtleistung N = N' + N1 + N2 = 630 + 770 + 420 = 1820 PS. Diese Zahlen beweisen, dass man es hier mit einer äusserst leistungsfähigen, ausdauernden und zum Schnellfahren vorzüglich geeigneten Lokomotive zu tun hat, welche ausserdem den Vorteil besitzt, den Oberbau sehr massig zu beanspruchen. Schon bei den Abnahme-Probefahrten hatte sich gezeigt, dass die Maschine auch ungünstig zusammengestellte Züge (zwei- und vierachsige Wagen) von 300 t Gewicht hinter dem Tender auf Geschwindigkeiten bis zu 120 km/St. zu bringen im Stande ist, und dass sie dadurch sogar die 1900 in Paris Thuile sehe Lokomotive (im übrigen ein hässliches Ungeheuer!) weit übertrifft. Da jene Leistung vielleicht durch das schwache Gefäll unterstützt war, so möge zur Benutzung der Formel von v. Borries ein aus D-Wagen bestehender Zug, zum Ausgleich aber völlig wagerechte Strecke vorausgesetzt werden, was wahrscheinlich dieselbe Leistung erfordert hätte. Dann ist (siehe 4) w1 = 15,5 kg/t W1 = 15,4 . 113= 1740 kg, N_1=1840\,\frac{120}{270}=770\mbox{ PS.} w2 = 6,94 „ W2 = 6,94 . 300= 1980 „ N_2=1970\,\frac{120}{270}=880\mbox{ PS.} folglich N = N1 + N2 = 770 + 880 = 1650 PS. Im gewöhnlichen Betrieb, wie im Schnellbahnbetrieb, lassen sich daher mit dieser Lokomotive bequem Leistungen von 1650 bis 1850 PS, d.h. dauernde Anstrengungen von 7,8 bis 8,7 PS/qm (auf die Heizfläche von 210 qm bezogen) erzielen. Sobald endlich einmal in Deutschland, wie in andern Ländern, als höchste Geschwindigkeit etwa 120 bis 130 km/St. zulässig sind, wird man daher nicht nur auf günstigen Gefällen, sondern auch mit schweren Zügen auf der wagerechten Strecke und mit leichterem Zügen auf Steigungen ebenso ausdauernd, als gefahrlos sowohl im Fahrplan, als besonders bei Verspätungen diese Fähigkeiten ausnutzen können. Der kommerzielle Wirkungsgrad ist bei der grössten Geschwindigkeit des „gewöhnlichen“ Betriebes (V = 120) \eta=\frac{N_2}{N}=\frac{880}{1650}=0,53, des Schnellbahnbetriebes (V = 140) \eta=\frac{N_2}{N}=\frac{620}{1710}=0,36. Es ist nun einmal eine Schwäche der Dampflokomotive, bei höheren Geschwindigkeiten immer unwirtschaftlicher zu werden. Aber was bedeutet dies im Vergleich zur Anlage von besonderen Zentralen und Oberleitungen?