fbpx
Wikipedia

Für Zahnradbahnen gibt es verschiedene Antriebsarten, die den betrieblichen Anforderungen entsprechend konzipiert sind. Man unterscheidet zwischen reinen Zahnradbahnen und Bahnen mit gemischtem Adhäsions- und Zahnradantrieb.

Reine Zahnradbahnen

Reine Zahnradbahn: Zug der Schynige-Platte-Bahn mit zwei Vorstellwagen

Bei reinen Zahnradbahnen – meist wenige Kilometer lange Bergbahnen – ist der Zahnradantrieb ständig im Eingriff. Die Laufräder der Triebfahrzeuge sind in der Regel nicht angetrieben. Die Fahrzeuge können sich auf Strecken ohne Zahnstange nicht fortbewegen, weshalb meistens auch die relativ kurzen ebenen Abschnitte in den Endbahnhöfen und die Zufahrten zur Werkstatt mit Zahnstangen ausgerüstet sind.

Früher bestanden die Züge der reinen Zahnradbahnen je nach Steigung in der Regel aus einer Lokomotive und einem bis drei Wagen. Die Lokomotive war stets talwärts eingeordnet, so dass die Wagen bergauf geschoben wurden und sich der Einbau der zwei vorgeschriebenen mechanischen Bremsen auf das Triebfahrzeug beschränkte. Heute kommen mehrheitlich Triebwagenzüge oder Triebwagen zum Einsatz.

Bahnen mit gemischtem Adhäsions- und Zahnradbetrieb

Gemischter Betrieb: Zug der Furka-Oberalp-Bahn auf einem Zahnstangenabschnitt

Bahnen mit gemischtem Adhäsions- und Zahnradbetrieb wurden dort gebaut, wo nur einzelne Abschnitte mit starken Steigungen vorhanden sind. Bei solchen Bahnen sind die Triebfahrzeuge mit einem kombinierten Antrieb ausgerüstet. Vereinzelt gibt es getrennte Antriebe für die Laufräder und das Zahnrad. Zudem gab es Bahnen, bei denen Adhäsionstriebwagen auf den Zahnstangenabschnitten von Zahnradlokomotiven geschoben wurden (z. B. die Stansstad-Engelberg-Bahn oder die Rittner Bahn).

Der Vorteil gemischter Antriebe ist, dass dort, wo das Zahnrad nicht im Eingriff ist, mit höherer Geschwindigkeit gefahren werden kann. Auf Zahnstangenabschnitten ist die Geschwindigkeit nach den Schweizer Vorschriften, die in diesem Bereich meist als Referenz gelten, auf 40 km/h begrenzt. Zumindest ein Teil der Wagen muss auf derartigen Strecken mit Bremszahnrädern ausgerüstet sein.

Triebfahrzeuge für gemischte Zahnradbahnen sind komplizierter als reine Adhäsionsfahrzeuge. Die Zentralbahn und ihre Vorgänger beschafften für den umfangreichen Verkehr auf den Talstrecken Triebfahrzeuge ohne Zahnradantrieb. Andererseits sind die auf die Matterhorn-Gotthard-Bahn übergangsfähigen Wagen der Rhätischen Bahn, die selbst keine Zahnstangenabschnitte betreibt, mit Bremszahnrädern ausgestattet.

Siehe auch: Abschnitte Triebfahrzeuge für reine Zahnradbahnen und Triebfahrzeuge für gemischte Bahnen

Zahnstangen bei Standseilbahnen

Nerobergbahn, Wasserballastbahn mit Zahnstangenbremse

Bis in die 1890er Jahre dienten Zahnstangen als Bremseinrichtungen für Standseilbahnen.

Für die 1893 eröffnete Stanserhorn-Bahn entwickelten Franz Josef Bucher und Josef Durrer eine Zangenbremse, die ohne kostspielige Zahnstange auskam.

Eine Bremszahnstange besitzt die noch in Betrieb befindliche Nerobergbahn in Wiesbaden. Eine Bremszahnstange hatten beispielsweise die Zürcher Polybahn vor dem Umbau 1996 und die stillgelegte Malbergbahn in Bad Ems.

Treidellokomotiven

Treidellokomotiven, Panamakanal

Mit zahnradgetriebenen Treidellokomotiven werden Schiffe durch die Schleusen des Panamakanals getreidelt. Um die Zugkraft der Lokomotiven zu erhöhen, liegt die Zahnstange in den Treidelgleisen durchgehend, also auch in den waagerechten Abschnitten. Die erheblichen seitlichen Zugkräfte, die beim Ziehen der Schiffe auftreten, nehmen waagerechte Führungsrollen auf. Diese rollen an den Flanken der Zahnstangen, die der Bauart Riggenbach ähneln.

In den parallel liegenden Gleisen für die Leerfahrten zurück liegen Zahnstangen nur in den kurzen, aber bis zu 500 ‰ steilen Rampen neben den Schleusenhäuptern.

Spurweite

Zahnradbahnen können in jeder Spurweite gebaut werden, sofern sie den Einbau der Zahnradantriebe in die Laufwerke ermöglicht. Die ältesten Zahnradbahnen der Schweiz sind regelspurig, entweder weil vor 1872 eine andere Spurweite nicht erlaubt war oder um den Übergang auf benachbarte Regelspurstrecken zu ermöglichen. Bei Bahnen in Regel- und Meterspur sind die Fahrzeuge weniger kippgefährdet als bei solchen mit 800 Millimeter Spurweite, was insbesondere bei Föhnstürmen von Bedeutung ist. Regel- und Breitspurbahnen erlauben eine größere Transportkapazität, erfordern wegen der potentiell schwereren Fahrzeuge jedoch eine massivere Bauweise von Ober- und Unterbau sowie größere Bogenradien. Weil diese Bedingungen bei Bergbahnen oft nicht erfüllt sind, ist die Mehrheit der Zahnradbahnen meter-, seltener regelspurig. Breitspurige Zahnradstrecken sind auch wegen des geringen Vorkommens von Breitspuren überhaupt eine Ausnahme. Ein Beispiel ist der Abschnitt Raiz da Serra – Paranapiacaba der Strecke Santos–Jundiaí im brasilianischen Bundesstaat São Paulo mit einer Spurweite von 1600 Millimetern.

Verwendungsbereich

Zahnradbahnen können sehr leistungsfähig sein. Der abgebildete vierteilige Zahnrad-Triebzug der Perisher Skitube in Australien kann in Doppeltraktion verkehren und so 1768 Fahrgäste transportieren.
Auf Steigungen über 250 ‰ dürfen Züge nicht gezogen werden. Einzeln verkehrende Triebwagen auf der Reihe 5099 auf der 255 ‰ steilen Schafberg­bahn in Österreich.

Zahnradbahnen finden ihren Verwendungsbereich zwischen den Adhäsionsbahnen und den Seilbahnen. Zahnradbahnen sind vor allem zur Verkehrserschließung von topographisch unterschiedlich beschaffenem Gelände geeignet, wo abwechslungsweise flachere und steile Streckenabschnitte im Adhäsions- bzw. im Zahnstangenbetrieb durchgehend befahren werden können. Zudem haben sie ihre Berechtigung bei verhältnismäßig langen Steilstrecken mit großen geforderten Transportkapazitäten. Vorteilhaft ist ihre unbegrenzte Streckenlänge, wobei die Bahn je nach Gelände für einen wahlweisen Adhäsions- und Zahnstangenbetrieb gebaut werden kann. Zusätzlich können Steigungen und Gefälle abwechselnd aufeinander folgen. Traktorbetrieb ist aufwendiger als der Betrieb einer gemischten Zahnradbahn. Typische Beispiele für in das Eisenbahnnetz eingebundene Strecken sind die Matterhorn-Gotthard-Bahn und die Zentralbahn, die nicht nur dem Tourismus, sondern auch der regionalen Erschließung für die einheimische Bevölkerung dienen.

Kosten

Nachteilig sind die hohen Investitionskosten, vor allem, wenn die Trassen in schwierigem Gelände angelegt werden müssen. Der Bau der Fahrbahn und die Erstellung von Brücken, Tunnels und Verbauungen gegen Steinschlag und Lawinen sind kostspielig, so dass der Bau einer Zahnradbahn wesentlich teurer sein kann als der einer Luftseilbahn. Kostenintensiv sind zudem die Spezialkonstruktionen an Fahrzeugen und Oberbau. 1991 plante die damalige Luzern-Stans-Engelberg-Bahn eine Vergrößerung ihrer Transportkapazität. Der Preis eines leistungsfähigen Doppeltriebwagens mit 2100 kW für 246 ‰ Steigung wurde auf 16 Millionen Schweizer Franken veranschlagt, so viel wie für einen kurzen Intercity-Zug mit einer Lokomotive 2000 und fünf Eurocity-Wagen. Allein der Ersatz der vorhandenen acht Triebwagen BDeh 4/4 hätte rund 130 Millionen Franken gekostet. Man zog es vor, stattdessen den für 68 Millionen Franken budgetierten Tunnel Engelberg mit 105 ‰ Steigung zu bauen.

Fahrgeschwindigkeit

Ein weiterer Nachteil sind die relativ geringen Fahrgeschwindigkeiten, vor allem aus Sicherheitsgründen bei der Talfahrt mit Rücksicht auf ein sicheres Bremsen bei normalem Betrieb und in Notfällen.

Höchstgeschwindigkeit bei Talfahrt auf Zahnstangenstrecken in km/h (Auszug)
Fahrzeugart / Gefälle ≤ 20 ‰ 60 ‰ 90 ‰ 120 ‰ 160 ‰ 250 ‰ 300 ‰ 480 ‰
Ältere Fahrzeuge (gebaut vor 1972) 35 28 22,5 19 16 12 10,5 6
Moderne Drehgestellfahrzeuge 40 39 32 27,5 23 17,5 15 9

Auf der Bergfahrt kann die Fahrgeschwindigkeit höher sein. Sie ist im Wesentlichen durch die Traktionsleistung des Triebfahrzeugs bestimmt.

Eignung für Güterverkehr

Zahnradbahnen sind zum Personen- wie zum Gütertransport geeignet, was vor allem für Strecken, die der regionalen Erschließung dienen, von besonderer Bedeutung ist. Die Matterhorn-Gotthard-Bahn (MGB) und die Wengernalpbahn spielen eine wichtige Rolle bei der Erschließung der autofreien Orte Zermatt und Wengen. Die MGB erschloss auch eine Baustelle des Gotthardbasistunnels und führte täglich Güterzüge mit Baumaterialien über ein Anschlussgleis mit Zahnstange zum Bau des Gotthard-Basistunnels. Es gibt oder gab auch Zahnradbahnen, die fast ausschließlich oder ganz für den Güterverkehr bestimmt sind, wie z. B. die Bahnstrecke zwischen São Paulo und der Hafenstadt Santos in Brasilien, die eingestellte Kohletransportbahn Padang–Sawahlunto der Indonesischen Staatsbahn und die ebenfalls eingestellte Transandenbahn zwischen Chile und Argentinien.

Die meist sehr kurzen Werkbahnen machten einen geringen Teil der weltweiten Zahnradstrecken aus. Die meisten Werkbahnen mit Zahnradantrieb wurden in Deutschland vor allem für den Bergbau und die Schwerindustrie erstellt.

Umweltaspekte

Schmierfett­ablagerungen an einer Zahnstange der Appenzeller Bahnen
Wegen der höheren Umweltbelastung wird eine dieselelektrische Zahnrad­lokomotive der elektrisch betriebenen Matterhorn-Gotthard-Bahn meistens nur für Schneeräum­fahrten eingesetzt.

Obwohl Zahnradbahnen sowie Adhäsionsbahnen umweltfreundliche Verkehrsmittel sind, können gewisse nachteilige Einflüsse kaum vermieden werden. Der Bau der Trasse führt bei allen Landverkehrsmitteln zu baulichen Eingriffen in die Natur. Dank der Möglichkeit der steilen Linienführung kann jedoch ein kurzer Weg gewählt und das Gleis ins Gelände eingepasst werden. Zur Durchquerung von Wäldern ist eine Schneise im Hochwald von etwa zehn Metern Breite notwendig (außerhalb einer schmaleren Schneise ist aber ein Niederwaldstreifen möglich. Niederwald ist ein wertvoller Lebensraum, der seit den 1950er Jahren selten geworden ist). Wildtiere gewöhnen sich an den Bahnbetrieb und lassen sich von den Zügen nicht stören.

Der Energieverbrauch von Zahnradbahnen ist beträchtlich höher als im Adhäsionsbetrieb. Ein 50 Tonnen schwerer Zug benötigt für die Bewältigung des Neigungswiderstands auf 250 ‰ Steigung rund 30 kWh/km. Ein Teil davon kann allerdings bei talfahrenden Zügen durch die elektrische Rekuperationsbremse zurückgewonnen werden. Elektrische Antriebe führen zu höheren Erstellungskosten als mit Diesellokomotiven betriebene Bahnen. Sie haben aber einen besseren Wirkungsgrad, sind lokal abgasfrei und produzieren weniger Lärm.

Wie alle beweglichen Verzahnungen benötigt auch die einer Zahnradbahn eine Schmierung, typischerweise durch Fett. Dies ist eine Verbrauchsschmierung, folglich bleibt auf der Zahnstange Schmierstoff zurück. Die benötigte Schmiermittelmenge hängt stark von der Witterung ab und ist bei einem Schneesturm am höchsten. Schmiermittel kann z. B. durch Niederschläge ins Erdreich gespült werden. Um Umweltschäden zu vermeiden, darf folglich kein gewöhnliches Maschinenfett (Mineralölprodukt) verwendet werden, sondern nur vergleichsweise teure – und weniger temperaturbeständige – pflanzliche oder tierische Fette.

Eingriff des Zahnrads in die Zahnstange einer Zahnradbahn
3) theoretischer Kopfkreis der des Zahnrades (bezüglich Platzanforderung etwas größer)
4) theoretische Kopflinie der Zahnstange (bezüglich Platzanforderung etwas höher)

Bei der Unterscheidung zwischen verschiedenen technischen Lösungen spricht man von verschiedenen Zahnstangensystemen. Nur die Zahnstangen unterscheiden sich deutlich, während die Zahnräder alle ähnlich sind.

Zahnstangensysteme

Zahnstangensysteme Riggenbach, Strub, Abt (mit drei „Lamellen“) und Locher

Die vier weltweit bekanntesten Zahnstangensysteme tragen den Namen ihres jeweiligen Erfinders, die alle Schweizer waren:

1. System Riggenbach: Leiterzahnstange (Rundbolzen zwischen zwei Profilstangen),
2. System Strub: Zahnstange („Zahnschiene“),
3. System Abt: 2 oder 3 parallele Zahnstangen („Lamellen“),
4. System Locher: auf der Seite liegende Zahnstange mit gegenüber liegender Verzahnung.

Ihre Lösungen haben sich alle von Anfang an bewährt. Sie wurden von anderen Konstrukteuren oft variiert, aber keine von ihnen musste im Laufe der Zeit grundlegend verändert werden (die Variation betraf i. d. R. nur die Schiene und die Verbindung der Zähne mit ihr).

Leiterzahnstangen

  • System Riggenbach
tiefliegende Riggenbach-Zahnstangen in einer Weiche: alle Zwischenschienen- (grün) und Zahnschienenstücke (rot) werden gleichzeitig geschwenkt (gemeinsamer Stellantrieb)
System Riggenbach
Die Zahnstange von Niklaus Riggenbach wurde 1863 in Frankreich patentiert. Zwischen zwei U-förmigen Profilen sind die Zähne als Sprossen eingesetzt. Ursprünglich waren sie genietet, heute werden sie geschweißt. Diese Bauart zeichnet sich aus durch trapezförmige Zähne, was Evolventenverzahnung und damit eine konstante Kraftübertragung ermöglicht. Untersuchungen zeigten, dass die eingeführte Zahnform optimal war. Deren Flankenwinkel wurden auch für die späteren Zahnstangenbauarten übernommen. Die Riggenbach-Zahnstange ist wegen ihrer massiven Konstruktionsweise robust und lässt sich mit einfachen Mitteln fertigen. Sie erreichte die zweitgrößte Verbreitung aller Systeme.
Bei den 1871 bis 1875 in Betrieb genommenen Bahnen auf die Rigi ragen die Zahnräder unter die Schienenoberkante. Bei der 1875 eröffneten Rorschach-Heiden-Bergbahn (RHB) befindet sich der Zahnrad-Kopfkreis über der Schienenoberkante, so dass die Triebfahrzeuge über konventionelle Weichen hinweg in den Bahnhof Rorschach einfahren können.
Da sich die Leiterzahnstange wegen der erforderlichen Längenänderung der beiden seitlichen U-Profile nachträglich nicht biegen lässt, müssen die Zahnstangenabschnitte genau für den jeweils benötigten Radius hergestellt werden. Eine Zahnstangenstrecke mit Riggenbach-Leiterzahnstangen wird deshalb so geplant, dass sie mit möglichst wenigen Grundelementen erstellt werden kann. Auf den insgesamt 9,3 km langen Zahnstangenabschnitten der Brünigbahn beispielsweise gibt es deswegen nur Bögen mit einem Radius von 120 Metern.
Der Einbau von Riggenbach-Zahnstangen in Weichen erfordert Sonderkonstruktionen. Im Bereich der Zungenvorrichtung laufen die beiden U-Profile auseinander, die Sprossen werden dafür entsprechend verlängert. Bei ausreichend Abstand spaltet sich die Zahnstange dann in zwei Stränge auf. Hochliegende Zahnstangen werden über die Schienen geführt. Der die jeweils zu befahrende Zwischenschiene kreuzende Zahnstangenabschnitt wird seitlich wegedreht. Bei tiefliegenden Zahnstangen werden die Zwischenschienen gemeinsam mit den Zahnstangen verschoben, Anfänglich wurden Schiebebühnen verwendet, während heute die Riggenbach-Zahnstange innerhalb einer konventionellen Weiche u. a. durch eine biegbare Zahnstange ersetzt wird (siehe Abschnitt Weichen und andere Gleisverbindungen).
Riggenbach-Zahnstangen werden auf Stahlsätteln gelagert oder direkt auf den Schwellen befestigt. Bei Verwendung der relativ schmalen Sättel wird der Schnee auch an diesen Stellen nach unten weggedrückt und nicht zwischen den U-Profilen verdichtet.

Daneben gibt es verschiedene abgeänderte Arten:

  • System Riggenbach-PauliArnold Pauli
Die von der Maschinenfabrik Bern (später Von Roll) verbesserte Zahnstange ermöglicht kleinere Kurvenradien. Die „Zähne“ (Bolzen) liegen höher, die Zahnräder tauchen weniger tief zwischen die beiden seitlichen U-Profile ein.
Die Riggenbach-Pauli-Zahnstange wurde erstmals 1893 bei der Wengernalpbahn und der Schynige Platte-Bahn angewendet.


  • Systeme Riggenbach-Klose und Bissinger-KloseAdolf Klose
Damit sich die Bolzen mit Zahnprofil nicht verdrehen können, liegen sie mit ihrer ebenen Unterseite auf einer ebenfalls horizontal zwischen den beiden Stangen eingefügten Rippe auf.
Leiterzahnstange (Riggenbach-Sonderkonstruktion, rechts) für Bahnübergänge
Dieses etwas aufwendigere System wurde als Zahnstange Riggenbach-Klose nur für die Appenzeller Straßenbahn St. Gallen–Gais–Appenzell und auf der Strecke FreudenstadtBaiersbronn der Murgtalbahn und als System Bissinger-Klose bei der Höllentalbahn und der Zahnradbahn Honau-Lichtenstein verwendet.
  • System Riggenbach: Sonderkonstruktion für Bahnübergänge
Bei der Sanierung eines Teilstücks mit Strub-Zahnstange (s. u.) baute die St. Gallen-Gais-Appenzell-Altstätten-Bahn im Jahr 1981 für zwei Bahnübergänge eine Sonderkonstruktion einer Riggenbach-Zahnstange ohne Wangenüberhöhung (siehe auch Bild links im Abschnitt Zahnstangensysteme).
  • System Riggenbach: Panamakanal
Bei den Treidelbahn am Ufer des Panamakanals werden zur Überwindung der Höhenunterschiede an den Schleusen spezielle Zahnstangen verwendet, die ebenso auf dem System Riggenbach beruhen.
  • System MorganEdmund C. Morgan
System Marsh: Bolzen zw. L-Profilen
Morgan entwickelte ein mit der Riggenbach-Zahnstange verwandtes System, das die Zahnstange als dritte Schiene zur Stromversorgung der elektrischen Lokomotiven verwendete. Das System wurde in den USA in Bergwerken und bei der Chicago Tunnel Company eingesetzt.

Das System besteht aus einer Leiterzahnstange mit Zähnen aus Rundprofil zwischen zwei Stangen mit L-Profil (U-Profil bei Riggenbach). Es wird bei der ab 1866 gebauten und 1869 fertiggestellten Mount Washington Cog Railway eingesetzt und wurde auch für die Steinbruchbahn in Ostermundigen bei Bern verwendet. Im Gegensatz zu Riggenbach verzichtete Marsh weitgehend auf die Vermarktung seines Systems.
Bei der 1871 eröffneten Werkbahn Ostermundigen wurden die Zahnstangen so hoch verlegt, dass sich der Kopfkreis der Zahnräder so weit über der Schienenoberkante befand, dass die Lokomotiven die Regelweichen im Bahnhof Ostermundigen befahren konnten.

Zahnschienen

System Strub
Bremse an Strub-Zahnschiene
Neue Strub-Zahnstange mit deutlich erkennbarem Schienenprofil
Die Strub’sche Breitfußschiene mit Evolventenverzahnung ist das jüngste der drei Systeme mit nach oben zeigenden Zähnen (Riggenbach, Strub und Abt). Die erste Anwendung war die Jungfraubahn im Berner Oberland. Die seitdem gebauten Zahnradstrecken verwendeten vorwiegend nur noch diese Zahnstange. Ihre Verbreitung blieb aber gering, weil danach kaum noch neue Zahnradstrecken gebaut wurden.
Die Zähne sind in eine der Keilkopfschiene ähnlichen Schiene eingefräst. Die Herstellung der Strub-Zahnstangen ist teuer, ihre Verlegung aber einfach. Sie werden wie Fahrschienen nach der Oberbauform K mit Rippenplatten auf den Schwellen befestigt (gleiches Befestigungsmaterial für Fahr- und Zahnschienen), sie können lückenlos verschweißt werden und im Unterhalt sind sie anspruchslos.
Auf dem Meterspurnetz der Appenzeller Bahnen wurden Zahnstangen vom System Strub mit den gleichen Zahnrädern wie die Riggenbachsche Leiterzahnstangen befahren, weil die Teilung und Höhenlage beider Zahnstangen identisch war.
Durch Haken, die um den Schienenkopf herumgreifen, soll bei besonders steilen Abschnitten ein Aufklettern verhindert werden, d. h. die Lokomotive oder ein Triebwagen kann durch die an den Zähnen auftretenden Kräfte nicht aus dem Gleis gehoben werden. Die Erfahrungen mit diesen Sicherheitszangen waren nicht eindeutig. Die Jungfraubahn war die einzige Zahnradbahn, bei der die Zahnstange ursprünglich auch Teil einer schleifenden Zangenbremse war. Wegen der kleinen Berührungsfläche an der Schiene war die Abnutzung zu groß, so dass diese Anwendung aufgegeben wurde. Die Zangenbremse wurde nur noch als Festhaltebremse für Güterwagen benutzt.

Lamellenzahnstangen

System Abt mit Zweilamellenzahnstange
System Abt auf Strecke und in klassischer Weiche
System Abt mit Drei­lamellen­zahn­stange
Als Weiterentwicklung zum System Riggenbach wurden zwei oder drei mit nach oben zeigenden Zähnen versehene Zahnstangen („Lamellen“) nebeneinander eingebaut. Die relativ schmalen Stangen sind zur Anpassung an beliebige Bogenradien genügend biegbar. Durch die Vervielfältigung der Stangen blieb die Kontaktfläche zwischen Zahnrad und Zahnstangen ausreichend groß. Die Breite der Lamellen hängt vom größten auftretenden Zahndruck ab, ihr Abstand beträgt mehrheitlich 32–40 mm. Als Einziger verwendete Abt eine Zahnteilung von 120 mm anstatt der üblichen 100 mm.
Die Abt’sche Lösung sollte zudem die bei der Rigibahn entstandenen Probleme mit Teilungsfehlern an den Zahnstangenstößen vermeiden, aber auch preisgünstiger als die Riggenbach-Zahnstange sein.
Diese Mehrlamellenbauart erreichte weltweit die größte Verbreitung. Die Anwendung der dreilamelligen Zahnstange blieb aber in Europa auf die seinerzeitige Harzbahn und die Bahnstrecke Caransebeș–Bouțari–Subcetate in Rumänien beschränkt. In Übersee kommt das dreilamellige Abt-System auf der Strecke Santos–Jundiaí und der Ikawa-Linie sowie früher bei der Bolanbahn, der Transandenbahn und der Bahn über den Usui-Pass zum Einsatz.
Die Lamellen ruhen auf Gusssätteln, die mit den Schwellen verschraubt sind. Sie sind um die Hälfte beziehungsweise einem Drittel ihrer Länge gegeneinander verschoben, dass die Stöße nicht auf gleicher Höhe liegen. Besonderer Vorteil bei Verwendung mehrerer Lamellen ist die ruhige, stoßfreie und betriebssichere Kraftübertragung durch die um einen halben bzw. drittel Zahn versetzte Teilung der Lamellen; dabei ist allerdings eine Torsionsfederung der Triebzahnräder-Scheiben gegeneinander erforderlich, um eine annähernd gleichmäßige Aufteilung des Zahndrucks auf die Lamellen zu erreichen. Die Zahnstangeneinfahrten mit gefederter Spitze und kleineren Zähnen waren von Anfang an Teil des Systems. Es gibt für diese Zahnstange keine Einrichtung, um Fahrzeuge gegen Aufklettern zu sichern. In Weichenbereichen oder in flachen Abschnitten wird zum Teil nur eine Lamelle eingebaut. Vorteilhaft ist, dass in Zahnstangenweichen beim System Abt in der Regel keine beweglichen Zwischenschienen erforderlich sind. Die Lamellen werden im Kreuzungsbereich nach beiden Seiten aus dem Durchlaufbereich der Räder herausgeschwenkt.
Teilweiser Ersatz alter Strub-Zahnstangen (rechts) durch solche des Systems Von Roll (links) auf der Strecke St. Gallen–Gais–Appenzell
Das System wurde insbesondere für den durchgehenden Betrieb auf Strecken mit Zahnstangen- und Adhäsionsabschnitten entwickelt, die Zahnräder liegen generell oberhalb der Schienenoberkante. Die erste Anwendung war die zwischen 1880 und 1886 gebaute Harzbahn von Blankenburg nach Tanne der Halberstadt-Blankenburger Eisenbahn.
Übergang von einer Riggenbach-(links) zu einer Von-Roll-Zahnstange (rechts). Teilweiser Ersatz alter Riggenbach-Zahnstangen durch solche des Systems Von Roll bei der Schynige Platte-Bahn
Die von der Firma Von Roll (heute Tensol) entwickelte Zahnstange ist nur dem Namen nach eine Lamellenzahnstange, nämlich eine einlamellige. Sie hat dieselbe Zahnteilung wie die Riggenbach'sche und die Strub'sche Zahnstange. Von letzterer unterscheidet sie sich in der Grundform: einfaches Breitflach-Profil anstatt einer Keilkopfschiene ähnliches Profil. Diese Zahnstange kommt in erster Linie bei Neubauten sowie als preisgünstiger Ersatz alter Zahnstangen nach den Systemen Riggenbach oder Strub zur Anwendung. Sie ist zwar dicker (30–80 mm, je nach Zahndruck) als eine der Lamellen nach Abt, doch ihre Biegsamkeit ist ausreichend, um flexibler als die Originale nach Riggenbach oder Strub anwendbar zu sein. Sie kann auch durchgehend verschweißt werden. Zur Befestigung auf den Schwellen dienen besondere Profilstahl-Sättel.

Zahnstangen für waagrechten Eingriff zweier Zahnräder

Gleiswender mit Zahnstangen­system Locher während des Wendens; Nähe Bergstationen der Pilatus-Bahn
System Locher
Zwei gegenüber liegende Zahnräder greifen von den Seiten aus in die fischgrätenartige Zahnstange ein. Die Zahnteilung beträgt 85,7 mm. Das Herausdrücken der Zahnräder aus der Zahnstange („Aufklettern“) wird durch die entgegengesetzte Anordnung der beiden Zahnpaarungen kompensiert.
Je ein Ring auf der Unterseite der Zahnräder dient zur horizontalen Führung der Fahrzeuge (dieser Ring wirkt radial gegen den Unterbau der Zahnstange) und ist eine zusätzliche Maßnahme gegen Trennung der Verzahnung in Breitenrichtung (Hochsteigen des Triebwagens; Spurkranz wirkt axial von unten gegen eine schmale Zusatzschiene am Unterbau).
Das System Locher ermöglicht als einziges der verwendeten Zahnstangensysteme die Überwindung von wesentlich mehr als 300 ‰ Steigung, weil es das Aufsteigen aus der Zahnstange verhindert. Es wurde bislang nur bei der Pilatusbahn verwendet. Eine weitere Verwendung hat die Locher-Zahnstange wegen der großen Kosten nicht gefunden (nur ähnliches System am Schiffshebewerk am Krasnojarsker Stausee).
Gleisverbindungen verlangen Schiebebühnen oder Gleiswender, da Weichen nicht ausführbar sind. Für Mischbetriebsstrecken (sowohl Zahnstangen-, als auch Adhäsionsantrieb) war es nicht vorgesehen.
  • System PeterH. H. Peter
Die Fischgräten-Zahnstange Peter besteht wie die von Strub aus einem schienenartig geformten Träger, in dessen Kopf beidseits waagrechte Zähne ausgefräst werden. Die Zahnstange ist einfacher herzustellen als die von Locher. Sie war für die Karlsbad-Dreikreuzberg-Bahn mit 500 ‰ Steigung vorgesehen, deren Bau wegen des Ausbruchs des Ersten Weltkrieges eingestellt wurde.

Andere Bauarten

Das Walzenradsystem sollte bei der Wädenswil-Einsiedeln-Bahn Verwendung finden, kam auf Grund eines Unfalles bei einer Probefahrt am 30. November 1876 aber nicht in den kommerziellen Betrieb.

  • System FellJohn Barraclough Fell
Das System Fell ist keine eigentliche Zahnradbahn, sondern ein Mittelschienen-Reibradantrieb durch liegende Reibräder auf eine in der Gleismitte erhöht liegende dritte Schiene.

Anordnung des Zahnstangensystems

Bahnübergang mit ab­senk­barer Zahn­stan­ge bei der DFB in Ober­wald
Warnschild der AB für Straßen­benutzer
Überweg der Appenzeller Bah­nen (AB) mit hochliegender Zahn­stange
Eingedecktes Gleis der Zahnradbahn Stuttgart mit tiefliegender Zahnstange

Lage der Zahnstangen im Gleis

Die Zahnstange wird immer in der Gleismitte angeordnet und mittels üblichen Schienenbefestigungsmitteln auf den Bahnschwellen befestigt. Sie liegt entweder in Höhe der Schienenoberkanten der Fahrschienen oder darunter, oder ihre Zähne überragen die Schienenoberkante (SOK).

Tiefliegende Zahnstangen sind günstig für Bahnübergänge, da keine Höhendifferenzen im Straßenplanum auftreten, und die entstehenden Rillen in der Straße nicht breiter als bei Schienenrillen sind. Der Weichenbau ist aber aufwändig, weil tiefliegende Zahnstangen für den Durchgang der unter Schienenoberkante ragenden Zahnräder bewegliche Zwischenschienen erfordern. Wegen der ebenfalls tiefliegenden Zahnräder können entsprechende Fahrzeuge andere Gleise nicht kreuzen und Regelweichen nicht befahren.

Hochliegende Zahnstangen stören die Überfahrt der Straßenfahrzeuge (Bodenwelle). Eine aufwändige Lösung ist das zeitweise Versenken der Zahnstange im Überwegbereich. Eine besonders hohe Lage weisen die Zahnstangen der Strecke Martigny–Châtelard (Schweiz) auf, weil die anschließende, mit Adhäsionsantrieb befahrene Strecke bis nach Saint-Gervais (Frankreich) in Gleismitte angeordnete Bremsschienen des Systems Fell aufwies. Damit ein Wagendurchlauf auf der Gesamtstrecke möglich wurde, liegt der Teilkreis der Zahnstange 123 mm über Schienenoberkante. Ein Vorteil der hochliegende Zahnstangen ist der weniger aufwändige Weichenbau: Die Zwischenschienen sind durchgehend, weil sich die Zahnstangen darüber einschwenken lassen. Wegen der ebenfalls hochliegenden Zahnräder können entsprechende Fahrzeuge andere Gleise kreuzen und Regelweichen befahren.

Zahnstangenstöße können auf neuzeitlichem, schwerem Oberbau wie die Fahrschienen lückenlos verschweißt werden. Die einzelnen Lamellen von Abt-Zahnstangen haben in Bögen nicht die gleiche Länge. Zum Längenausgleich wurden bisher vergleichsweise kurze Lamellen mit in den beiden Lamellenzügen verschieden breiten Stoßfugen (und damit verbundenen Teilungsfehlern) verwendet. Heute wird in Bögen eine der beiden Zahnstangenlamellen mit veränderter Teilung ausgeführt.

Exzentri­sche Zahnrad-Höhenverstellung: Trieb-/Bremszahnrad (schwarz),
Wälzlager-Rollen (blau),
exzentr. Hohlwelle (grün),
Exzenterscheiben (rot),
Radsatzwelle (dunkelrot)
Montagetoleranz für die Höhenlage der Zahnstange sowie höchste und tiefste Lage des Teilkreises der eingreifenden Zahnräder

Runde Zahnköpfe erleichtern das Einfahren in die Zahnstange und verhindern das Aufklettern bei Teilungsfehlern, wie die Erfahrungen der Rigibahn schon sehr früh zeigten.

Eingriff der Zahnräder in die Zahnstange

Die Toleranz für die Höhenlage der Zahnstange beträgt +2 mm, die für den Höhenunterschied an den Zahnstangenstößen ±1 mm. Die höchste Lage der Trieb- und Bremszahnräder ergibt sich bei neuen Laufrädern oder Radreifen auf einem Gleis mit neuen Fahrschienen. Bei ihrer tiefsten Lage (größte Laufradabnützung und abgefahrene Schienenköpfe) dürfen kein Verklemmen in der Zahnstange und keine Berührung zwischen Zahnkopf und Zahngrund auftreten.

Laufräder nutzen sich während des Betriebs ab, wodurch sie im Durchmesser kleiner werden. Bei gemischten Betrieb (Adhäsions- und Zahnradantrieb) ist die Abnutzung wegen der relativ großen Laufleistungen groß. Trieb- und Bremszahnräder hingegen verschleißen zwar an ihren Zahnflanken, aber der für den Eingriff maßgebliche Teilkreisdurchmesser ändert sich nicht. Bei Adhäsions- und Zahnradantrieb auf der gleichen Radsatzwelle reduziert sich der vom Radsatz bei einer Umdrehung zurückgelegte Weg, während der vom Triebzahnrad zurückgelegte Weg gleich bleibt. Weil bei Drehgestell-Triebfahrzeugen oder neueren Rahmenlokomotiven die Trieb- und Bremszahnräder fest auf der Triebachse aufgepresst und die Räder lose auf der Achse oder auf einer Hohlwelle gelagert sind, ist nur eine geringe Radreifenabnutzung zulässig (siehe auch Abschnitte Elektrische und dieselelektrische Triebfahrzeuge und Elektrische und dieselbetriebene Triebfahrzeuge).

Bei den mit getrennten Antrieben ausgestatteten ABeh 150 und ABeh 160/161 der Zentralbahn ist die Einschränkung der geringen Radreifenabnutzung hinfällig geworden. Bei den in den Jahren 2012 und 2016 abgelieferten Gelenktriebwagen kommt ein neu entwickelter Zahnradantrieb mit exzentrischer Höhenverstellung zum Einsatz, der konstruktiv einem üblichen Zahnradantrieb mit Tatzlagerung entspricht, wie er von reinen Zahnradbahnen bekannt ist. Die Trieb- beziehungsweise Bremszahnräder stützen sich nicht direkt auf der Radsatzwelle ab, sondern auf einer zusätzlich eingefügten, nicht umlaufenden Hohlwelle, die sich auf der Radsatzwelle über Exzenterscheiben abstützt. Durch Drehen an den Exzenterscheiben lässt sich der Zahneingriff auf einfache Weise dem Radverschleiß entsprechend anpassen.

SIG-Drehgestell Typ Schelling mit Bremszahnrad eines Wagens der Appenzeller Bahnen

Bei Dampflokomotiven mit dem Antriebssystem Winterthur sind der Adhäsions- und der Zahnradantrieb im gemeinsamen Rahmen gelagert. Das erlaubt, bei abnehmender Radreifendicke die Tiefe des Zahneingriffs durch Anziehen der Tragfedern nachzustellen.

Standard-Eisenbahnwagen, die regelmäßig auf Zahnradstrecken mitgeführt werden sollen, benötigen wegen ihrer größeren Masse in der Regel ein Bremszahnrad, das in einem der Drehgestelle eingebaut ist. Dem Radverschleiß entsprechend wird die Höhe des Bremszahnrads nachjustiert.

Wagen von gemischten Adhäsions- und Zahnradbahnen können mit einer Adhäsions- und einer verzögert wirkenden Zahnradbremse, einer sogenannten Nachbremse, ausgerüstet sein. Bei den auf der 246 ‰ steilen Zahnstangenstrecke nach Engelberg verkehrenden Wagen waren beide Drehgestelle mit einem Bremszahnrad ausgestattet, nachdem sich die Bremsen der 1964 beschafften sehr leichten Personenwagen mit nur einem Bremszahnrad nicht bewährt hatten. Wagen, die auch auf dem Abschnitt Giswil–Meiringen der Brünigbahn und auf den Strecken der Berner-Oberland-Bahn mit Neigungen bis 120 ‰ einsetzbar sein sollten, wurden zur Vermeidung von Überbremsungen auf diesen Abschnitten mit einer Umstellvorrichtung ausgerüstet.

Zahnstangeneinfahrt

Zahnstangeneinfahrt System Abt auf Abt-Zahnstange (zwei Lamellen), Radlenker, Furka-Bergstrecke

Bei der Einfahrt in die Zahnstange müssen die Trieb- und Bremszahnräder mit der Zahnstange synchronisiert und konphas gemacht werden. Die Drehzahl der Zahnräder muss der Fahrgeschwindigkeit angepasst werden (Synchronisation: Umfangsgeschwindigkeit der Zahnradteilkreise gleich Fahrgeschwindigkeit), und die Radzähne müssen Zahnlücken in der Stange treffen (mit ihnen konphas sein). Das Anpassen der Drehzahl erübrigt sich, wenn der Zahnradantrieb mit dem Laufradantrieb gekuppelt ist. In diesen Fällen müssen beim Konphasmachen der beiden Zahnreihen die Laufräder geringfügig auf den Schienen durchrutschen.

Die Einfahrt von einer Adhäsionsstrecke auf die Zahnstange erfolgt bei reduzierter Geschwindigkeit (i. d. R. ≤ 10 km/h). Bei der Ausfahrt aus dem Zahnstangen- in einen Adhäsionsabschnitt muss die Geschwindigkeit nicht reduziert werden.

Es gibt im Wesentlichen zwei Einfahrsysteme, die bei allen Zahnstangensystemen gleichermaßen anwendbar sind. Das zweite (neuere) System ist eine Verbesserung des ersten (älteren) Systems.

System Abt

Bis vor wenigen Jahren wurden die Zahnstangeneinfahrten noch nach den alten Plänen Roman Abts ausgeführt.

Sie bestehen aus einem vor der festen Zahnstange eingebauten, an seiner Spitze (früher an beiden Enden) gefedert gelagerten Zahnstangenstück. Die Höhe der Zähne nimmt von anfänglich fast Null kontinuierlich bis am Ende auf Norm-Höhe zu. Kontinuierlich wächst auch die Zahnteilung von Übermaß am Anfang auf Normmaß am Ende. Diese Zähnegeometrie dient vor allem dem Konphasmachen. Zwischen die verkürzten Stangen-Zähne greift zunächst nur ein Rad-Zahn ein, sodass dieser ohne durch einen weiteren Rad-Zahn daran gehindert zu werden, die Mittenlage in der kleiner und höher werdenden Stangen-Zahnlücke einzunehmen kann. Wegen der anfänglich größeren Zahnteilung ist die Wahrscheinlichkeit, eine Zahnlücke zu treffen größer. Sollte ein auf einen verkürzten und angespitzten Stangenzahn treffender Radzahn nicht in eine Lücke wegrutschen und es zu einem Aufsteigen kommen, verhindern zwei relativ hohe und lange Radlenker zunächst das Entgleisen. Bis zum Ende der Radlenker muss die Verzahnung allerdings wieder eingegriffen haben.

  • Zahnstangeneinfahrten: System Abt
  • Zahnstangeneinfahrt auf Riggenbach-Zahnstange, gefedert eingebautes Zahnstangenstück, keine Radlenker, Bahnhof Heiden der Appenzeller Bahnen

  • Zahnstangeneinfahrt auf Abt-Zahnstange (zwei Lamellen), keine Radlenker, Bosnisch-Herzegowi­nischen Staatsbahnen
    Eisen­bahn­museum Ljubljana

  • Ausschnitt von linkem Bild (vor zweiter Stangen-Laferstelle): Zähne-Abnutzung durch die Bremszahnräder, die bei Einfahrt aufprallen, um auf Ein­fahrdrehzahl beschleunigt zu werden

  • Zahnstangeneinfahrt auf Von-Roll-Zahnstange (auf der Strecke: Strub-), Rad­lenker, Bahnstrecke Altstätten–Gais der Appenzeller Bahnen

  • Ungleich abgenutzte Zähne der Zahnstangen­einfahrt bei der Halte­stelle Stoss der Appenzeller Bahnen
    (andere Einfahrt als im Bild links)

System Marfurt

Zahnstangeneinfahrt System Marfurt der Matterhorn-Gotthard-Bahn
1) Adhäsionsabschnitt
2) Zahnstangenabschnitt
3) Beschleunigungselement
4) Synchronisierlamelle
5) gefederte Einfahrlamelle
6) Zahnstangenfederung
7) Radlenker

Die moderne Zahnstangeneinfahrt nach Marfurt (als System Marfurt oder System Brünig bezeichnet), funktioniert besser als die bisherige nach Abt. Sie besteht aus drei Teilen für je eine Teilaufgabe:

  • Beschleunigungselement: ein mit Gummi belegter Balken, auf dem die stillstehenden Bremszahnräder der nicht angetriebenen Wagen durch Reibkontakt in Drehung versetzt werden,
  • Synchronisierlamelle: eine Zahnstange wie beim System Abt, auf der die Zahnräder mit der Zahnstange synchronisiert werden,
  • Einfahrlamelle: eine sich bei Auffahrt der Zahnräder etwas in Fahrtgegenrichtung bewegende Zahnstange.

Die wesentliche Neuerung ist die Einfahrlamelle. Ihre kleine Rückwärtsbewegung bewirkt, dass je ein Zahn der Lamelle und des Zahnrades gegeneinander bewegt werden, wodurch deren richtige (konphase) gegenseitige Lage herstellt wird. Die Lamelle steht auf zwei schrägen Hebeln. In der Grundstellung ist ihr vorderes Ende angehoben, das hintere gesenkt, und sie stößt hinten mit geminderter Zahnteilung an die fest verlegte Zahnstange. Das auffahrende Zahnrad drückt das vordere Ende nach unten und in Fahrtgegenrichtung (nach vorn). Das hintere Ende wird in die richtige Höhe gehoben. Die Vorwärtsbewegung bewirkt auch, dass sich hinten wieder die richtige Zahnteilung einstellt. Die Grundstellung wird durch die Kraft einer Feder eingenommen. Das Hin- und Herwippen der Einfahrlamelle wird hydraulisch gedämpft (Vermeiden von Schwingungen).

Das System Marfurt erlaubt eine sanftere Einfahrt mit höherer Geschwindigkeit (bis 30 km/h) und dank der nahezu vollständigen Vermeidung von Einfahrgeräuschen eine deutliche Lärmreduktion. Die Abnutzung ist geringer, die Verschleißteile sind definiert und leicht zu wechseln.

  • Zahnstangeneinfahrt: System Marfurt bei den Appenzeller Bahnen (AB) im Güterbahnhof St. Gallen
  • Zahnstangeneinfahrt, von vorn nach hinten: Beschleunigungselement, Synchronisierlamelle, Einfahrlamelle, Strub-Zahnstange

  • oben: Synchronisierlamelle
    unten: Einfahrlamelle mit hydraulischer Dämpfung (links, zweifach)
    Einfahrt von rechts

  • Einfahr­lamelle aus der Sicht des Trieb­fahrzeug­führers
    Lamelle auf zwei Hebeln gelagert,
    zwei Bewegungsdämpfer

Zahnstangeneinfahrt mit Beschilderung der Wendelsteinbahn in Bayern beim Bahnhof Aipl

Signalisation

Zahnstangeneinfahrt an der Strecke Podbrezová–Tisovec in der Slowakei

Zahnstangenabschnitt werden in der Schweiz an der Strecke wie folgt signalisiert:

Bezeichnung Bedeutung Beziehung zu andern Signalen Bild
Deutschschweiz
Bild
Romandie
Vorsignal für Zahn­stangen­abschnitt Ab dem Anfangs­signal gilt die signalisierte Höchst­geschwindigkeit. Das Vorsignal steht etwa 150 m vor dem Anfangssignal.
Anfangssignal für Zahnstangen­abschnitt (tronçon à crémaillère) Bei diesem Signal befindet sich die Einfahrt in die Zahnstange. Bei der Einfahrt in die Zahnstange gilt bis zum Passieren des letzten Wagens die signalisierte Höchst­geschwindigkeit. Es kann ein Vorsignal voraus­gehen und es folgt ein Endsignal.
Endsignal (signal final) für Zahnstangen­abschnitt Bei diesem Signal befindet sich das Ende der Zahnstange. Es geht ein Anfangs­signal voraus.

Weichen und andere Gleisverbindungen

Schiebebühnen, Drehscheiben und Gleiswender

Zur Zeit der ersten Zahnradbahnen war die Weiche bei Schienenbahnen längst Stand der Technik. Weichen für Zahnradbahnen, in denen sich die Zahnstangenstränge mit den Innenschienen kreuzen, mussten erst entwickelt werden, weshalb zunächst vorwiegend Schiebebühnen als Gleisverbindungen benutzt wurden, so auch bei der ältesten Zahnradbergbahn am Mount Washington und bei der Arth-Rigi-Bahn.

Schiebebühnen oder Drehscheiben gibt es noch heute in Bahnhof- und Depot­bereichen der Zahnradbahnen.

  • Schiebebühne mit gebogenen Gleis­abschnitten anstelle einer Weiche bei der ältesten Zahnrad-Bergbahn, der Mount Washington Cog Railway.

  • Schiebebühne der Pilatusbahn in der Kreuzungsstation Ämsigen; das System Locher ermöglicht keine Weichen.

  • Drehscheibe in der Talstation der Vitznau-Rigi-Bahn

  • Anstelle von Schiebebühnen verwendet die Pilatusbahn auch Gleiswender wie hier im Bild.

Zungenweichen

Plan der 1875 von Riggenbach erbauten Zahnstangenweiche
Durchgehend mit Riggenbach-Zahn­stange versehene Weiche der Rorschach-Heiden-Bahn
Auffahrbare Zahnstangenweiche SystemRiggenbach bei der Schynige-Platte-Bahn. Der führende Radsatz eines auffahrenden Fahrzeuges drückt das Druckstück vor dem Herzstück in die andere Lage und stellt damit die Weiche mit den beweglichen Zahn­stangenlamellen um.
Riggenbach-Weiche mit tief­liegender Zahnstange und unterbrochenen Zwischenschienen bei der Drachenfels­bahn

Zahnstangenweichen sind mit beweglichen Zahnstangenelementen ausgerüstet, damit die Zahnstangen des einen Strangs die Schienen des andern Strangs kreuzen können. Weil damit ein ununterbrochener Zahnradeingriff gewährleistet ist, können sie auch auf geneigten Strecken eingebaut werden. Bei Bahnen mit gemischtem Antrieb befinden sich die Weichen oft auf den Adhäsionsabschnitten, weil Zahnstangenweichen aufwendiger und teurer als gewöhnliche Weichen sind. Andererseits muss bei Kreuzungsbahnhöfen mit durchgehenden Zahnstangen wie in Tschamut-Selva auf der Oberalpstrecke die Geschwindigkeit nicht reduziert werden, weil keine Zahnstangeneinfahrt nötig ist.

Der Vorteil von Zungenweichen mit Zahnstange gegenüber klassischen Schleppweichen mit verschiebbarem Gleisrost sind die nur geringen temperaturbedingten Längenänderungen der kurzen beweglichen Zahnstangenteile. Nennenswerte Teilungsfehler können durch Temperaturänderungen nicht auftreten. Zahnstangenweichen werden aufgrund der geringen Geschwindigkeiten mit vergleichsweise kleinen Zweiggleisradien gebaut, mehrere Verschlüsse im Zungenbereich oder bewegliche Herzstückspitzen sind deshalb nicht erforderlich.

1875 baute Riggenbach die erste Zahnstangenweiche auf der Rorschach-Heiden-Bergbahn in Wienacht ein, um eine Zufahrt zum dortigen Sandsteinbruch zu ermöglichen. Innerhalb der Weiche befindet sich statt der Riggenbach-Leiterzahnstange eine einlamellige Zahnstange. Diese Zungenweiche entspricht der für einlamellige Zahnstangenstrecken noch heute verwendeten Bauart, die auch bei Bahnen mit Riggenbach-Zahnstange mehrheitlich eingesetzt wird.

Weiche der Gorner­grat­bahn mit vollem Zahn­stan­gen­quer­schnitt

Bei den Weichen der 1893 eröffneten Wengernalpbahn und Schynige-Platte-Bahn mit 800 mm Spurweite und Riggenbach-Zahnstange war die Zahnstange auf einer Länge von 90 cm unterbrochen. Zur Gewährleistung eines unterbrechungsfreien Eingriffs benötigten die Lokomotiven zwei Triebzahnräder. Heute setzen die beiden Bahnen Weichen mit beweglichen Lamellen ein.

Bereits seit 1890 verwendet die Monte-Generoso-Bahn Zahnstangenweichen des Systems Abt. Deren Konstruktion ist dank der zweilamelligen Zahnstange einfacher, weil innerhalb der Weiche abschnittweise nur eine der beiden Zahnstangenlamellen benutzt wird (siehe Bild im Abschnitt Lamellenzahnstangen). Eine solche Weiche kann aber nur in geringen Steigungen verwendet werden, wo nicht die volle Zugkraft auf die Zahnstange wirkt. Die bei neueren Triebfahrzeugen weicheren Tangentialfedern der Triebzahnräder führen nach einlamelligen Abschnitten zu starkem Verschleiß beim Wiedereingriff in die zweite Lamelle, da der belastete Zahnkranz gegenüber dem unbelasteten verdreht wird. Traditionelle Zahnstangenweichen des Systems Abt sollte deshalb nicht mehr angewendet werden. Sollen Zahnstangenweichen System Abt mit der vollen Antriebs- oder Bremskraft befahren werden, dann erhalten sie für das Durchführen des vollen Zahnstangenquerschnittes bewegliche Zwischenschienen und zusätzlich im Zungenbereich bewegliche Zahnstangen nach dem Schleppweichenprinzip. Beispiele sind die Weichen bei der Gornergratbahn und in der Schöllenenschlucht

Die Berner Oberland-Bahnen rüsteten ihre neuen Zahnstangenweichen mit drei Einzelantrieben aus, um das im Winter störanfällige Gestänge zu vermeiden.

Zahnstangenweichen mit tiefliegenden Zahnstangen oder mit unterbrochenen Zwischenschienen sowie jede Form von Schleppweichen sind nicht auffahrbar. Weil ein Auffahrvorgang immer zur Entgleisung mit insbesondere in starken Neigungen schwerwiegenden Folgen führt, müssen Auffahrvorgänge unbedingt vermieden werden. Beim System Abt und bei hochliegenden Riggenbach-Zahnstangen mit nicht unterbrochenen Zwischenschienen wurden auffahrbare Weichen, die sich schon beim Befahren des Herzstückes auf rein mechanischem Weg in die erforderliche Lage umstellen, realisiert (siehe Bild weiter oben). Eingebaut wurden sie beispielsweise bei der Rochers-de-Naye- und der Schynige-Platte-Bahn.

Federweichen

Federweiche Rigi-VTW 2000 der Rigi-Bahnen
Neuartige Federweichen der Rigi-Bahnen in Arth-Goldau

Seit 1999 setzen die Rigi-Bahnen und seit 2004 die Dolderbahn neu entwickelte Federweichen ein, in welchen das Gleis von der einen Endlage in die andere entlang einer definierten Kurve gebogen wird. Zur Kompensation der temperaturbedingten Längenänderungen über die gesamte Weichenlänge ist die Federweiche so konstruiert, dass die Längendehnungen der Zahnstange und des darunter liegenden Rahmens in entgegengesetzter Richtung wirken. Damit heben sich die beiden Längendehnungen gegenseitig auf, der Zahnabstand an der Stoßstelle bleibt innerhalb der Toleranz und Zahnteilungsfehler werden vermieden.

Die einfache Konstruktion der Federweiche hat – im Gegensatz zur konstruktiv von Adhäsionsweichen abgeleiteten üblichen Zahnstangenweichen – weniger bewegliche Teile mit entsprechend weniger Verschleiß und benötigt keine Weichenheizung. Die Anwendung wäre auch bei Adhäsionsbahnen möglich, z. B. als Doppel- oder Kreuzungsweiche. Nachteilig ist allerdings, dass sie wie alle Schleppweichen nicht auffahrbar sind. Rollt ein Fahrzeug stumpf auf eine derartige Weiche zu, kommt es zwangsläufig zu einer Entgleisung, die in steil abfallendem Gelände fatale Folgen haben kann.

Helixverwindung in der Weiche

Auf Gleisabschnitten mit Steigungen über 40 ‰ ist in Gleisbögen die Helixverwindung zu berücksichtigen (vgl. Abschnitt Gleisverwindung in geneigten Gleisbögen). Weichen stellen diesbezüglich einen Spezialfall dar. Sie müssen sich in einer Ebene befinden, damit sie richtig schließen und sich die Zungen nicht verklemmen. Bei einer Weiche in einer Steigung ist die Verwindung des abzweigenden Strangs somit konstruktionsbedingt unterbunden. Erst nach der letzten durchgehenden Schwelle kann sich das Gleis wieder verwinden.

Liegt eine Weiche in der Steigung mit Weichenanfang talseitig, so ergibt sich allein aus der Geometrie eine Überhöhung der bogenäußeren Schiene des abzweigenden Stranges. Die Überhöhung entspricht in der Tendenz jener, die aus fahrdynamischen Gründen in einen Bogen ohne Weiche eingebaut worden wäre. Wenn der Bogen nach der Weiche endet, kann das Gleis verwunden werden.

Befindet sich dagegen eine Weiche umgekehrt mit dem Weichenfang bergseitig, ist die Überhöhung aus den gleichen geometrischen Gründen auf der bogeninnen Schiene. Das ist aber fahrdynamisch ungünstig, denn die nun negative Überhöhung verstärkt die auf das Fahrzeug wirkenden Fliehkräfte. Eine solche Weiche darf nur mit verringerter Geschwindigkeit im abzweigenden Strang befahren werden. Der Effekt kann mit einem größeren Weichenradius und somit einer geringeren Weichenneigung sowie mit einer Außenbogenweiche reduziert werden. Bei der Außenbogenweiche kann der Fehler auf die beiden Gleisstränge verteilt werden. Auch bei dieser Weichenkonstallation wird das Gleis nach der letzten durchgehenden Schwelle verwunden.

Bei den bei der Pilatusbahn (System Locher) verwendeten Schiebebühnen und Gleiswendern ist die Helixverwindung bedeutungslos, denn die Verwindungen der beiden Gleisstränge sind voneinander unabhängig. Bei anderen Zahnstangensystemen sind solche Gleisverbindungen aus Kostengründen keine Alternative.

Triebfahrzeuge

Im Systemwechselbahnhof Inter­laken Ost treffen zwei meterspurige Strecken mit Zahnstangenabschnitten und unterschiedlichen Stromsystemen aufeinander. Links im Bild ein Zug der Berner-Oberland-Bahn (1500 Volt Gleichspannung), rechts eine Komposition der Zentralbahn (15 kV Wechselspannung).

Auf Zahnradbahnen werden elektrische und dieselbetriebene Triebfahrzeuge sowie auch heute noch Dampflokomotiven eingesetzt. Von den weltweit verkehrenden Zahnradtriebfahrzeugen sind nur etwa 15 % Diesel- und 5 % Dampftriebfahrzeuge.

Bei den bestehenden elektrischen Zahnradbahnen sind folgende drei Stromsysteme im Gebrauch:

Der Bau und Betrieb von Zahnradtriebfahrzeugen sind und waren technisch sehr anspruchsvoll. Im Vergleich zu Adhäsionsbahnen sind Grenzen gesetzt durch:

  • enge Bögen, große Klimaunterschiede und rauer Winterbetrieb,
  • Belastungsgrenzen der Zahnstange und der Zugvorrichtungen,
  • Entgleisungssicherheit des Zuges auf der Talfahrt auch in engen Bögen bei Maximalgefälle.

Wichtigster Hersteller von Zahnradtriebfahrzeugen war seit 1874 die Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik (SLM) in Winterthur. Nach der Auflösung der SLM im Jahr 1998 wurde der Zahnradbahnbereich von Stadler Rail übernommen. Von den weltweit bei bestehenden Zahnradbahnen in Betrieb stehenden Triebfahrzeugen stammen mehr als zwei Drittel von der SLM oder von Stadler. Die Lokomotivfabrik Floridsdorf in Wien besaß die alleinigen Patente des Zahnstangensystems Abt für das Gebiet Österreich-Ungarns. Sie wurde damit neben der weltweit tätigen SLM zur größten Produzentin von Zahnradbahntriebfahrzeugen und lieferte fast alle in der Doppelmonarchie bestellten Zahnradlokomotiven, unter anderem die Maschinen der Erzbergbahn und der Bosnisch-Herzegowinischen Landesbahnen. In Deutschland erwarb sich die Maschinenfabrik Esslingen einen besonderen Ruf durch den Bau von Zahnradlokomotiven. In den USA belieferte Baldwin Locomotive Works in Philadelphia einige amerikanische Auftraggeber.

Die Bauartbezeichnungen der Schweizer Lokomotiven und Triebwagen unterscheiden zwischen reinen und gemischten Zahnradbahnen. Bei reinen Zahnradfahrzeugen kommt das h an erster Stelle nach den Großbuchstaben (z. B. Zahnradtriebwagen Bhe 4/4), bei kombiniertem Adhäsions- und Zahnradantrieb am Schluss (Beh 4/4). Eine H 2/2 ist eine reine Zahnraddampflokomotive, eine HG 2/2 eine kombinierte Adhäsions- und Zahnradlokomotive.

Triebfahrzeuge für reine Zahnradbahnen

Bei den reinen Zahnradbahnen werden die Räder nur für die Abstützung und Führung der Fahrzeuge benützt. Die Fortbewegung der Fahrzeuge erfolgt ausschließlich über die Zahnräder. Solche Zahnradbahnen überwinden mit vertikal eingreifenden Zahnrädern Maximalsteigungen von 250–300 ‰.

Dampflokomotiven

Die Dampflokomotiven der reinen Zahnradbahnen haben ein oder zwei Triebzahnräder und bei nur einem Zahntriebrad meist noch ein Bremszahnrad. Für größere Zugmassen müssen zwei Triebzahnräder angewendet werden, damit der Zahndruck nicht zu hoch wird und um der Gefahr des Aufkletterns des Zahnrads aus der Zahnstange zu begegnen. Solche Lokomotiven wurden z. B. von der Wengernalp-, der Snowdon-, der Schafberg- und der Schneebergbahn beschafft. Eine Lokomotive mit drei Triebzahnrädern ist bei Pike’s Peak Railway zur Anwendung gekommen.

Zahnraddampflokomotiven sind grundsätzlich als Tendermaschinen gebaut, um die Wagenzugmasse möglichst tief zu halten und die Lokomotivmasse für die Sicherung des Zahneingriffs auszunutzen. Für die Ergänzung des Speisewasservorrats wird unterwegs mehr Zeit einberechnet.

Da man in den unterschiedlichen Steigungen Schwankungen des Wasserstands im Kessel befürchtete, wurden der ersten Lokomotiven der Vitznau-Rigi-Bahn mit stehendem Kessel ausgerüstet. Im Betrieb und besonders im Unterhalt bewährten sich diese Kessel nicht, so dass sie nach 12 bis 19 Jahren durch liegende, um etwa 10 % geneigte Kessel ersetzt wurden.

Die marktbeherrschende Stellung der SLM führte zu einer gewissen Standardisierung der Bauarten. Die Bilderreihen illustrieren jeweils die Entwicklung der Zahnradtriebfahrzeuge, wobei bei nicht von der SLM oder Stalder Rail stammenden Fahrzeugen der Hersteller erwähnt ist:

  • Normalspurige H 1/2 der Vitznau-Rigi-Bahn mit einem Triebzahnrad und stehendem Kessel. Die Spurweite verbesserte die Stabilität des ste­henden Kessels. (1870, SCB)

  • H 1/2 der Arth-Rigi-Bahn mit einem Triebzahnrad und liegendem Kessel, geliefert von der Internationalen Gesellschaft für Bergbahnen (1875)

  • Maschine mit einem Trieb­zahnrad T, das mit Blindwelle b1 und Übersetzung von den Zylindern C angetrieben wird. Hintere Laufachse L mit Brems­zahnrad und Bremsscheiben b2

  • Die Dampftriebwagen Bhm 1/2 der Pilatusbahn sind eine Sonder­konstruktion für das Zahn­stangen­system Locher (1886)

  • Die Abt­sche Zahnrad­lokomotive H 2/3 der Monte-Generoso-Bahn mit zwei Triebzahnrädern war eine Original­konstruktion der SLM (1889)

  • Bei Maschinen mit zwei Trieb­zahn­rädern erfolgt der Antrieb über eine einarmige Schwinge R mit tief­liegendem Drehpunkt a

  • Lokomo­tive der Reihe 999.1 der Schaf­berg­bahn mit zwei Trieb­zahn­rä­dern, her­ge­stellt von Krauss in Linz (1893)

Elektrische und dieselelektrische Triebfahrzeuge

Triebdrehgestell (Vitznau-Rigi-Bahn, Bhe 2/4)
1) Motoren
2) Vorgetriebe
3) Getriebe
4) Triebzahnrad
5) Rutschkupplung
6) Bandbremse auf Motorwelle
7) Bandbremse (Klinkenbremse),
mit dem Triebzahnrad fest verbunden
Reiner Zahnradantrieb (schematische Anordnung)
1) Fahrmotor
2) Vorgetriebe
3) Kardanwelle
4) Getriebebremse
5) zweistufiges Getriebe
6) Zahnradbremse
7) Triebzahnrad

Da in vielen Gebirgen ausreichend Wasser zur Stromerzeugung zur Verfügung steht, wurde bereits 1892 mit der Chemin de fer du Salève in den Hochsavoyen die erste elektrische Zahnradbahn der Welt dem Verkehr übergeben, die mit 600 Volt Gleichspannung betrieben wurde. Noch vor der Jahrhundertwende wurden die Gornergrat- und die Jungfraubahn eröffnet, wobei man sich dem damaligen Stand der Technik entsprechend zur Verwendung von Drehstrom entschied. Seit dem 20. Jahrhundert verkehrt die große Mehrheit der elektrisch betriebenen Zahnradbahnen mit Gleichstrom.

Der Antrieb heutiger Fahrzeuge erfolgt mit Kompakteinheiten, die Motor, Getriebe, Bremstrommel und Triebzahnrad umfassen. Jeder Fahrmotor treibt ein an einem Radsatz frei drehend gelagertes Triebzahnrad an. Wegen der verhältnismäßig kleinen Fahrgeschwindigkeit hat das Getriebe meistens eine doppelte Übersetzung. Zur Vermeidung von unerwünschten Radentlastungen durch die Motordrehmomente werden die Fahrmotoren üblicherweise quer im Drehgestell eingebaut. Die Triebzahnräder mit Evolventenverzahnung greifen immer mindestens mit zwei Zähnen in die Zahnstange. Sie sind tangential gefedert zum Ausgleich von Stößen, die durch Zahnstangenteilungsfehler verursacht werden können.

Die Anzahl der Triebachsen wird durch die notwendige Zugkraft bestimmt. Für moderne Doppeltriebwagen mit vier baugleichen Drehgestellen genügt in vielen Fällen eine einmotorige Auslegung. Drehgestelle mit je einer Trieb- und einer Laufachse haben den Vorteil gleichmäßiger Zahnstangenbelastung, erlauben Doppeltraktion zweier Doppeltriebwagen und sind im Fall einer Entgleisung sicherer als zwei Trieb- und zwei Laufdrehgestelle.

Die neueren technischen Entwicklungen finden sowohl bei reinen als auch gemischten Zahnradbahnen Anwendung:

Triebfahrzeuge für gemischte Bahnen

Dampflokomotiven

Die erste Lokomotive für gemischten Adhäsions- und Zahnradantrieb war die „Gnom“ für die 1350 Meter lange Werkbahn des Sandsteinbruchs Ostermundigen bei Bern. Das Zahnrad lief auf der Adhäsionsstrecke ohne Eingriff leer mit.

Bei der Erzbahn Žakarovce und dann bei der Brünigbahn und der Padangbahn auf Sumatra wurden zunächst Lokomotiven mit einem Zylinderpaar und gekuppelten Adhäsions- und Zahnradtriebwerk verwendet. Die einfach gebauten Maschinen eigneten sich für kleinere Zugkräfte, bewährten sich jedoch nicht im Betrieb auf längeren Strecken wie der Brüniglinie.

Die später erbauten Dampflokomotiven verfügen über einen getrennten Antrieb, wobei die Triebzahnräder auf den Adhäsionsabschnitten ausgeschaltet werden. (siehe Abschnitt Getrennte Zahnrad- und Adhäsionsantriebe)

Elektrische und dieselbetriebene Triebfahrzeuge

Der bei den kräftigen HGe 4/4 I der Brünigbahn durch den verkuppelten Antrieb erzeugte Schlupf führte zu Getriebe- und Zahnstangen­schäden.
Gemeinsamer Zahnrad- und Adhäsionsantrieb
1) Fahrmotor
2) Vorgetriebe
3) Kardanwelle
4) Getriebebremse
5) zweistufiges Getriebe
6) Zahnradbremse
7) Triebzahnrad
8) eventuelle Adhäsionskupplung

Bei diesem Antrieb wird der Zahnradteil mit einem Adhäsionsteil erweitert. Der Außendurchmesser des Triebzahnrades ist meistens kleiner als der Triebraddurchmesser. Deswegen sind zwei verschiedene Übersetzungen erforderlich. Obwohl sie so gewählt werden, dass beide Antriebsteile die gleiche Fahrgeschwindigkeit ergeben sollen, ist dies nur bei halb abgenutzten Radreifen möglich. Vor- und nachher entsteht zwischen Rad und Schiene ein Schlupf mit entsprechend hoher Abnutzung. Deswegen ist ein dauernd verkuppelter Antrieb nur für Strecken mit einem bescheidenen Anteil an Zahnstangenabschnitten geeignet. Außerdem muss die zulässige Radreifenabnutzung auf 2 % verringert werden. Mit einer Adhäsionskupplung lässt sich der Adhäsionsantrieb im Zahnradbetrieb abkuppeln, was bei modernen Triebfahrzeugen üblich ist. Auf der Zahnradstrecke wird der Triebradsatz abgekuppelt und läuft dann frei mit, wodurch der Schlupf eliminiert wird. Bei verkuppelten Antrieben wird auf den Zahnstangenabschnitten die Zugkraft sowohl über das Triebzahnrad und als auch mit Haftreibung über die Triebräder übertragen.

Bei einer Kombination von schnellen Adhäsionsstrecken und steilen Zahnradstrecken kann es notwendig werden, den Antrieb mit einem Schaltgetriebe auszuführen, um für beide Bereiche die geeigneten Fahrmotordrehzahlen zur Verfügung zu haben.

Getrennte Zahnrad- und Adhäsionsantriebe

Vom Jahr 1887 an ist man dazu übergegangen, Zahnstangen auf verhältnismäßig kurzen Abschnitten mit nicht über 125 ‰ Steigung für die Überwindung steiler Talstufen schmalspuriger Adhäsionsbahnen anzuwenden. Von der Jahrhundertwende bis zum Ersten Weltkrieg verwirklichen in Deutschland die Länderbahnen im verstärkten Maße steile Streckenführungen als Zahnradbahnen, was zum Bau großer Zahnradlokomotiven führte.

Dampflokomotiven mit dem System Winterthur werden auf den Zahnstangen­abschnitten als Verbund­lokomotiven betrieben. Die Hochdruck­zylinder C1 treiben die Reibungsachse 2 an, die mit den Achsen 1 und 3 gekuppelt ist. Das drehbar auf einer Achswelle sitzende Triebzahnrad T wird durch die Niederdruckzylinder C1 und das Übersetzungszahnrad v angetrieben. Im reinen Adhäsionsbetrieb arbeitet die Maschine mit einfacher Dampfdehnung.

Bei Dampflokomotiven wird der Adhäsionsantrieb grundsätzlich auf der ganzen Strecke verwendet. Das Zahnradtriebwerk wird auf der Berg- und Talfahrt auf den Zahnstangenabschnitten eingesetzt und nach dem Verlassen der Steilrampe wieder stillgesetzt. Das hat zur Folge, dass Adhäsions- und Zahnradtriebwerk getrennt wurden.

Bei Schmalspurlokomotiven für Adhäsions- und Zahnstangenstrecken war es nicht immer leicht, die Triebwerke unterzubringen. Eine gute Lösung fand die SLM mit dem System Winterthur, das für Adhäsions- und Zahnradtriebwerk äußere Lage und doch getrennte Ausführung erlaubt. Das ermöglicht eine gute Zugänglichkeit und damit eine einfachere Wartung des Triebwerks. Bei zunehmender Radreifenabnutzung lässt sich die Tiefe des Zahneingriffs leicht nachstellen.
Die zwei untenliegenden Hochdruckzylinder treiben die Adhäsionstriebachsen an. Beim Adhäsionsbetrieb arbeiten die unteren Zylinder allein mit einfacher Dampfdehnung. Der Dampf entweicht anschließend direkt ins Blasrohr. Auf den Zahnstangenabschnitten arbeitet die Lokomotive in Verbundwirkung, indem der Dampf nach den unteren Adhäsions-Hochdruckzylinder in die oben liegenden Zahnrad-Niederdruckzylinder geleitet wird. Durchmesser und Kolbenhub der vier Zylinder sind gleich groß. Bedingt durch die Übersetzung des Vorgeleges arbeitet das Zahnradtriebwerk rund doppelt so schnell wie das Adhäsionstriebwerk, womit das richtige Volumenverhältnis zwischen den Hoch- und Niederdruckzylindern entsteht. Durch die Verbundwirkung wird der Dampf besser ausgenutzt und es resultiert ein geringer Kohleverbrauch. Es ergibt sich ein guter Ausgleich zwischen dem Zahnrad- und dem Adhäsionsantrieb, der das Schleudern des Adhäsionsantriebs vermindert. Die raschen, aber nicht zu starken Dampfschläge des Zahnradtriebwerks bewirken eine gute Dampfentwicklung. Die Ein- und Ausfahrt in einen Zahnstangenabschnitt ist sehr einfach, weil nur der Umschalthahn zwischen Hoch- und Niederdruckzylinder bedient werden muss. Beim Anfahren auf einem Zahnstangenabschnitt kann der Kesseldruck direkt auf die Niederdruckzylinder geleitet werden.
Das System Winterthur sicherte der SLM eine große Zahl von Aufträgen im In- und Ausland. Es kam bei vielen Dampflokomotiven mit gemischtem Adhäsions- und Zahnradantrieb zum Einsatz und wurde auch von der Maschinenfabrik Esslingen verwendet. Durch das Zahnradvorgelege des Zahnradtrieberkes läuft dieses im Betrieb zusätzlich in umgekehrter Drehrichtung wie das Adhäsionstriebwerk

Bei der Elektrifizierung der Berner Oberland-Bahn im Jahr 1914 wurde das bewährte Konzept der vorhandenen Dampflokomotiven HG 3/3 mit getrenntem Adhäsions- und Zahnradantrieb übernommen. Auf diese Art unterstützt der Adhäsionsantrieb den Zahnradantrieb und entlastet die Zahnstange. Dies ist insbesondere bei Zahnradbahnen mit mäßigen Steigungen von 80–120 ‰ vorteilhaft, wo ein großer Teil der Traktionskräfte ohne Zahnstange übertragen werden kann. Getrennte Antriebe, wie man sie bis in die 1940er Jahre erfolgreich realisiert hatte, blieben allerdings lange Zeit uninteressant, weil man einen Teil der früher teuren Antriebsmotoren auf den verhältnismäßig langen Adhäsionsstrecken nicht nutzen kann. Inzwischen hat sich das technische Umfeld geändert. Die teuren und unterhaltsaufwendigen Getriebe lassen sich durch leichte und kostengünstige separate Asynchronfahrmotoren ersetzen.

Beim getrennten Antrieb ist die richtige Drehzahl des Triebzahnrades vor der Einfahrt in die Zahnstange nicht gewährleistet. Deswegen ist im Triebfahrzeug eine Synchronisierungseinrichtung unumgänglich.

  • CFeh 3/3 der Altstätten-Gais-Bahn mit zwei Motoren nur für Adhäsions­strecken und einem Motor nur für Zahnstangen­strecken (1911)

  • Bei der HGe 3/3 der Berner Oberland-Bahn wirkt ein Motor auf die drei mit Stangen gekuppelten Achsen und ein zweiter auf das Triebzahnrad. (1914)

  • Japanische ED42 (1937–1947) mit zwei Motoren für Adhäsions- und einem für Zahnrad­antrieb, Nachbau der von SLM und BBC gelieferten ED41 (1926)

  • 85 Tonnen schwere Doppellokomotive E-100 der Chilenischen Trans­anden­bahn mit vier Motoren für Adhäsions­antrieb und zwei für Zahnrad­antrieb (1927)

  • Deh 4/6 der SBB für die Brünigbahn (Bo’2zz’Bo’) mit vier Adhäsions­tatzlager­motoren in den End­drehgestellen und zusätz­lich zwei im mittleren Zahnrad­trieb­gestell (1941)

  • Die Diesellokomotiven der ČSD-Baureihe T 426.0 wurden 1961 für den Betrieb auf den Strecken Tanvald–Kořenov und Podbrezová–Tisovec in der Tschechoslowakei beschafft. Die dieselhydraulischen Lokomotiven haben zwei unabhängige Strömungsgetriebe, die im Zahnradbetrieb gemeinsam zugeschaltet werden können.

  • Dreiteiliger ABeh 160 „Fink“ der Zentralbahn mit zwei Adhäsions- und zwei Zahnrad­trieb­dreh­gestellen. Die Zahnrad­dreh­gestelle haben je eine Antriebs- und eine Laufachse. (2012)

  • Die weltweit stärksten Zahnrad­lokomotiven He 4/4 der MRS Logística haben je zwei Drehgestelle mit je zwei Motoren für Adhäsions- und Zahnrad­antrieb. (2012)

Differentialantrieb

Differentialantrieb
1) motorseitige Antriebswelle
2) Sonnenrad (→ Adhäsion)
3) Hohlrad (→ Zahnrad)
4) zum Zahnradantrieb
5) zum Adhäsionsantrieb
Die von den SBB für die Brünig­strecke und der damaligen Furka-Oberalp-Bahn ab 1986 gemeinsam beschafften HGe 4/4 II mit Differential­antrieb werden heute von den Nachfolge­gesellschaften Zentralbahn und Matterhorn-Gotthard-Bahn eingesetzt.

Der Differentialantrieb für Zahnrad-/Adhäsionslokomotiven hoher Leistung verteilt die Zugkraft selbsttätig auf die Adhäsions- und die Zahnräder und entlastet so die Zahnstange. Dieser Antrieb eignet sich für Zahnradbahnen mit bis zu 125 ‰ Steigung. Das Fahrmotordrehmoment wird in einem als Planetengetriebe ausgebildeten Verteildifferential zwischen dem Adhäsions- und dem Zahnradantrieb aufgeteilt. Wenn die Adhäsionsräder bei schlechten Verhältnissen zu schleudern beginnen, greift die im Antrieb integrierte Schlupfbegrenzung korrigierend ein und der nicht mehr auf die Schienen übertragbare Zugkraftanteil wird stufenlos von den Triebzahnrädern übernommen.

Im Bremsbetrieb funktioniert die Einrichtung sinngemäß und der adhäsionsmäßige Überschuss der Bremskraft wird zur Zahnstange geleitet. Ein Blockieren der Adhäsionsräder wird im Zahnstangenbetrieb verunmöglicht.

Auf den zahnstangenlosen Abschnitten wird der Antrieb starr verkuppelt.

Der teure Differentialantrieb wird bei neuen Fahrzeugen nicht mehr verwendet, denn die elektrischen Komponenten haben sich im Verlaufe der Zeit stärker verbilligt als die mechanischen. Die Trennung von Adhäsions- und Zahnradantrieb erlaubt auf Zahnstangenabschnitten die gleichzeitige Nutzung der Fahrmotoren für beide Antriebe.

Wagenkasten

Die Technik der Bergbahnen ist bestimmt durch die Masseoptimierung. Die Wagenkasten sind bei reinen Zahnradbahnen vorwiegend in Stahlbauweise ausgeführt, denn die verschiedenen Bedingungen wie z. B. unterschiedliche Fahrzeugbegrenzungen erlauben nur den Bau geringer Stückzahlen. Bei Bahnen mit gemischtem Adhäsions- und Zahnradbetrieb werden die Reisezugwagen aus Massegründen oft in Aluminiumbauweise, die Triebfahrzeuge wegen der schweren Antriebsausrüstung vorwiegend als Stahlkonstruktionen erstellt.

Personen- und Güterwagen

Steuerwagen Bt 31 der Rorschach-Heiden-Bergbahn, 1985 von der Adhäsionsbahn BT übernommen.
Traktor Thm 2/2 20 der AB mit Adhäsions- und Zahnradantrieb für die Strecke Rorschach–Heiden mit einem Standard-Güterwagen Hbis

Grundsätzlich unterscheiden sich die Wagen der Zahnradbahnen nicht von denen der Adhäsionsbahnen. So wurden in der Schweiz gleiche schmalspurige Leichtstahl- und Einheitswagen sowohl an Adhäsions- als auch an Zahnradbahnen geliefert. Die normalspurige Rorschach-Heiden-Bergbahn hatte von den SBB zwei Einheitswagen I und von der Bodensee-Toggenburg-Bahn (BT) einen Steuerwagen übernommen. Die leichten, versuchsweise in Aluminium gebauten Einheitswagen sind für die Zahnradbahn nach Heiden besonders geeignet. Durch die immer weitere Verbreitung der Triebzüge ist die Zahl der Reisezugwagen auf Zahnradbahnen rückläufig.

Güterwagen sind auch bei Zahnradbahnen zu finden, die sich auf den Personenverkehr beschränken. Der Transport von Material und Werkzeugen auf die häufig schwer zugänglichen Baustellen ist auf der Straße oft nicht möglich.

Die Wagen der Zahnradbahnen sind in der Regel mit einem Bremszahnrad ausgestattet. Bei leichten Gepäck-, Güter- und Dienstwagen, bei Fahrzeugen für Spezialtransporte und bei Vorstellwagen kann auf die Zahnradbremse verzichtet werden. Auch die auf die Matterhorn-Gotthard-Bahn (MGB) übergangsfähigen Wagen der Rhätischen Bahn, die ihrerseits keine Zahnstangenabschnitte aufweist, verfügen über eine Zahnradbremse. Die MRS Logística in Brasilien verzichtet bei ihren Güterwagen auf ein Bremszahnrad und schiebt sie bei der Bergfahrt auf dem 104 ‰ steilen Zahnstangenabschnitt der Bahnstrecke Santos–Jundiaí.

Bei gezogenen Zügen muss im Falle einer Zugtrennung jeder Zugteil angehalten und gegen Entlaufen gesichert werden können. Bahnen mit Steigungen über 250 ‰ müssen die Wagen bergseitig des Triebfahrzeugs einreihen und bei der Bergfahrt auf gezogene Züge verzichten. Von 1964 bis 2010 verkehrten die Personenzüge der Luzern-Stans-Engelberg-Bahn als dreiteilige Wende- oder Pendelzüge mit talwärts eingereihten Triebfahrzeug, wobei auf dem 246 ‰ steilen Zahnstangenabschnitt hinter dem Triebwagen ein Post- oder leichter Güterwagen zulässig war. Auch die nur selten verkehrenden Güterzüge wurden auf der Bergfahrt geschoben. Wendezüge werden auf Zahnstangenabschnitten nach Möglichkeit bergwärts geschoben. Wenn die Entgleisungssicherheit nicht gewährleistet ist, wird das Triebfahrzeug bergseitig eingereiht. Zudem bleibt der Zug auf der Talfahrt beim elektrischen Bremsen des Triebfahrzeug gestreckt. Die Matterhorn-Gotthard-Bahn verzichtet bei der Fahrt ihrer Wendezüge über den Oberalppass auf der Passhöhe auf das Umstellen des Triebfahrzeugs; die Züge verkehren auf dem ganzen Laufweg in gleicher Formation.

Auf normalspurigen, mit üblichen Zug- und Stoßvorrichtung verkehrenden Zahnradbahnen können gängige Eisenbahnwagen verkehren. Früher war das vielerorts üblich und in Deutschland auf Zahnstangenabschnitten mit einer Neigung bis zu 100 ‰ zulässig. Die Rorschach-Heiden-Bergbahn (RHB) mit 93,6 ‰ Steigung beförderte bis in die 1990er Jahre UIC-Güterwagen, die wegen des fehlenden Bremszahnrads bergwärts geschoben wurden. In Zügen mit mehreren Wagen ohne Zahnradbremse reihte die RHB Wagen mit Bremszahnrad ein.

Die Zahnradbremsen der Wagen sind im Abschnitt Eingriff der Zahnräder in die Zahnstange beschrieben.

  • Einheitswagen II der MGB. Den gleichen Wagentyp beschafften auch mehrere Adhäsionsbahnen.

  • Kesselwagen der MGB. Das Bremszahnrad befindet sich an der rechten Achse.

  • Schotterwagen der Zugspitzbahn. Die Kabine für den Bremser weist auf den Einsatz als Vorstellwagen hin.

  • Vorstellwagen der Arth-Rigi-Bahn. Am bergseitigen Ende der Vorstellwagen gibt es nur einen Stoßpuffer.

Sicherheit und Bremsen

Der Bau und Betrieb der Zahnrad- und anderen Eisenbahnen werden in der Schweiz durch die Eisenbahnverordnung und den Ausführungsbestimmungen dazu geregelt. Weil in anderen Ländern keine so detaillierte Regelungen für Zahnradbahnen bestehen, akzeptieren weltweit fast alle Eisenbahnen und Behörden die Schweizer Vorschriften als verbindlich.

Zulassung

Weil sich die Zulassungsbehörden außerhalb der Schweiz nur sehr selten mit Zahnradfahrzeugen beschäftigen müssen, war es über Jahrzehnte üblich, dass das schweizerische Bundesamt für Verkehr (BAV) die Neuzulassung des zahnradtechnischen Teils als Gutachten durchführte. Dieses wurde dann von der zuständigen Zulassungsbehörde anerkannt, wie das heute auch bei Adhäsionsfahrzeugen im Rahmen eines Cross-Acceptance-Verfahrens möglich ist. Weil das BAV keine Gutachten mehr erstellen darf, wurde für die 2016 abgelieferte Berglokomotive 19 der Bayerischen Zugspitzbahn beim BAV eine Schweizer Typenzulassung beantragt, die von einem unabhängigen Sachverständigen geprüft und dem deutschen Eisenbahn-Bundesamt vorgelegt wurde.

Bremsen

Schema der Klinkenbremse
a) Nabe des Triebzahnrades
b) Triebzahnrad
c) Bremstrommel mit innerer
Klinkenzahnung
d) Klinke
e) Klinkenfeder
f) Bremsband
Bremszahnrad eines Wagens der Wen­gern­alp­bahn
Drehgestell einer HGe 4/4 II mit Getriebekasten, zwei­lamelligen Zahnrad und Bandbremsen

Die Bremsen spielen für die Sicherheit der Bergbahnen eine wesentliche Rolle. Beim Ausfall der Betriebsbremse muss der Zug mit einem der mechanischen Reservesysteme mit mindestens 0,3 m/s² zum Stillstand gebracht werden. Ein nur wenige Sekunden ungebremster Zug würde wegen des Hangabtriebs ungeheuer beschleunigt und könnte sehr schnell nicht mehr unter Kontrolle gehalten werden. Die kurze Reaktionszeit verunmöglicht die Verwendung von Steuerventilen nach UIC-Norm.

Wenn das Gefälle 125 ‰ übersteigt, müssen Zahnradtriebfahrzeuge mit mindestens einer Beharrungsbremse und zwei voneinander unabhängigen Anhaltebremsen ausgerüstet sein. Bei Triebfahrzeugen mit Drehgestellen sind die beiden unabhängigen Anhaltebremsen als Getriebebremse oder Bremse auf der Motorwelle und als Zahnradbremse ausgebildet (vgl. Abbildungen im Abschnitt Elektrische und dieselelektrische Triebfahrzeuge), wobei eine stufenlos regulierbar sein muss. Die andere dient als „Notbremse“ und muss den Zug zum Stillstand bringen, ohne dass die Bremsen allenfalls angehängter Wagen mitarbeiten. Die Pufferkräfte an der Zugspitze dürfen jedoch nicht zu groß werden, um eine Entgleisung zu vermeiden. Zur Vermeidung übermäßiger Bremskräfte muss ein Ansprechen beider Bremssysteme unbedingt vermieden werden. Fahrzeuge für gemischten Adhäsions- und Zahnradverkehr sind zusätzlich noch mit einer Adhäsionsbremse ausgerüstet. Bei Neigungen von höchstens 125 ‰ kann als regulierbare Anhaltebremse die automatische Bremse des ganzes Zuges verwendet werden oder die nicht regulierbare Anhaltebremse durch die Widerstandsbremse unterstützt werden.

Als Beharrungsbremse zählen Rekuperationsbremse, Motorbremsen, hydraulische Bremsen und Gegendruckbremse. Eine fahrdrahtunabhängige Widerstandsbremse erlaubt bei Stromausfällen eine Räumung der Strecke. Die mechanische Bremse kann im Normalfall nicht als Beharrungsbremse ausgelegt werden, weil die in Wärme umzusetzende potentielle Energie des Zuges die Bremsen thermisch überlasten würde. Die Beharrungsbremsen müssen auch bei Ausfall der Stromversorgung oder des Dieselmotors funktionieren. Jede Anhaltebremse muss alleine in der Lage sein, den Zug auf dem größten Gefälle bei maximalem Zugsgewicht zum Stillstand zu bringen. Die Bremskräfte sind ein wichtiger Faktor der Sicherheit gegen Entgleisen. Als Anhaltebremsen kommen bei neuen Fahrzeugen unerschöpfliche Federspeicher-Bandbremsen zum Einsatz.

Bei einseitig geneigten Strecken wird oft eine Anhaltebremse als richtungsabhängige Klinkenbremse gebaut. Sie bremst nur bei Talfahrt. Bei der Bergfahrt ist die angezogene Klinkenbremse durch einen Klinkenmechanismus freilaufend und verhindert Rückwärtsrollen des Zuges. Bei der Talfahrt kann die gelöste Klinkenbremse jederzeit als normale Bremse benutzt werden.

Dass die Zahnstange für das Bremsen mindestens so wichtig ist wie für die Bergfahrt, zeigte sich 1995 und 2005, als eine Adhäsionslokomotive Ge 4/4 III der Rhätischen Bahn den 110 ‰ steilen Oberalppass mit eigener Kraft erklomm. Zur Sicherheit wurde eine hintenangestellte Zahnradlokomotive zum Bremsen mitgegeben. Triebfahrzeuge für Adhäsionsstrecken mit mehr als 60 ‰ Gefälle sind mit Magnetschienenbremsen oder Wirbelstromschienenbremsen ausgestattet.

Die Zahnradbremsen der Eisenbahnwagen sind im Abschnitt Eingriff der Zahnräder in die Zahnstange beschrieben.

Selbsterregte Beharrungsbremse für Umrichterfahrzeuge

Prinzipschema eines Triebfahrzeugs für Gleichstrom­bahnen mit Speisung der Asynchron-Fahrmotoren über Umrichter und Umschalt­möglichkeit auf die selbsterregte Widerstands­bremse.
L: Eingangsfilter-Drossel, C: Eingangsfilter-Kondensatoren, R: Bremswiderstände, B: Brems-Chopper, SR Stromrichter, ASM: Asynchron-Fahrmotor

Zunächst zögerte man, Zahnradfahrzeuge mit Drehstrom-Umrichterantrieb zu bauen. Beim Ausfall eines Stromrichters oder dessen Leitelektronik hätte der Zug mit mechanischen Bremsen im Gefälle angehalten und ein Reservetriebfahrzeug angefordert werden müssen. Wegen unzulässiger langer Streckenbelegung und Trassen­führung in oft unbewohnten und schwer zugänglichen Gebieten ging man dieses Risiko nicht ein.

Die Lösung besteht darin, im Störfall die Fahrmotoren vom Stromrichter abzutrennen und jede Phase der Drehstrom-Asynchronmotoren mit einem RC-Kreis zu verbinden. Die drei RC-Kreise bestehen aus den ohnehin vorhandenen Bremswiderständen und den Eingangsfilter-Kondensatoren des Stromrichters. Sobald sich die Motoren drehen, erregen sie sich selbst und erzeugen eine Bremskraft. Diese elektrische Bremse kann nicht reguliert werden. Ihre Geschwindigkeit stabilisiert sich auf Werte je nach Gefälle und Zuggewicht. Zum Anhalten wird die mechanische Bremse eingesetzt. Die Schaltung ist so auszulegen, dass der Zug etwas langsamer als im Normalbetrieb talwärts fährt. Diese Selbsterregungsschaltung, die auch in Kleinstkraftwerken eingesetzt wird, wurde in Messfahrten mit der He 2/2 10 der Jungfraubahn im Jahr 1992 erprobt und 1995 bei den He 2/2 31 und 32 der Wengernalpbahn erstmals angewandt.

Entgleisungssicherheit

Die Entlastung (rot) der berg­seitigen Achsen durch die vom Triebfahrzeug ausgeübte Zugkraft (grün) kann auf steilen Strecken­abschnitten die Entgleisungs­sicherheit beeinträchtigen.
Die Zug- und Bremskräfte werden zwischen Zahnrad und Zahnstange über die Zahnflanken übertragen. Bei idealer Schmierung ist die Richtung dieser Kraft senkrecht zur geneigten Fläche der Zahnflanke (Normalkraft). Die Differenz zwischen ihr und der Zug- oder Bremskraft ist der Zahn­auftrieb. Er hat die Tendenz, das Fahr­zeug von den Schienen abzuheben.

Im Zahnradbetrieb kann das Fahrzeug einzig über den Zahneingriff in die Zahnstange gebremst werden. Der Zahneingriff muss darum unter allen möglichen Bedingungen wie starken Querwinden, unterschiedliche Reibungskoeffizienten, Notbremsung oder Ausfall der Bremse in einem Zugteil gewährleistet sein. Die bei einer Bremsung während der Talfahrt auftretenden Kräfte belasten die vorderen und entlasten die hinteren Radsätze. Zusammen mit dem Zahnauftrieb kann die Entlastung des hinteren Radsatzes bei starker Bremsung die Gewichtskraft übersteigen und das Fahrzeug aus den Schienen heben. Weil diese gefährliche Situation verhindert werden muss, dürfen die Bremsen nicht zu stark sein.

Bei Zahnstangen mit vertikalem Zahneingriff entsteht bei schlechter Schmierung eine senkrecht zur Schienenebene gerichtete Kraft, der Zahnauftrieb. Er hat die Tendenz, das Fahrzeug von den Schienen abzuheben und darf keinesfalls die Gewichtskraft des Fahrzeuges überwinden. Damit die Gefahr einer Entgleisung nicht zu groß wird, muss die Zahnstange gut geschmiert werden.

Bei geschobenen und gezogenen Zügen ist die Länge der Züge beschränkt. Die Last des Zuges übt auf der Höhe der Kupplung eine Kraft auf das Triebfahrzeug auf. Diese Längskraft und die Höhendifferenz zwischen Kupplung und Zahnstange bewirken ein Drehmoment auf das Triebfahrzeug, das dieses zusätzlich zum Zahnauftrieb bergseitig entlastet und die Entgleisungssicherheit beeinträchtigen kann. In engen Kurven verschärft sich diese Gefahr durch Seitenkräfte zusätzlich. In diesen Situationen ist die Zugbildung mit starren Mittelpufferkupplungen wie Typ +GF+ oder Schwab vorteilhafter als die von der Matterhorn-Gotthard-Bahn verwendeten Ausgleichskupplung mit am Wagenkasten angebrachten Mittelpuffern.

Bei Bürstenfeuer am Fahrmotorkollektor oder bei Kurzschlüssen können übermäßige Kräfte entstehen, die die Stabilität des Triebfahrzeuges gefährden. Zur Verhinderung werden zwischen den Fahrmotoren und den Triebzahnrädern Rutschkupplungen eingebaut. Beim Antrieb über einen Drehstrommotor ist diese Einrichtung nicht nötig, weil dessen maximales Drehmoment bekannt ist.

Ursprünglich wurde die Entgleisungssicherheit nach der Methode von Borgeaud nachgewiesen. Die Sicherheit muss auch bei der Überlagerung von kritischen Situation, z. B. Talfahrt im Bogen mit Doppelbremsung und Seitenwind, gewährleistet sein. In den 1970er-Jahren wurde aufgrund der damaligen Möglichkeiten manche Vereinfachungen, aber auch Vernachlässigungen, an der Methode von Borgeaud vorgenommen. Heute wird der Nachweis mit einer Computerberechnung erbracht, wobei in der Regel mit einem Sicherheitsfaktor von 1,2 gerechnet wird. Die bisherige Methode von Borgeaud ist nicht mehr Stand der Technik.

Gleisverwindung in geneigten Gleisbögen

Helixverwindung bei den Rigi­bahnen unterhalb von Rigi-Kulm
Die Helixverwindung kann durch eine Wendeltreppe veranschaulicht werden. Die Steigung des äußeren Hand­laufs ist wesentlich kleiner als jene des inneren Handlaufs.

Bisher nicht in den Vorschriften zur Entgleisungssicherheit berücksichtigt wird die Gleisverwindung in geneigten Gleisbögen, kurz als Helixverwindung bezeichnet. In Gleisbögen ist die Steigung der äußeren Schiene geringer als die der inneren. Befindet sich ein Drehgestell auf einem solchen Gleisabschnitt, wird das äußere Rad der oberen Achse entlastet und im Extremfall von der Schiene gehoben. Bei Steigungen bis 40 ‰ ist die Helixverwindung vernachlässigbar. Bei größeren Steigungen kann sie jedoch die maximalen Werte der Überhöhungsverwindung überschreiten. Bei der Überlagerung der beiden Verwindungen besteht je nach Randbedingungen ein Entgleisungsrisiko. In vielen für die Gleistrassierung verwendeten Computerprogrammen wird die Helixverwindung nicht berücksichtigt.

Die Überlagerung von Helixverwindung und Überhöhungsverwindung ließe sich vermeiden, wenn die Überhöhungsverwindung bereits vor dem Übergangsbogen­anfang eingebaut würde. Obwohl ohne Fliehkräfte im geraden Gleisabschnitt eine Überhöhung bestehen würde, wäre der Einfluss auf den Fahrkomfort gering, denn bei Bergbahnen werden wegen den niedrigen Geschwindigkeiten nur geringe Überhöhungen eingebaut.

Bei einer gegebenen Steigung und einem sinnvollen Grenzwert von 2,5 oder 3 ‰ für die Helixverwindung ergibt sich ein Grenzradius in der Helix.

Im Gleisbau der Bergbahnen müsste nicht nur die Überhöhungsverwindung, sondern auch die davon unabhängige Helixverwindung beziehungsweise die Gesamtverwindung begrenzt werden. Bei bestehenden Strecken ist es jedoch kaum möglich, Steigungen oder Bogenradien neuen Vorschriften anzupassen. In diesem Fall müsste die bestehende Helixverwindung in der Fahrzeugauslegung berücksichtigt werden.

Beispiele für maximale Helixverwindungen
Anmerkungen: ¹ Schöllenenbahn
² kein Aufklettern möglich (System Locher)
³ Zahnradbahn Stuttgart

Überwachungen

Gleismagnete bei der Zahn­stangen­einfahrt Stoss mit dem zugehörigen Signalschild zur Betriebsarten­überwachung bei den Appenzeller Bahnen, dahinter Neigungszeiger

Weil bei einer Überbeanspruchung der mechanischen Anhaltebremsen wegen der Erwärmung die Gefahr des Bremsversagens besteht, ist die Überwachung der Fahrgeschwindigkeit während der Talfahrt besonders wichtig. Bereits bei kleiner Überschreitung wird eine mechanische Bremse betätigt und der Zug angehalten. Auch andere für die Funktion der Bremsen wichtige Zustände werden überwacht. Eine Überbremsung durch gleichzeitige Betätigung beider mechanischen Anhaltebremsen muss verhindert werden. Bahnen mit kombiniertem Zahnrad- und Adhäsionsbetrieb sind mit einer Betriebsartenüberwachung ausgestattet. Gleismagnete oder Eurobalisen überwachen bei den Zahnstangenein- und -ausfahrten, ob der Lokomotivführer den Regimewechsel Adhäsion/Zahnrad oder umgekehrt auf dem Führertisch richtig umgestellt hat. Mit der Betriebsartenumschaltung werden auf dem Triebfahrzeug umfangreiche, zum Teil sicherheitsrelevante Funktionsänderungen vorgenommen.

Die Sicherheitssteuerung, die Übergeschwindigkeitskontrolle, die Betriebsartenüberwachung oder andere technische Überwachungen können automatisch eine Schnellbremsung auslösen.

Sicherungs- und Signalanlagen

Zahnstangengleis mit Isolierstoß, auch der Zahnstangen­stoß ist isoliert

Die Sicherungs- und Signalanlagen reiner Zahnradbahnen sind den örtlichen Verhältnissen angepasst und weichen von denen der Hauptbahnen oft ab. Sie sind abhängig von den zulässigen Geschwindigkeiten, der Zugdichte und den Kreuzungsstellen auf eingleisigen Strecken. Folgefahrten mehrerer Züge auf Sicht sind häufig zugelassen (vgl. Abbildung rechts im Abschnitt Vor- und Nachteile). Weil Zahnstangenweichen in der Regel nicht auffahrbar sind, ist eine eindeutige Signalisierung gegen Fahrt in falschstehende Weichen sinnvoll. Vorsignale sind aufgrund der geringen Geschwindigkeiten in Zahnstangenabschnitten bei ausreichender Sicht auf die Hauptsignale häufig nicht erforderlich. Der Streckenblock dient meist nur als Gegenfahrschutz. Die Gleisfreimeldung erfolgt bei neueren Anlagen meist über Achszähler, denn Gleisstromkreise können wegen der teilweise kleinen Achslasten der leicht gebauten Fahrzeuge und des Fehlens der Zugkraftübertragung über die Schienen unzuverlässig sein. Diese neigen deshalb zur Verschmutzung durch Schmiermittelrückstände, Blütenstaub und Falllaub. Es gibt jedoch auch reine Zahnradstrecken mit Gleisfreimeldung durch Gleisstromkreise, zum Beispiel die Zahnradbahn Štrba–Štrbské Pleso in der Hohen Tatra. Die in der Schweiz viele Jahre herrschende Skepsis gegenüber Gleisfreimeldeeinrichtungen mit Achszählern mag den lange ausgeübten Verzicht auf Sicherungsanlagen bei einigen Zahnradbahnen unterstützt haben. Allerdings ist auf Zahnstangenabschnitten das Kollisionsrisiko geringer als bei Adhäsionsbahnen. Die niedrigen Geschwindigkeiten und die formschlüssige Kraftübertragung führen zu kürzeren Bremswegen und bei den oft übersichtlichen Gleisanlagen erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass bei einer Fehlhandlung die Züge noch vor einem Zusammenstoß anhalten können. Der Betrieb ist zumindest bei reinen Zahnradbahnen überschaubarer, wegen des Zugfunks mit offenem statt selektivem Sprachanruf ist das Bahnpersonal über alle Betriebsabweichungen informiert.

Ausfahrsignale für Folgezugbetrieb in der Ausweich­stelle Allmend der Wengernalpbahn. Über dem Haupt­signal links befindet sich das Rangier­signal, unter den beiden Hauptsignalen ist das Weichensignal angebracht.

Der Folgezugbetrieb mit Fahrt auf Sicht reiner Zahnradbahnen führt zu Anpassungen bei den Signalanlagen. Weil bei der Wengernalpbahn die Signale nur die Fahrerlaubnis, nicht aber die zulässige Geschwindigkeit vorgeben, werden alle Fahrstraßen mit Fahrbegriff 1 angezeigt. Die Folgefahrten werden angelehnt an das Besetztsignal mit einem waagrechten, orangen Balken signalisiert, der im Hauptsignal integriert ist.

Hauptsignal Bedeutung
Fahrbegriff 1 an Signal Typ L für Folgezugbetrieb bei der Wengernalpbahn
Signalbild für Folgefahrt, angelehnt an das Besetztsignal
Signalbild Halt an Signal Typ L für Folgezugbetrieb

Bei der Ausfahrt aus der Station erfasst ein Achszähler die Gesamtzahl der Achsen aller Folgezüge. Dabei wird dem Folgezug am Ausfahrsignal das Signalbild für eine Folgefahrt gezeigt. An der nächsten Station zählt wiederum ein Achszähler die eintreffenden Achsen. Erst wenn die Gesamtzahl der Achsen eingetroffen ist, kann die Erlaubnis gewechselt werden, um die Strecke für Züge der Gegenrichtung freizugeben. Dadurch entfällt die Signalisierung von Folgezügen an den Zügen selbst.

Die Eurobalisen der bei der Berner Oberland-Bahn eingesetzten Zug­beeinflussung ZSI 127 sind wegen der Zahnstangen seitlich versetzt.

Mit der Zugbeeinflussung ZSI 127 besteht seit dem Jahr 2003 ein System, das die Sicherheitsbedürfnisse gemischter Adhäsions- und Zahnradbahnen abdeckt. Im Zugsicherungssystem ZSI 127 ist die Betriebsartenüberwachung Adhäsion/Zahnstange integriert und die Geschwindigkeitsüberwachung erfolgt mit einer Genauigkeit von ±1 km/h. ZSI 127 ist mit ETCS-Komponenten aufgebaut, insbesondere mit Eurobalisen, Euroloops und ETCS-Fahrzeuggeräten. Auf ein Bediengerät im Führerstand nach ETCS-Norm (Driver Machine Interface) musste verzichtet werden, weil der Platz in den engen Führerständen der Schmalspurfahrzeuge oft nicht ausreicht. Wegen der Zahnstange in Gleismitte sind die Balisen außermittig angeordnet. ZSI 127 kommt bei der Zentralbahn und bei der Berner Oberland-Bahn zum Einsatz. 2013 legte das Bundesamt für Verkehr eine Weiterentwicklung des Systems ZSI 127 als Standard für alle Schweizer Schmalspurbahnen, auch für solche mit reinem Adhäsionsantrieb, fest.

Unterschiede von ZSI 127 und ETCS
Funktion ZSI 127 ETCS Level 1
Betriebsartenüberwachung Adhäsion/Zahnstange integriert nicht vorhanden
Geschwindigkeitsabstufung 1 km/h 5 km/h
Führerstandssignalisierung nein (nur Bedien- und Anzeigegerät) ja (Driver Machine Interface)
Position Eurobalisen außermittig (bei Zahnradbahnen) in der Mitte zwischen beiden Schienen
Vorzeitiges Abfahren bei Halt zeigendem Signal auch nach Wenden nur mit Schleife oder zusätzlichen Balisen, nicht nach Wenden
Lokomotiven der Schynige-Platte-Bahn mit unterschiedlichen Folgezugtafeln
Das beleuchtete A signalisiert bei der Zugspitzbahn dem Gegenverkehr den letzten von bis zu drei Folgezügen.

Der Betrieb von Bahnen mit gemischtem Adhäsions- und Zahnradantrieb unterscheidet sich nicht grundsätzlich von reinen Adhäsionsbahnen. Allerdings sind die Vorschriften zur Zugbildung zu beachten, um die Entgleisungssicherheit zu gewährleisten.

Eine Besonderheiten vieler reiner Zahnradbahn sind Folgezugbetrieb mit Fahrt auf Sicht sowie gleichzeitige Einfahrten in einen Bahnhof. Bei Zahnradbahnen mit starkem Verkehr wurde es notwendig, Einspurstrecken mittels Streckenblock zu sichern. Gleichzeitig musste der Folgezugbetrieb aufrechterhalten bleiben, weil Zahnradbahnzüge zur Gewährleistung der Entgleisungssicherheit nur eingeschränkt gekuppelt werden dürfen. Die Sicherungsanlagen solcher Bahnen sind so konzipiert, dass in einer Richtung mehrere Züge freie Fahrt erhalten können.

Grundlage für die Sicherheit der Zahnradbahnen sind ein guter Unterhalt von Anlagen und Fahrzeugen sowie die Einhaltung der ausgereiften technischen und betrieblichen Vorschriften.

Betriebsergebnisse

Gemischte Zahnradbahnen

Auf der nach Eröffnung des Furka-Basistunnels nicht mehr benötigten Bergstrecke bietet die Dampfbahn Furka-Bergstrecke seit 1992 Fahrten mit historischen Zahnrad-Fahrzeugen an. Das Personal der Bahn rekrutiert sich fast ausschließlich aus Freiwilligen.

Anhand der gut dokumentierten Schweizer Bergbahnen wird die Entwicklung der Betriebsergebnisse aufgezeigt. Die Visp-Zermatt- und die Berner Oberland-Bahn waren ausgesprochen touristische Bahnen und schütteten bis 1913 respektable Dividenden aus, die in den besten Jahren 7 bis 8 Prozent erreichten. Auch die Brünigbahn Luzern–Interlaken, die Stansstad-Engelberg-Bahn und die Aigle-Leysin-Bahn erschlossen Touristendestinationen und waren rentabel. Die anderen gemischten Zahnradbahn der Schweiz hatten hingegen bereits vor dem Ersten Weltkrieg zeitweise oder dauernd finanzielle Probleme. Die Bex-Villars-Bretaye- und die 1967 eingestellte Leuk-Leukerbad-Bahn waren auf die Zuschüsse ihrer bahneigenen Elektrizitätswerke angewiesen.

Ab 1914 verdüsterte sich die Finanzlage aller Bahnen rapide. Der Betrieb wurde defizitär und erholte sich auch in den 1920er Jahren nicht. Die Bilanz vieler Bahnen musste saniert werden, wobei namhafte Teile des Aktienkapitals abgeschrieben wurde. Die 1915 in Betrieb genommene Brig-Furka-Disentis-Bahn war stets in finanzieller Schieflage und geriet 1924 in Konkurs. Ihrer Nachfolgerin, der Furka-Oberalp-Bahn, wurde auch militärische Bedeutung beigemessen. Aber finanziell sah es auch nach der Sanierung von 1925 nie gut mit ihr aus.

Nach dem Zweiten Weltkrieg fusionierten die St. Gallen-Gais-Appenzell-Bahn mit der Altstätten-Gais-Bahn. Auch die Monthey-Champéry-Morgins-Bahn und 1961 die Schöllenenbahn schlossen sich mit benachbarten Unternehmungen zusammen und profitierten von den im Privatbahnhilfegesetz festgelegten Unterstützungen des Bundes. In Deutschland wurden die St. Andreasberger Kleinbahn und die Zahnradbahn Honau–Lichtenstein stillgelegt. Baulich saniert wurden im Jahr 1964 die Stansstad-Engelberg-Bahn mit dem Loppertunnel, 1982 die Furka-Oberalp-Bahn mit dem Furka-Basistunnel und 2010 die Luzern-Stans-Engelberg-Bahn mit dem Tunnel Engelberg. In Österreich übernahmen 1979 die Anliegergemeinden die Achenseebahn und sanierten die Flachstrecke mit Hilfe von Bund und Land.

Heute sind in der Schweiz die gemischten Zahnradbahnen wie die anderen Bahnen des regionalen Personenverkehrs auf Abgeltungen angewiesen. Lediglich die zu den autofreien Touristenorten Zermatt und Wengen führenden Bahnen BVZ und WAB würden auch ohne Zuschüsse Gewinne erwirtschaften. In Deutschland ist die Wendelsteinbahn auf Ausgleichszahlungen angewiesen. Die dem Gemeindewerk Garmisch-Partenkirchen angegliederte Bayerische Zugspitzbahn erwirtschaftet dank der touristisch geprägten Bergstrecke kleinere Gewinne. Durch Fusionen können Synergien genutzt und Kosten gespart werden. Seit 1999 verkehren vier Westschweizer Meterspurbahnen unter dem Dach der Transports Publics du Chablais. Die 2003 entstandene Matterhorn-Gotthard-Bahn verkehrt auf einem Streckennetz von 144 km, die 2005 gebildete Zentralbahn hat 98 km Länge. Die seit dem Jahr 2006 bestehenden Appenzeller Bahnen betreiben Zahnradbahnen mit drei unterschiedlichen Spurweiten.

Reine Zahnradbahnen

Die Vitznau-Rigi-Bahn erzielte im 19. Jahrhundert äußerst erfolgreiche Betriebsergebnisse.
Die Pilatusbahn ist nicht nur die steilste Zahnradbahn, ihr Betreiber erzielt auch die beste Rendite.

Die Baukosten der von 1871 bis 1912 erstellten reinen Zahnradbahnen wurden zwar meist zu niedrig angesetzt, aber die Frequenzzahlen übertrafen die Erwartungen. Bis zur Jahrhundertwende war die Rendite im Allgemeinen gut. Außerordentlich erfolgreich war die Vitznau-Rigi-Bahn, die von 1871 bis 1890 eine jährliche Rendite von durchschnittlich rund 13 Prozent erzielte.

Die durch weitere Neubauten entstandene Konkurrenz verminderte die Gewinne. Die Arth-Rigi-Bahn konnte nicht an den finanziellen Erfolg der Vitznau-Rigi-Bahn anknüpfen und Dividenden gab es praktisch keine. Die Generoso-, die Brienz-Rothorn- und die Brunnen-Morschach-Bahn standen finanziell bis zum Beginn des Zweiten Weltkriegs stets knapp am Abgrund. Die Rorschach-Heiden-Bergbahn überstand die Kriegs- und Krisenjahre nur dank des Güterverkehrs vergleichsweise gut. Die Pilatus-, die Gornergrat- und die Jungfraubahn waren gemessen am Fahrpreis pro Kilometer die teuersten Bahnen der Schweiz. Wegen ihrer im Vergleich zu den damaligen Einkommen exorbitanten Fahrpreise konnten die beiden erstgenannten Bahnen bis 1913 alljährlich Dividenden von 4 bis 7 Prozent des Aktienkapitals ausschütten. Die Zinslasten der extrem hohen Baukosten der Jungfraubahn ermöglichten nur bescheidene Dividenden. Die zusätzlichen Investitionen vieler Bahnen für die elektrische Traktion widerspiegeln den Optimismus, der vor dem Ersten Weltkrieg in der Tourismusbranche noch vorherrschte.

Die beiden Weltkriege und die Krisen dazwischen trafen die Tourismusbahnen mit aller Härte und die Betriebsergebnisse rutschten tief in die roten Zahlen. In Österreich mussten die Kahlenbergbahn und die Gaisbergbahn bereits nach dem Ersten Weltkrieg aufgeben, in der Schweiz war der Personenverkehr der Brienz-Rothorn-Bahn eingestellt. Ein Hoffnungsschimmer war der aufkommende Wintersport, der die Passagierzahlen ansteigen ließ, aber Ausbauten für den Winterbetrieb erforderte. Nach dem Zweiten Weltkrieg mussten in Deutschland die Petersbergbahn und die Barmer Bergbahn den Betrieb einstellen, die Niederwaldbahn wurde durch eine Gondelbahn ersetzt.

Heute ist die finanzielle Lage der einzelnen Unternehmungen unterschiedlich. Die Pilatus-Bahnen erzielten 2011 bis 2016 einen durchschnittlichen Cashflow von 6,6 Prozent, die Jungfraubahn-Gruppe von 6,2 Prozent. Die Jungfraubahn profitiert von den mehrheitlich aus Asien stammenden Fahrgästen, die auch bei schlechtem Wetter auf das Jungfraujoch fahren. Die anderen Bahnen, auch in Deutschland und Österreich, erzielen einen geringen oder gar keinen Gewinn. Um die Jahrtausendwende wurde geprüft, die Arth-Rigi-Bahn und einen Teil der Wengernalpbahn durch kostengünstigere Luftseilbahnen zu ersetzen.

Unfälle

Trotz des erheblichen Risikopotenzials wegen der großen Gefälle sind Zahnradbahnen heute ein sehr sicheres Verkehrsmittel. In der Vergangenheit kam es zu einigen schweren Unfällen mit mehreren Todesopfern. 1883 entgleiste bei der Werkbahn in Salgótarján (Ungarn) ein zurückrollender Kohlenzug, weil die Zähne des Triebzahnrads der Lokomotive eines bergwärts fahrenden Zugs brachen. 1907 entgleiste bei der Brohltalbahn ein talwärts fahrender Güterzug mit Personenbeförderung und stürzte einen Bahndamm hinab. 1958 forderte der auf einen Bedienungsfehler des Lokomotivpersonals zurückzuführende Eisenbahnunfall vom Drachenfels 18 Todesopfer. 1964 entgleiste ein talwärts fahrender Zug der Rittner Bahn im Südtirol wegen mangelhafter Unterhaltung von Oberbau und Fahrzeugen. 1967 entgleiste die Lokomotive eines talwärts fahrenden Zuges der Mount Washington Cog Railway und kippte zur Seite, worauf der vollbesetzte Vorstellwagen ungebremst bis zur Entgleisung weiterfuhr.

Vorgeschichte

Die Erfindung des Zahnradantriebs für Eisenbahnen geht zurück zu den Anfängen der Dampflokomotiven:

1804 hatte Richard Trevithick die erste Dampflokomotive der Welt für die Merthyr Tramroad der Pen-y-Darren Eisenhütte in der Nähe von Merthyr Tydfil in Wales, Großbritannien, gebaut. Diese Lokomotive war aber zu schwer für die gusseisernen Schienen, die für von Pferdegespannen gezogene Wagen ausgelegt waren. Da die Schienen immer wieder brachen, wurde der Betrieb nach wenigen Monaten eingestellt.

Nachgefertigtes Zahnrad der „Salamanca“
Blenkinsops „Sala­manca“ mit Zahnrad außerhalb der Schienen
Zahnstange System Blenkinsop

1811 erhielt John Blenkinsop in England das Patent Nummer 3431 für seine Erfindung, Dampflokomotiven über Zahnräder anzutreiben, die in außerhalb, parallel zur Schiene angebrachten Zahnstangen eingriffen. Die erste Zahnradbahn der Welt wurde von ihm nicht zum Überwinden großer Steigung konstruiert, sondern führte als Industriebahn von der Kohlenzeche in Middleton nach Leeds in England. Sie nahm ihren Betrieb am 12. August 1812 auf.

1814 baute George Stephenson die Lokomotive Blücher für die Killingworth-Kohlenzeche, die Stahlräder mit Spurkranz hatte und auf Stahlschienen den Vortrieb allein durch Adhäsion erzielte. Dieses System setzte sich von nun an allgemein durch.

Zahnstange System Cathcart

1848 wurde eine 60 ‰ steile Strecke der Madison & Indianapolis Railroad in Betrieb genommen, für die der Amerikaner Andrew Cathcart eine gusseiserne Lamellenzahnstange und eine entsprechende Lokomotive entwickelte. Die Zahnstange von Cathcart war in der Gleismitte verlegt und nahm die heute übliche Lamellenzahnstange bereits vorweg. Die Anlage bewährte sich zwanzig Jahre lang, bis solche Steigungen mit gewöhnlichen Lokomotiven überwunden werden konnten. 1868 wurde die Strecke mit einer besonders dafür konstruierten Lokomotive auf Adhäsionsbetrieb umgestellt.

Das Prinzip des Zahnradantriebs wurde wieder aufgegriffen, als in den 1860er Jahren die Natur touristisch erschlossen wurde und Eisenbahnen Berge erklimmen sollten.

Bahnen auf den Mount Washington und die Rigi

„Peppersass“, die erste von Marsh erbaute Zahnradlokomotive
Zahnradlokomotive H 1/2 System Riggen­bach der früheren Vitznau-Rigi-Bahn

Die erste Bergbahn der Welt mit Zahnradantrieb wurde ab 1866 von Sylvester Marsh errichtet. Sie erklimmt den Mount Washington, New Hampshire, USA und wurde 1869 eröffnet. Die Bahn mit einer Spurweite von 1422 Millimetern ist heute noch in Betrieb, überwindet auf einer Länge von 4,8 km einen Höhenunterschied von 1097 Metern und weist eine bemerkenswert große Maximalsteigung von 374 ‰ auf.

Der aus dem Elsass stammende Niklaus Riggenbach erhielt 1863 in Frankreich ein erstes Patent für seine Zahnradbahn. Die Erfindung führte er zurück auf seine Erfahrung als technischer Leiter der Hauensteinlinie mit 26 ‰ Steigung, wo selbst mit Sandstreuen das Schleudern der Triebräder nicht immer verhindert werden konnte. 1869 erfuhr er, dass Marsh eine Zahnradbahn auf den Mount Washington baute. Die von Riggenbach projektierte Vitznau-Rigi-Bahn wurde am 21. Mai 1871 eröffnet und ist die erste Bergbahn mit Zahnradantrieb Europas. Sie führt mit einer maximalen Steigung von 250 ‰ von Vitznau in der Schweiz am Vierwaldstättersee auf die Rigi. Die Bahn endete zunächst an der Luzerner Kantonsgrenze, da die Konzessionen damals von den Kantonen erteilt wurden. Erst zwei Jahre später erreichte sie den heutigen Endpunkt Rigi Kulm. Riggenbach ging es beim Bau der Rigibahn auch darum, Vorteile der Zahnradbahn gegenüber Adhäsionsbahnen aufzuzeigen. Seine Vorschläge, Alpentransversalen wie die geplante Gotthardbahn als Zahnradbahn zu bauen, erwiesen sich jedoch als Fehlkalkulation. Die ebenfalls von Riggenbach konstruierte Werkbahn zum Steinbruch Ostermundigen wurde am 6. Oktober 1871 eröffnet. Ihr Betriebsbeginn ist jedoch umstritten.

Aufschwung der Zahnradbahnen

Die Kahlenbergbahn war die erste Zahnradbahn Österreichs.

Der Rigibahn war ein durchschlagender technischer und kommerzieller Erfolg beschieden. Sie leitete zu Beginn der 1880er Jahre einen Aufschwung im Bau von Zahnradbahnen ein. Die ersten Zahnradbahnen in Österreich-Ungarn waren die am 7. März 1874 eröffnete Kahlenbergbahn bei Wien und die Schwabenbergbahn in Budapest, die am 24. Juni 1874 den Betrieb aufnahm. Als erste Zahnradbahn mit nicht-touristischem Personenverkehr wurde am 6. September 1875 die Rorschach-Heiden-Bergbahn in der Ostschweiz dem Verkehr übergeben.

Die erste Zahnradbahn Deutschlands war die 1876 in Betrieb genommene Zahnradbahn des Hüttenwerks Wasseralfingen. Die beiden nachfolgenden Zahnradbahnen Grube Friedrichssegen bei Bad Ems an der Lahn und der Grube Kunst bei Herdorf im Siegerland waren Grubenbahnen. 1883 ging mit der Drachenfelsbahn die erste öffentliche Zahnradbahn in Betrieb, die heute noch im Betrieb ist. Sie weiat Steigungen bis 200 ‰ auf.

Bis zur Zeit des Ersten Weltkrieges wurden insgesamt mehr als hundert Zahnradbahnen in Betrieb genommenen, die sich mehrheitlich in Europa befanden. Die weltweit steilste Zahnradbahn ist mit einer maximalen Steigung von 480 ‰ die 1889 eröffnete Pilatusbahn, die vom Ufer des Vierwaldstättersees auf den Pilatus führt. Für diese Bahn entwickelte Eduard Locher ein spezielles, nach ihm benanntes Zahnradsystem.

Die ersten Zahnradbahnen wurden ausschließlich mit Dampflokomotiven betrieben. Im Verlaufe der 1890er Jahre kam es zur Einführung der elektrischen Traktion, die rasch an Bedeutung gewann. Nach dem Ersten Weltkrieg trat ein Rückgang der Zahl der Zahnradbahnen ein, weil der Zahnradbetrieb durch Adhäsionsantrieb ersetzt oder der Verkehr eingestellt wurde. Viele ursprünglich mit Dampf betriebene Bahnen wurden elektrifiziert, bei einigen wurden die Dampfloks durch Dieseltriebfahrzeuge ersetzt oder ergänzt. Durch die im Laufe der Jahre erfolgte Erneuerung des Rollmaterials wurden Leistungsfähigkeit und Attraktivität der modernisierten Zahnradbahnen gesteigert, wie einige Beispiele zeigen:

Im 20. Jahrhundert sind neue Zahnradstrecken entstanden durch den Umbau und die Erweiterung von Standseilbahnen, wie die Zahnradbahn Lausanne–Ouchy, der Dolderbahn in Zürich oder eine Tunnelstrecke in Lyon, die heute in das Netz der städtischen Métro integriert ist. 1987 wurde in Australien die Perisher 1987 zur Erschließung eines Skigebiets dem Verkehr übergeben. Im Jahr 1990 wurde in Japan wegen des Baus eines Staudamms ein Abschnitt der bisher als reine Adhäsionsbahn betriebenen Ikawa-Linie verlegt und mit Zahnstange versehen.

Dagegen wurden schon seit den 1920er Jahren viele Strecken mit Zahnstangenabschnitten mit Neigungen bis etwa 70 ‰ auf reinen Adhäsionsbetrieb umgestellt. Möglich wurde es durch Fortschritte im Lokomotivbau, höhere Achslasten aufgrund von stabilerem Oberbau und dem flächendeckenden Einsatz der durchgehenden, selbsttätigen und mehrlösigen Druckluftbremsen. Pionierleistungen auf diesem Gebiet erbrachte die Halberstadt-Blankenburger Eisenbahn mit ihrer Strecke Blankenburg–Tanne (seinerzeit „Harzbahn“, später Rübelandbahn genannt). Auch als Gruben- und Industriebahnen existieren keine Zahnradbahnen mehr. Sie wurden durch Förderbänder und gleislose Förderung abgelöst.

  • Walter Hefti: Zahnradbahnen der Welt. Birkhäuser, Basel 1971, ISBN 3-7643-0550-9.
  • Walter Hefti: Zahnradbahnen der Welt. Nachtrag. Birkhäuser, Basel 1976, ISBN 3-7643-0797-8.
  • Beat Keller: Zahnradbahnen – Ein Leitfaden für die Projektierung. In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.4–5. Minirex, 1991, ISSN 1022-7113,S.115–135.
  • Dolezalek: Zahnbahnen. In: Enzyklopädie des Eisenbahnwesens, herausgegeben von Victor von Röll, Band 10. Berlin und Wien 1923, S. 451–468. (Zeno.org)
  • Dolezalek: Gemischte Bahnen. In: Enzyklopädie des Eisenbahnwesens, herausgegeben von Victor von Röll, Band 5. Berlin und Wien 1914, S. 272–273. (Zeno.org)
  • Alfred Moser: Der Dampfbetrieb der schweizerischen Eisenbahnen 1847–1966. Birkhäuser, Basel 1967, S. 353–385
  • Žarko Filipović: Elektrische Bahnen: Grundlagen, Triebfahrzeuge, Stromversorgung. Springer-Verlag, 2004, ISBN 978-3-540-55093-8. S. 203–212
  • Rudolf Schmid: Die Zahnradbahn als modernes Transportmittel. In: Schweizer Ingenieur und Architekt, Band 97 (1979), Heft 23 (E-Periodica.ch, PDF; 3,5 MB).
  • Rolf Honegger: 100 Jahre Brünigbahn – Die Zahnradtechnik In: Schweizer Ingenieur und Architekt, Band 106 (1988), Heft 40 (E-Periodica.ch, PDF; 1,1 MB).
  • Zahnstangen. In: Internetseite der Firma Tensol Rail, Giornico. Abgerufen am 15. Juli 2017.
  • Wolfgang Messerschmidt: Zahnradbahnen, gestern, heute, in aller Welt. Die Geschichte der Zahnradbahnen, Franckh, Stuttgart 1972, ISBN 3-440-03833-5
  • Karl Sachs: 50 Jahre schweizerische elektrische Bergbahnen. In: Schweizerische Bauzeitung (SBZ). (archiviert in E-Periodica der ETH-Bibliothek):
    Erster Teil. In: SBZ, Band 66 (1948), Heft 50 (PDF, 4,2 MB)
    Schluss. In: SBZ, Band 66 (1948), Heft 51 (PDF, 5,0 MB)
  • Thomas Fleißig: Zahnradbahnen in Österreich. Eisenbahn-Bildarchiv. EK, Freiburg 2004, ISBN 3-88255-349-9.
  • Arthur Meyer, Josef Pospichal: Zahnradbahnlokomotiven aus Floridsdorf, Verlag bahnmedien.at, Wien 2012, ISBN 978-3-9503304-0-3.
  • Theo Weiss: Stadler – von der Stollenlokomotive zum Doppelstockzug. Minirex, Luzern 2010, ISBN 978-3-907014-33-2, S. 104–109
  • Klaus Fader: Zahnradbahnen der Alpen. 19 Bergbahnen in Deutschland, Frankreich, Österreich und der Schweiz. Franckh-Kosmos, Stuttgart / Ott, Thun 1996, ISBN 3-440-06880-3 / ISBN 3-7225-6346-1 (Ott); Tosa, Wien 2003, ISBN 3-85492-791-6.
  • Werner Latscha (Hrsg.): Sieben Bergbahnpioniere. Schweizer Pioniere der Wirtschaft und Technik, Nr. 81. Verein für Wirtschaftshistorische Studien, Zürich 2005, ISBN 978-3-909059-34-8.
  • Josef Hons: Bergbahnen der Welt. Zahnradbahnen, Schienen- und Standseilbahnen, Schwebebahnen und Skilifts. transpress-Verlag, Berlin 1990, ISBN 3-344-00475-1.
  • Zahnstangenbahnen. In: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, herausgegeben von Otto Lueger, Band 8. Stuttgart und Leipzig 1910, S. 962–965. (Zeno.org)
Wiktionary: Zahnradbahn – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons: Zahnradbahn – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
  1. Peter Schmied: 34. Tagung „Moderne Schienenfahrzeuge“ in Graz (Fortsetzung). Hans Schlunegger (Jungfraubahnen): Moderne Zahnradbahnen. In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.2. Minirex, 2003,S.66.
  2. Ausführungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung (AB-EBV) UVEK, 1. November 2020 (PDF; 9 MB)
  3. Kilian T. Elsasser, Verkehrshaus der Schweiz (Hrsg.): Gnom. Niklaus Riggenbach – Der Bergbahnpionier und seine Zahnrad-Dampflok «Gnom». AS Verlag, Zürich 2002, ISBN 3-905111-80-2.
  4. Hans-Peter Bärtschi, Anne-Marie Dubler: Eisenbahnen – 3.3 – Nebenlinien. In: Historisches Lexikon der Schweiz. 11. Februar 2015, abgerufen am4. Juni 2019.
  5. Walter von Andrian: Neue Bergstrecke nach Engelberg. In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.5. Minirex, 1995,S.189–194.
  6. Ausführungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung (AB-EBV) UVEK, 1. November 2020 (PDF; 9 MB). AB 76.1.a Höchstgeschwindigkeit in Abhängigkeit der massgebenden Neigung, Ziffer 9
  7. Walter von Andrian: Dieselelektrische Zahnrad-/Adhäsionslokomotiven für Indonesien. In: Schweizer Eisenbahn-Revue, Nr. 1–2. Minirex, 1994, S. 10–11.
  8. Michael Burger, Jürg Schöning: Die grösste Zahnradlokomotive der Welt für die Strecke Paranapiacaba - Raiz da Serra der MRS Logística. In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.4. Minirex, 2014,S.176–181.
  9. Beat Keller: Zahnradbahnen – Ein Leitfaden für die Projektierung, S. 134–135
  10. Žarko Filipović: Elektrische Bahnen: Grundlagen, Triebfahrzeuge, Stromversorgung, S. 205
  11. Hans Schlunegger: Moderne Doppeltriebwagen BDhe 4/8 211–214 für die Jungfraubahn. In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.12. Minirex, 1992,S.549–557.
  12. Zahnstangenschmierung – Praktische Erfahrungen (PDF; 113 kB), Ernst Zbinden bei der Fachtagung Zahnradbahnen 2010 in Brig, abgerufen am 29. Oktober 2012
  13. Peter Berger: Dokumentation der Zahnradbahntechnik basierend auf Archiv- und Erfahrungswissen In: Ferrum: Nachrichten aus der Eisenbibliothek, Stiftung der Georg Fischer AG, Band 86, 2014 (E-Periodica.ch, PDF; 10,7 MB).
  14. Walter Hefti: Zahnradbahnen der Welt, S. 156
  15. Nekrologe – Arnold Pauli. In: Schweizerische Bauzeitung, Band 105 (1935), Heft 12 (E-Periodica.ch, PDF; 0,4 MB).
  16. Emil Strub: Wengernalpbahn (Fortsetzung). In: Schweizerische Bauzeitung, Band 22 (1893), Heft 9 (E-Periodica.ch, PDF; 4,4 MB).
  17. Josef Hardegger: 100 Jahre Gaiserbahn, 1889–1989. Verlag Schläpfer, Herisau 1989, ISBN 3-85882-063-6. Seite 113–114
  18. Kilian T. Elsasser: Restaurierung der Zahnrad-Dampflok Gnom im Verkehrshaus der Schweiz, Januar 2000 bis März 2002. Schweizerische Gesellschaft für Technikgeschichte und Industriekultur, Oktober 2000
  19. E. E. Seefehlner, H. H. Peter: Elektrische Zugförderung: Handbuch für Theorie und Anwendung der Elektrischen Zugkraft auf Eisenbahnen. Springer Verlag, 1924, S. 547–548
  20. Siegfried Abt: Beitrag zur Geschichte der Zangenbremsen. In: Schweizerische Bauzeitung, Band 48 (1906), Heft 22 (E-Periodica.ch, PDF; 4,1 MB).
  21. Verband öffentlicher Verkehr (Hrsg.): D RTE 29700 Systemtechnik Zahnradbahnen Dokumentation. 31. März 2010
  22. Ausfahrt aus Abt Ichishiro mit Abt-Zahnstange Foto in Wikimedia, 16. Dezember 2007
  23. Dolezalek: Zahnbahnen, Kapitel Stufenzahnstangen, Bauart Abt.
  24. Fünfundzwanzigjähriges Jubiläum des System Abt. In: Schweizerische Bauzeitung. Band 50 (1907), Heft 10 (E-Periodica.ch, PDF; 0,4 MB).
  25. Fritz Balmer: Aus Unfalltief zu Frequenzhoch. Generalversammlung der Berner Oberland-Bahnen AG. In: Jungfrau Zeitung, 17. Juni 2004
  26. Der Begriff „Aufsteigen“ wird zweifach benutzt: 1. Die Flanken der Zahnstangen sind schräg, weshalb die übertragene, parallel zur Fahrtrichtung wirkende Kraft eine Komponente in Flankenrichtung hat. Bei nicht ausreichend hoher Gegenkraft durch das Fahrzeuggewicht rutschen die Zähne des Zahnrades aus der Zahnstange heraus. Zusammen mit dem Zahnrad wird das Fahrzeug angehoben. 2. Die Köpfe der Zähne treffen aufeinander und rollen aufeinander ab.
  27. Siegfried Abt: Das neue vereinigte Reibungs- und Zahnbahn-System Peter. In: Schweizerische Bauzeitung, Band 71 (1918), Heft 1 (E-Periodica.ch, PDF; 2,8 MB) und Band 71 (1918), Heft 2 (PDF; 2,6 MB).
  28. Emil Strub: Zum 25jährigen Jubiläum der Rigibahn (II.) In: Schweizerische Bauzeitung, Band 27 (1896), Heft 23 (E-Periodica.ch, PDF; 5,4 MB).
  29. Ausführungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung (AB-EBV) UVEK, 1. November 2020 (PDF; 9 MB). AB 33.1 Punkt 5 Zahnstangen von Zahnradbahnen
  30. Ausführungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung (AB-EBV) UVEK, 1. November 2020 (PDF; 9 MB). AB 54.2.b.1 Zahnstange mit vertikalem Zahneingriff, Ziffer 1.7
  31. Sébastien Jarne, Klaus Potocnik, Hans Schlunegger: Neue Güterzuglokomotiven 31 und 32 der Wengernalpbahn. In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.3. Minirex, 1996,S.92–103.
  32. Andreas Meier, Urs Wieser, Anton Zimmermann: Dieselelektrische Zahnrad- und Adhäsionslokomotive und Schneeschleuder für die Zahnradbahn Ribes – Nuria. In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.4. Minirex, 1995,S.157–164.
  33. Beat Keller: Zahnradbahnen – Ein Leitfaden für die Projektierung, S. 125–126
  34. Beat Feusi, Reinhard Zuber, Gerhard Züger: Neue Zahnrad-Triebzüge ABeh 150, ABeh 160 und ABeh 161 für die Zentralbahn. Fortsetzung aus Heft 3/2017. In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.4. Minirex, 2017,S.192–199.
  35. Alfred Moser: Der Dampfbetrieb der schweizerischen Eisenbahnen 1847–1966, S. 383
  36. Schlussbericht der SUST über die Entgleisung eines Reisezuges vom 5. Juni 2016. Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle (SUST), 21. März 2017
  37. (Schweizerische Fahrdienstvorschriften (FDV) A2020. Bundesamt für Verkehr (BAV), 1. Juli 2020 (PDF; 9 MB). R 300.13, Abschnitt 13.2 Nachbremse für gemischte Zahnrad-/Adhäsionsbahnen)
  38. Peter Berger, Hans Waldburger, Christoph Berger: Bahnen nach Engelberg. 100 Jahre Schienenverkehr vom Vierwaldstätter See ins Klosterdorf. Minirex, Luzern 1998, ISBN 3-907014-10-3.
  39. Peter Schoch, Martin Stamm, Herbert Welte: Die neuen Panoramawagen A 102 und 103 für die Brünigbahn. In: Schweizer Eisenbahn-Revue, Nr. 10. Minirex, 1994, S. 447–485.
  40. Peter Fehr: Neues Rollmaterial zb. Die neue Generation Zahnradtriebzug. Unterlagen für die Fachtagung TST des Verbands öffentlicher Verkehr, 2. November 2012. PDF; 3,5 MB. (Memento vom 19. August 2017 im Internet Archive)
  41. Zahnstangeneinfahrten. In: Internetseite der Firma Tensol Rail, Giornico. Abgerufen am 15. November 2017.
  42. Schweizerische Fahrdienstvorschriften (FDV) A2020. Bundesamt für Verkehr (BAV), 1. Juli 2020 (PDF; 9 MB). R 300.2, Abschnitt 2.3.6 Signale für Zahnstange
  43. Emil Strub: Wengernalpbahn (Schluss). In: Schweizerische Bauzeitung, Band 22 (1893), Heft 10 (E-Periodica.ch, PDF; 5,3 MB).
  44. Walter Hefti: Zahnradbahnen der Welt, S. 36
  45. Peter Pfenniger: Neue spezielle biegbare Zahnstangenweiche RIGI-VTW 2000. Rigi Bahnen, im Februar 2001; abgerufen am 15. Juli 2017.
  46. Hans G. Wägli: Schienennetz Schweiz – Réseau ferré suisse. AS Verlag, Zürich 2010, S. 72
  47. Karl Tillmetz, Hermann Patrick Braess: Die Helixverwindung – ein kritischer –Einflussfaktor bei der Trassierung und Auslegung von Bergbahnen (Fortsetzung aus Heft 12/2020). In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.1. Minirex, 2021,S.52–54.
  48. Hans Tribolet: Die neuen Mehrzweck-Lokomotiven HGe 4/4 II 1 – 5 der Brig – Visp – Zermatt-Bahn. In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.10. Minirex, 1990,S.263–270.
  49. Rudolf Schmid: Die Zahnradbahn als modernes Transportmittel, S. 441
  50. Dolezalek: Zahnbahnen, Kapitel Lokomotiven
  51. Karl Sachs: 50 Jahre schweizerische elektrische Bergbahnen. In: Schweizerische Bauzeitung, Band 66 (1948), Heft 50 (E-Periodica.ch, PDF; 4,2 MB) und Band 66 (1948), Heft 51 (PDF; 5,0 MB).
  52. Hans Schlunegger: Neue Doppeltriebwagen BDhe 4/8 211–214 der Jungfraubahn. In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.9. Minirex, 1989,S.207–208.
  53. GGB-Triebwagen geliefert. In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.12. Minirex, 2006,S.585. und Heinz Inäbnit, Urs Jossi: Neue und erneuerte Triebzüge für die Jungfraubahn. In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.4. Minirex, 2016,S.180–182.
  54. Jürg D. Lüthard: Neue Lokomotive für die Bayerische Zugspitzbahn. In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.12. Minirex, 2014,S.599.
  55. L. Degen: Neue Lokomotive für die Mount Washington Cog Railway. In: Schweizer Eisenbahn-Revue, Nr. 4. Minirex, 2018, S. 208.
  56. Hans Schneeberger: Die elektrischen und Dieseltriebfahrzeuge der SBB. Band I: Baujahre 1904–1955. Minirex AG, ISBN 3-907014-07-3. S. 269
  57. Vierzylindrige Zahnrad- und Adhäsionslokomotive der Brünigbahn (Schweizer Bundesbahnen). In: Die Lokomotive, 1906, S. 21–22 (ANNO – AustriaN Newspapers Online)
  58. A. Ostertag: Zur Entwicklung der Dampflokomotiven der schweizerischen Eisenbahnen. In: Schweizerische Bauzeitung, Band 65 (1947), Heft 25 (E-Periodica.ch, PDF; 7,0 MB).
  59. Tadej Brate: Slovenske muzejske lokomotive. Slowenische Museumslokomotiven. Verlag mladinska knjiga, 2004, ISBN 86-11-16904-2, (slowenisch). Seite 38
  60. Siegfried Abt: Die neuen Lokomotiven der Staatsbahnen auf Sumatra (Westküste). In: Schweizerische Bauzeitung. Band 78 (1921), Heft 7 (E-Periodica.ch, PDF; 2,1 MB).
  61. Siegfried Abt: Die neuen Lokomotiven der Nilgiri-Bahn. In: Schweizerische Bauzeitung. Band 70 (1917), Heft 7 (E-Periodica.ch, PDF; 1,7 MB)
  62. Raimar Lehmann: Dampflok-Sonderbauarten. Springer, Basel, ISBN 978-3-0348-6757-3, S. 183
  63. Martin Gerber, Walter Hürlimann, Peter Maurer: Neue Lokomotiven HGe 4/4 II für die Brüniglinie der SBB und für die Furka-Oberalp-Bahn. In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.6. Minirex, 1985,S.183–195.
  64. Walter von Andrian: Generationensprung beim Brünigbahn-Rollmaterial. In: Schweizer Eisenbahn-Revue, Nr. 6. Minirex, 2009. S. 320–321.
  65. Hans Waldburger: 125 Jahre Rorschach – Heiden-Bergbahn (RHB) (Teil 6) (Memento vom 18. Februar 2005 im Internet Archive). In: Schweizerischen Eisenbahn-Amateur-Klub Zürich (SEAK), 2000
  66. Güterwagen. Auf der Webseite der Dampfbahn Furka-Bergstrecke, abgerufen am 28. Dezember 2020.
  67. Ausführungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung (AB-EBV) UVEK, 1. November 2020 (PDF; 9 MB). AB 54.2.b.3 Bremsen von Wagen, Ziffer 1.1.1 und 3.1
  68. Mathias Rellstab: Zahnrad-Riese entsteht. In: Schweizer Eisenbahn-Revue. Nr. 4. Minirex, 2012, S. 193.
  69. Ausführungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung (AB-EBV) UVEK, 1. November 2020 (PDF; 9 MB). AB 54.2.b.4 Bremsen beim Ziehen von Wagen, Ziffer 1.2
  70. Ausführungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung (AB-EBV) UVEK, 1. November 2020 (PDF; 9 MB). AB 54.2.b.4 Bremsen beim Ziehen von Wagen, Ziffer 1
  71. Einseitig geneigte Zahnradbahnen in den deutschsprachigen Ländern mit Wendezügen, deren Triebfahrzeug talseitig eingereiht ist: Altstätten–Gais (AB), Rorschach–Heiden (AB), Jungfraubahn, Arth–Rigi (RB), Vitznau–Rigi (RB), Wengernalpbahn, Luzern-Stans-Engelberg-Bahn (bis 2010), Gornergratbahn, Schöllenenbahn (MGB), Martigny–Châtelard (TMR), Lausanne–Ouchy (bis 2006), Blonay–Les Pléiades (CEV), Aigle–Leysin (TPC), Aigle–Champéry (TPC), Bex–Villars (TPC), Zugspitzbahn und Schneebergbahn. Die Links verweisen auf ein Bild als Beleg.
  72. Einseitig geneigte Zahnradbahnen mit Wendezügen, deren Triebfahrzeug bergseitig eingereiht ist: St. Gallen–Appenzell (AB, bis 2018; Ruckhaldekurve mit 30 Meter Radius), Berner Oberland-Bahn, Luzern–Stans–Engelberg abgerufen am 29. Dezember 2020 (zb, seit 2010) und Visp–Zermatt (MGB). Die Links verweisen auf ein Bild als Beleg. Nicht erwähnte Bahnen sind beidseitig geneigt oder setzen keine Wendezüge ein.
  73. Verein Deutscher Eisenbahnverwaltungen (Hrsg.): Grundzüge für den Bau und die Betriebseinrichtungen der Lokalbahnen. Berlin, 1. Januar 1909, §21.
  74. Hans Waldburger: 125 Jahre Rorschach – Heiden-Bergbahn (RHB) (Teil 3) (Memento vom 17. Februar 2005 im Internet Archive). In: SEAK, 2000
  75. Verordnung über Bau und Betrieb der Eisenbahnen (Eisenbahnverordnung, EBV) Schweizerische Eidgenossenschaft, 23. November 1983
  76. Michael Burger: Elektrische Berglokomotive 19 der Bayerischen Zugspitzbahn. In: Schweizer Eisenbahn-Revue, Nr. 12/2017, Minirex, S. 607
  77. Werner Hubacher, Othmar Wilhelm: Die Serieausführung der Brünigbahn-Lokomotiven HGe 4/4 101 961–968. In: Schweizer Eisenbahn-Revue, Nr. 10. Minirex, 1989, S. 231–239.
  78. Michael Burger: Neue dieselelektrische Lokomotiven Hm 2/2 und HGm 2/2 für verschiedene Zahnradbahnen. In: Schweizer Eisenbahn-Revue, Nr. 12. Minirex, 2011, S. 585–593.
  79. Martin Aeberhard, Andreas Meier, Markus Meyer: Selbsterregte Beharrungsbremse für Zahnradfahrzeuge mit Asynchron-Fahrmotoren. In: Schweizer Eisenbahn-Revue, Nr. 4. Minirex, 1992, S. 130–132.
  80. Mathias Rellstab: Ge 4/4 III auf dem Oberalppass. In: Schweizer Eisenbahn-Revue. Nr. 6. Minirex, 2005, S. 260–261.
  81. Walter von Andrian: RhB-Ge 4/4 III bei der FO. In: Schweizer Eisenbahn-Revue, Nr. 6. Minirex, 1995, S. 260–261.
  82. Ausführungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung (AB-EBV) UVEK, 1. November 2020 (PDF; 9 MB). AB 52.1 Anforderungen an Bremssysteme, Ziffer 9
  83. Žarko Filipović: Elektrische Bahnen: Grundlagen, Triebfahrzeuge, Stromversorgung, S. 211
  84. Hans Streiff: Rückgewinnung von Bremsenergie bei Schienenverkehrsmitteln (Teil II). (Memento vom 20. Februar 2005 im Internet Archive) In: Homepage des Schweizerischer Eisenbahn-Amateur-Klub Zürich (SEAK), 1999. (Memento vom 20. Februar 2005 im Internet Archive)
  85. G. Borgeaud: Stand- und Entgleisungssicherheit bei Zahnradbahnen.
    Schweizerische Bauzeitung, Band 87 (1969), Heft 4 (Teil 1) (E-Periodica, PDF 10,3 MB)
    Schweizerische Bauzeitung, Band 87 (1969), Heft 5 (Teil 2) (E-Periodica, PDF 11,8 MB)
  86. Gaston Borgeaud: Stand- und Entgleisungssicherheit bei Zahnradbahnen.
    Schweizerische Bauzeitung, Band 96 (1978), Heft 27/28 (Teil 1) (E-Periodica, PDF 8,5 MB)
    Schweizerische Bauzeitung, Band 96 (1978), Heft 30/31 (Teil 2) (E-Periodica, PDF 2,8 MB)
    Schweizerische Bauzeitung, Band 96 (1978), Heft 32 (Teil 3) (E-Periodica, PDF 4,5 MB)
    Schweizerische Bauzeitung, Band 96 (1978), Heft 35 (Teil 4) (E-Periodica, PDF 2,8 MB)
    Schweizerische Bauzeitung, Band 96 (1978), Heft 37 (Teil 5) (E-Periodica, PDF 2,3 MB)
  87. Karl Tillmetz, Hermann Patrick Braess: Die Helixverwindung – ein kritischer –Einflussfaktor bei der Trassierung und Auslegung von Bergbahnen. In: Schweizer Eisenbahn-Revue.Nr.12. Minirex, 2020,S.660–663.
  88. Hans Schlunegger: Neue Stellwerkanlagen auf der Strecke Grindelwald – Kleine Scheidegg der Wengernalpbahn (WAB). In: Schweizer Eisenbahn-Revue, Nr. 2. Minirex, 2004, S. 73–77.
  89. Richard Meier: Kollisionen trotz Zugbeeinflussung. In: Schweizer Eisenbahn-Revue, Nr. 6. Minirex, 2013, S. 275.
  90. Hans Schlunegger: Zugsicherungssystem ZSI 127 der Berner Oberland-Bahnen und der Zentralbahn. In: Schweizer Eisenbahn-Revue, Nr. 5. Minirex, 2005, S. 242–245.
  91. BAV legt Zugbeeinflussungsstandard für Schmalspurbahnen fest. In: Schweizer Eisenbahn-Revue, Nr. 8–9. Minirex, 2013, S. 242–245.
  92. ZSI 127. Sicher unterwegs. In: Homepage der Rhätischen Bahn, 2014
  93. Thomas Frey, Hans-Ulrich Schiedt: bahndaten.ch. Daten zu den Schweizer Eisenbahnen 1847–1920. Via Storia, Zentrum für Verkehrsgeschichte der Universität Bern, abgerufen am 1. November 2017.
  94. Matterhorn Gotthard Bahn: Ein Lehrstück nach Walliser Art. In: Bilanz vom 22. März 2005
  95. Lagebericht für das Geschäftsjahr vom 1. November 2013 bis zum 31. Oktober 2014. (Memento vom 9. November 2017 im Internet Archive) Bayerische Zugspitzbahn Bergbahn Aktiengesellschaft Garmisch-Partenkirchen (PDF; 0,8 MB)
  96. Wolfgang König: Bahnen und Berge. Verkehrstechnik, Tourismus und Naturschutz in den Schweizer Alpen 1870–1939. Deutsches Museum. Beiträge zur Historischen Verkehrsforschung, Frankfurt/New York, 2000
  97. Peter Burkhardt: Bergbahnen hängen in den Seilen. In: Tages-Anzeiger vom 8. Januar 2017
  98. Asiaten stürmen das Jungfraujoch. In: 20 Minuten vom 17. April 2013
  99. Unfall auf einer Zahnradbahn. In: Zentralblatt der Bauverwaltung, 17. Februar 1883 (epilog.de – Zeitreisen zur Kultur + Technik)
  100. Rittnerbahn. In: Homepage der Tiroler MuseumsBahnen, abgerufen am 15. September 2017
  101. Suki Casanave: Mount Washington Cog Railway. In: New England Today, 20. April 2015 (englisch)
  102. Gernot Dietel: Das Vorbild heißt Amerika. Die Madison Incline in Indiana (USA), eine frühe Zahnradbahn. In: Eisenbahngeschichte 62, S. 71–73 unter Bezug auf: Baldwin Locomotive Works (Hrsg.): The History of the Baldwin Locomotive Works 1831-1920, S. 41f.
  103. Mayer: Die ersten Zahnradbahnen und das System Riggenbach. In: Die Lokomotive, 1943, S. 106–108 (ANNO – AustriaN Newspapers Online)
Normdaten (Sachbegriff): GND:4067334-0(OGND, AKS)

Zahnradbahn schienengebundenes Verkehrsmittel dessen Triebfahrzeuge die Antriebskraft mittels Zahnradern in Bewegung umsetzen Sprache Beobachten Bearbeiten Dieser Artikel beschreibt Zahnradbahnen die auf paarig angeordneten Schienen verkehren Zu vorwiegend im Steillagenweinbau eingesetzten Einschienen Zahnradbahnen siehe Monorackbahn Eine Zahnradbahn ist ein schienengebundenes Verkehrsmittel bei dem die Antriebskraft zwischen Triebfahrzeug und Fahrbahn formschlussig mittels eines Zahnstangengetriebes ubertragen wird In eine zwischen den beiden Schienen auf den Schwellen befestigte Zahnstange greifen ein oder mehrere am Triebfahrzeug angetriebene Zahnrader ein Zahnradbahn auf dem Schafberg Auf diese Weise lassen sich wesentlich grossere Steigungen als mit Adhasionsantrieb befahren Adhasionsbahn bis etwa 75 Steigung Zahnradbahnen bis etwa 300 Steigung Bei Bahnen im Gebirge stehen fur die Bewaltigung der bedeutenden Hohendifferenzen oftmals nur kurze Distanzen zur Verfugung Es mussen grossere Steigungen bewaltigt werden als der Adhasionsantrieb Durchdrehen der angetriebenen Rader auf den Schienen bei grosserer Steigung zulasst Die Schafbergbahn uberwindet Steigungen von etwa 250 die Pilatusbahn ausnahmsweise bis 480 zwei liegende Zahnrader verhindern gegenseitig das Herausdrangen der Rader aus der Zahnstange eine allein fahrende Anspannlokomotive Treidellok am Panamakanal bis zu 500 Es gibt auch Zahnradbahnen auf steilen Hanglagen in Stadten Die auf die Vertikale bezogene Steiggeschwindigkeit der Zahnradbahnen ist meistens hoher als bei Gebirgsbahnen mit Adhasionsantrieb 1 Inhaltsverzeichnis 1 Ubersicht 1 1 Reine Zahnradbahnen 1 2 Bahnen mit gemischtem Adhasions und Zahnradbetrieb 1 3 Zahnstangen bei Standseilbahnen 1 4 Treidellokomotiven 1 5 Spurweite 2 Vor und Nachteile 2 1 Verwendungsbereich 2 2 Kosten 2 3 Fahrgeschwindigkeit 2 4 Eignung fur Guterverkehr 2 5 Umweltaspekte 3 Technik 3 1 Zahnstangensysteme 3 1 1 Leiterzahnstangen 3 1 2 Zahnschienen 3 1 3 Lamellenzahnstangen 3 1 4 Zahnstangen fur waagrechten Eingriff zweier Zahnrader 3 1 5 Andere Bauarten 3 2 Anordnung des Zahnstangensystems 3 2 1 Lage der Zahnstangen im Gleis 3 2 2 Eingriff der Zahnrader in die Zahnstange 3 3 Zahnstangeneinfahrt 3 3 1 System Abt 3 3 2 System Marfurt 3 3 3 Signalisation 3 4 Weichen und andere Gleisverbindungen 3 4 1 Schiebebuhnen Drehscheiben und Gleiswender 3 4 2 Zungenweichen 3 4 3 Federweichen 3 4 4 Helixverwindung in der Weiche 3 5 Triebfahrzeuge 3 6 Triebfahrzeuge fur reine Zahnradbahnen 3 6 1 Dampflokomotiven 3 6 2 Elektrische und dieselelektrische Triebfahrzeuge 3 7 Triebfahrzeuge fur gemischte Bahnen 3 7 1 Dampflokomotiven 3 7 2 Elektrische und dieselbetriebene Triebfahrzeuge 3 7 3 Getrennte Zahnrad und Adhasionsantriebe 3 7 4 Differentialantrieb 3 8 Wagenkasten 3 9 Personen und Guterwagen 3 10 Sicherheit und Bremsen 3 10 1 Zulassung 3 10 2 Bremsen 3 10 3 Selbsterregte Beharrungsbremse fur Umrichterfahrzeuge 3 10 4 Entgleisungssicherheit 3 10 5 Gleisverwindung in geneigten Gleisbogen 3 10 6 Uberwachungen 3 10 7 Sicherungs und Signalanlagen 4 Betrieb 4 1 Betriebsergebnisse 4 1 1 Gemischte Zahnradbahnen 4 1 2 Reine Zahnradbahnen 4 2 Unfalle 5 Geschichte 5 1 Vorgeschichte 5 2 Bahnen auf den Mount Washington und die Rigi 5 3 Aufschwung der Zahnradbahnen 6 Siehe auch 7 Literatur 8 Weblinks 9 Einzelnachweise und AnmerkungenUbersicht BearbeitenFur Zahnradbahnen gibt es verschiedene Antriebsarten die den betrieblichen Anforderungen entsprechend konzipiert sind Man unterscheidet zwischen reinen Zahnradbahnen und Bahnen mit gemischtem Adhasions und Zahnradantrieb Reine Zahnradbahnen Bearbeiten Reine Zahnradbahn Zug der Schynige Platte Bahn mit zwei Vorstellwagen Bei reinen Zahnradbahnen meist wenige Kilometer lange Bergbahnen ist der Zahnradantrieb standig im Eingriff Die Laufrader der Triebfahrzeuge sind in der Regel nicht angetrieben Die Fahrzeuge konnen sich auf Strecken ohne Zahnstange nicht fortbewegen weshalb meistens auch die relativ kurzen ebenen Abschnitte in den Endbahnhofen und die Zufahrten zur Werkstatt mit Zahnstangen ausgerustet sind Fruher bestanden die Zuge der reinen Zahnradbahnen je nach Steigung in der Regel aus einer Lokomotive und einem bis drei Wagen Die Lokomotive war stets talwarts eingeordnet so dass die Wagen bergauf geschoben wurden und sich der Einbau der zwei vorgeschriebenen mechanischen Bremsen auf das Triebfahrzeug beschrankte Heute kommen mehrheitlich Triebwagenzuge oder Triebwagen zum Einsatz Bahnen mit gemischtem Adhasions und Zahnradbetrieb Bearbeiten Gemischter Betrieb Zug der Furka Oberalp Bahn auf einem Zahnstangenabschnitt Bahnen mit gemischtem Adhasions und Zahnradbetrieb wurden dort gebaut wo nur einzelne Abschnitte mit starken Steigungen vorhanden sind Bei solchen Bahnen sind die Triebfahrzeuge mit einem kombinierten Antrieb ausgerustet Vereinzelt gibt es getrennte Antriebe fur die Laufrader und das Zahnrad Zudem gab es Bahnen bei denen Adhasionstriebwagen auf den Zahnstangenabschnitten von Zahnradlokomotiven geschoben wurden z B die Stansstad Engelberg Bahn oder die Rittner Bahn Der Vorteil gemischter Antriebe ist dass dort wo das Zahnrad nicht im Eingriff ist mit hoherer Geschwindigkeit gefahren werden kann Auf Zahnstangenabschnitten ist die Geschwindigkeit nach den Schweizer Vorschriften 2 die in diesem Bereich meist als Referenz gelten auf 40 km h begrenzt Zumindest ein Teil der Wagen muss auf derartigen Strecken mit Bremszahnradern ausgerustet sein Triebfahrzeuge fur gemischte Zahnradbahnen sind komplizierter als reine Adhasionsfahrzeuge Die Zentralbahn und ihre Vorganger beschafften fur den umfangreichen Verkehr auf den Talstrecken Triebfahrzeuge ohne Zahnradantrieb Andererseits sind die auf die Matterhorn Gotthard Bahn ubergangsfahigen Wagen der Rhatischen Bahn die selbst keine Zahnstangenabschnitte betreibt mit Bremszahnradern ausgestattet Siehe auch Abschnitte Triebfahrzeuge fur reine Zahnradbahnen und Triebfahrzeuge fur gemischte Bahnen Zahnstangen bei Standseilbahnen Bearbeiten Nerobergbahn Wasserballastbahn mit Zahnstangenbremse Bis in die 1890er Jahre dienten Zahnstangen als Bremseinrichtungen fur Standseilbahnen Fur die 1893 eroffnete Stanserhorn Bahn entwickelten Franz Josef Bucher und Josef Durrer eine Zangenbremse die ohne kostspielige Zahnstange auskam 3 Eine Bremszahnstange besitzt die noch in Betrieb befindliche Nerobergbahn in Wiesbaden Eine Bremszahnstange hatten beispielsweise die Zurcher Polybahn vor dem Umbau 1996 und die stillgelegte Malbergbahn in Bad Ems Treidellokomotiven Bearbeiten Treidellokomotiven Panamakanal Mit zahnradgetriebenen Treidellokomotiven werden Schiffe durch die Schleusen des Panamakanals getreidelt Um die Zugkraft der Lokomotiven zu erhohen liegt die Zahnstange in den Treidelgleisen durchgehend also auch in den waagerechten Abschnitten Die erheblichen seitlichen Zugkrafte die beim Ziehen der Schiffe auftreten nehmen waagerechte Fuhrungsrollen auf Diese rollen an den Flanken der Zahnstangen die der Bauart Riggenbach ahneln In den parallel liegenden Gleisen fur die Leerfahrten zuruck liegen Zahnstangen nur in den kurzen aber bis zu 500 steilen Rampen neben den Schleusenhauptern Spurweite Bearbeiten Zahnradbahnen konnen in jeder Spurweite gebaut werden sofern sie den Einbau der Zahnradantriebe in die Laufwerke ermoglicht Die altesten Zahnradbahnen der Schweiz sind regelspurig entweder weil vor 1872 eine andere Spurweite nicht erlaubt war 4 oder um den Ubergang auf benachbarte Regelspurstrecken zu ermoglichen Bei Bahnen in Regel und Meterspur sind die Fahrzeuge weniger kippgefahrdet als bei solchen mit 800 Millimeter Spurweite was insbesondere bei Fohnsturmen von Bedeutung ist Regel und Breitspurbahnen erlauben eine grossere Transportkapazitat erfordern wegen der potentiell schwereren Fahrzeuge jedoch eine massivere Bauweise von Ober und Unterbau sowie grossere Bogenradien Weil diese Bedingungen bei Bergbahnen oft nicht erfullt sind ist die Mehrheit der Zahnradbahnen meter seltener regelspurig Breitspurige Zahnradstrecken sind auch wegen des geringen Vorkommens von Breitspuren uberhaupt eine Ausnahme Ein Beispiel ist der Abschnitt Raiz da Serra Paranapiacaba der Strecke Santos Jundiai im brasilianischen Bundesstaat Sao Paulo mit einer Spurweite von 1600 Millimetern Vor und Nachteile BearbeitenVerwendungsbereich Bearbeiten Zahnradbahnen konnen sehr leistungsfahig sein Der abgebildete vierteilige Zahnrad Triebzug der Perisher Skitube in Australien kann in Doppeltraktion verkehren und so 1768 Fahrgaste transportieren Auf Steigungen uber 250 durfen Zuge nicht gezogen werden Einzeln verkehrende Triebwagen auf der Reihe 5099 auf der 255 steilen Schafberg bahn in Osterreich Zahnradbahnen finden ihren Verwendungsbereich zwischen den Adhasionsbahnen und den Seilbahnen Zahnradbahnen sind vor allem zur Verkehrserschliessung von topographisch unterschiedlich beschaffenem Gelande geeignet wo abwechslungsweise flachere und steile Streckenabschnitte im Adhasions bzw im Zahnstangenbetrieb durchgehend befahren werden konnen Zudem haben sie ihre Berechtigung bei verhaltnismassig langen Steilstrecken mit grossen geforderten Transportkapazitaten Vorteilhaft ist ihre unbegrenzte Streckenlange wobei die Bahn je nach Gelande fur einen wahlweisen Adhasions und Zahnstangenbetrieb gebaut werden kann Zusatzlich konnen Steigungen und Gefalle abwechselnd aufeinander folgen Traktorbetrieb ist aufwendiger als der Betrieb einer gemischten Zahnradbahn Typische Beispiele fur in das Eisenbahnnetz eingebundene Strecken sind die Matterhorn Gotthard Bahn und die Zentralbahn die nicht nur dem Tourismus sondern auch der regionalen Erschliessung fur die einheimische Bevolkerung dienen Kosten Bearbeiten Nachteilig sind die hohen Investitionskosten vor allem wenn die Trassen in schwierigem Gelande angelegt werden mussen Der Bau der Fahrbahn und die Erstellung von Brucken Tunnels und Verbauungen gegen Steinschlag und Lawinen sind kostspielig so dass der Bau einer Zahnradbahn wesentlich teurer sein kann als der einer Luftseilbahn Kostenintensiv sind zudem die Spezialkonstruktionen an Fahrzeugen und Oberbau 1991 plante die damalige Luzern Stans Engelberg Bahn eine Vergrosserung ihrer Transportkapazitat Der Preis eines leistungsfahigen Doppeltriebwagens mit 2100 kW fur 246 Steigung wurde auf 16 Millionen Schweizer Franken veranschlagt so viel wie fur einen kurzen Intercity Zug mit einer Lokomotive 2000 und funf Eurocity Wagen Allein der Ersatz der vorhandenen acht Triebwagen BDeh 4 4 hatte rund 130 Millionen Franken gekostet Man zog es vor stattdessen den fur 68 Millionen Franken budgetierten Tunnel Engelberg mit 105 Steigung zu bauen 5 Fahrgeschwindigkeit Bearbeiten Ein weiterer Nachteil sind die relativ geringen Fahrgeschwindigkeiten vor allem aus Sicherheitsgrunden bei der Talfahrt mit Rucksicht auf ein sicheres Bremsen bei normalem Betrieb und in Notfallen Hochstgeschwindigkeit bei Talfahrt auf Zahnstangenstrecken in km h Auszug 6 Fahrzeugart Gefalle 20 60 90 120 160 250 300 480 Altere Fahrzeuge gebaut vor 1972 35 28 22 5 19 16 12 10 5 6Moderne Drehgestellfahrzeuge 40 39 32 27 5 23 17 5 15 9 Auf der Bergfahrt kann die Fahrgeschwindigkeit hoher sein Sie ist im Wesentlichen durch die Traktionsleistung des Triebfahrzeugs bestimmt 5 Eignung fur Guterverkehr Bearbeiten Zahnradbahnen sind zum Personen wie zum Gutertransport geeignet was vor allem fur Strecken die der regionalen Erschliessung dienen von besonderer Bedeutung ist Die Matterhorn Gotthard Bahn MGB und die Wengernalpbahn spielen eine wichtige Rolle bei der Erschliessung der autofreien Orte Zermatt und Wengen Die MGB erschloss auch eine Baustelle des Gotthardbasistunnels und fuhrte taglich Guterzuge mit Baumaterialien uber ein Anschlussgleis mit Zahnstange zum Bau des Gotthard Basistunnels Es gibt oder gab auch Zahnradbahnen die fast ausschliesslich oder ganz fur den Guterverkehr bestimmt sind wie z B die Bahnstrecke zwischen Sao Paulo und der Hafenstadt Santos in Brasilien die eingestellte Kohletransportbahn Padang Sawahlunto der Indonesischen Staatsbahn 7 und die ebenfalls eingestellte Transandenbahn zwischen Chile und Argentinien Zwei He 4 4 der MRS Logistica be fordern auf 104 Steigung Guter zuge mit bis zu 750 t Anhangelast 8 Zementzug der Matterhorn Gotthard Bahn MGB auf der Oberalpstrecke mit einer HGe 4 4 II Talwarts fahrender Guterzug der Wengernalpbahn mit einer He 2 2 HGe 4 4 I vor einem Guterzug der damaligen Furka Oberalp Bahn um das Jahr 1980 Die meist sehr kurzen Werkbahnen machten einen geringen Teil der weltweiten Zahnradstrecken aus Die meisten Werkbahnen mit Zahnradantrieb wurden in Deutschland vor allem fur den Bergbau und die Schwerindustrie erstellt Umweltaspekte Bearbeiten Schmierfett ablagerungen an einer Zahnstange der Appenzeller Bahnen Wegen der hoheren Umweltbelastung wird eine dieselelektrische Zahnrad lokomotive der elektrisch betriebenen Matterhorn Gotthard Bahn meistens nur fur Schneeraum fahrten eingesetzt Obwohl Zahnradbahnen sowie Adhasionsbahnen umweltfreundliche Verkehrsmittel sind konnen gewisse nachteilige Einflusse kaum vermieden werden Der Bau der Trasse fuhrt bei allen Landverkehrsmitteln zu baulichen Eingriffen in die Natur Dank der Moglichkeit der steilen Linienfuhrung kann jedoch ein kurzer Weg gewahlt und das Gleis ins Gelande eingepasst werden Zur Durchquerung von Waldern ist eine Schneise im Hochwald von etwa zehn Metern Breite notwendig ausserhalb einer schmaleren Schneise ist aber ein Niederwaldstreifen moglich Niederwald ist ein wertvoller Lebensraum der seit den 1950er Jahren selten geworden ist Wildtiere gewohnen sich an den Bahnbetrieb und lassen sich von den Zugen nicht storen 9 Der Energieverbrauch von Zahnradbahnen ist betrachtlich hoher als im Adhasionsbetrieb Ein 50 Tonnen schwerer Zug benotigt fur die Bewaltigung des Neigungswiderstands auf 250 Steigung rund 30 kWh km Ein Teil davon kann allerdings bei talfahrenden Zugen durch die elektrische Rekuperationsbremse zuruckgewonnen werden 10 Elektrische Antriebe fuhren zu hoheren Erstellungskosten als mit Diesellokomotiven betriebene Bahnen Sie haben aber einen besseren Wirkungsgrad sind lokal abgasfrei und produzieren weniger Larm Wie alle beweglichen Verzahnungen benotigt auch die einer Zahnradbahn eine Schmierung typischerweise durch Fett Dies ist eine Verbrauchsschmierung folglich bleibt auf der Zahnstange Schmierstoff zuruck Die benotigte Schmiermittelmenge hangt stark von der Witterung ab und ist bei einem Schneesturm am hochsten 11 Schmiermittel kann z B durch Niederschlage ins Erdreich gespult werden Um Umweltschaden zu vermeiden darf folglich kein gewohnliches Maschinenfett Mineralolprodukt verwendet werden sondern nur vergleichsweise teure und weniger temperaturbestandige pflanzliche oder tierische Fette 12 Technik Bearbeiten Eingriff des Zahnrads in die Zahnstange einer Zahnradbahn 3 theoretischer Kopfkreis der des Zahnrades bezuglich Platzanforderung etwas grosser 4 theoretische Kopflinie der Zahnstange bezuglich Platzanforderung etwas hoher Bei der Unterscheidung zwischen verschiedenen technischen Losungen spricht man von verschiedenen Zahnstangensystemen Nur die Zahnstangen unterscheiden sich deutlich wahrend die Zahnrader alle ahnlich sind Zahnstangensysteme Bearbeiten Zahnstangensysteme Riggenbach Strub Abt mit drei Lamellen und Locher Die vier weltweit bekanntesten Zahnstangensysteme tragen den Namen ihres jeweiligen Erfinders die alle Schweizer waren 1 System Riggenbach Leiterzahnstange Rundbolzen zwischen zwei Profilstangen 2 System Strub Zahnstange Zahnschiene 3 System Abt 2 oder 3 parallele Zahnstangen Lamellen 4 System Locher auf der Seite liegende Zahnstange mit gegenuber liegender Verzahnung Ihre Losungen haben sich alle von Anfang an bewahrt Sie wurden von anderen Konstrukteuren oft variiert aber keine von ihnen musste im Laufe der Zeit grundlegend verandert werden die Variation betraf i d R nur die Schiene und die Verbindung der Zahne mit ihr Leiterzahnstangen Bearbeiten System Riggenbach tiefliegende Riggenbach Zahnstangen in einer Weiche alle Zwischenschienen grun und Zahnschienenstucke rot werden gleichzeitig geschwenkt gemeinsamer Stellantrieb System Riggenbach Die Zahnstange von Niklaus Riggenbach wurde 1863 in Frankreich patentiert Zwischen zwei U formigen Profilen sind die Zahne als Sprossen eingesetzt Ursprunglich waren sie genietet heute werden sie geschweisst Diese Bauart zeichnet sich aus durch trapezformige Zahne was Evolventenverzahnung und damit eine konstante Kraftubertragung ermoglicht Untersuchungen zeigten dass die eingefuhrte Zahnform optimal war Deren Flankenwinkel wurden auch fur die spateren Zahnstangenbauarten ubernommen 13 Die Riggenbach Zahnstange ist wegen ihrer massiven Konstruktionsweise robust und lasst sich mit einfachen Mitteln fertigen Sie erreichte die zweitgrosste Verbreitung aller Systeme 14 Bei den 1871 bis 1875 in Betrieb genommenen Bahnen auf die Rigi ragen die Zahnrader unter die Schienenoberkante Bei der 1875 eroffneten Rorschach Heiden Bergbahn RHB befindet sich der Zahnrad Kopfkreis uber der Schienenoberkante so dass die Triebfahrzeuge uber konventionelle Weichen hinweg in den Bahnhof Rorschach einfahren konnen Da sich die Leiterzahnstange wegen der erforderlichen Langenanderung der beiden seitlichen U Profile nachtraglich nicht biegen lasst mussen die Zahnstangenabschnitte genau fur den jeweils benotigten Radius hergestellt werden Eine Zahnstangenstrecke mit Riggenbach Leiterzahnstangen wird deshalb so geplant dass sie mit moglichst wenigen Grundelementen erstellt werden kann Auf den insgesamt 9 3 km langen Zahnstangenabschnitten der Brunigbahn beispielsweise gibt es deswegen nur Bogen mit einem Radius von 120 Metern Der Einbau von Riggenbach Zahnstangen in Weichen erfordert Sonderkonstruktionen Im Bereich der Zungenvorrichtung laufen die beiden U Profile auseinander die Sprossen werden dafur entsprechend verlangert Bei ausreichend Abstand spaltet sich die Zahnstange dann in zwei Strange auf Hochliegende Zahnstangen werden uber die Schienen gefuhrt Der die jeweils zu befahrende Zwischenschiene kreuzende Zahnstangenabschnitt wird seitlich wegedreht Bei tiefliegenden Zahnstangen werden die Zwischenschienen gemeinsam mit den Zahnstangen verschoben Anfanglich wurden Schiebebuhnen verwendet wahrend heute die Riggenbach Zahnstange innerhalb einer konventionellen Weiche u a durch eine biegbare Zahnstange ersetzt wird siehe Abschnitt Weichen und andere Gleisverbindungen Riggenbach Zahnstangen werden auf Stahlsatteln gelagert oder direkt auf den Schwellen befestigt Bei Verwendung der relativ schmalen Sattel wird der Schnee auch an diesen Stellen nach unten weggedruckt und nicht zwischen den U Profilen verdichtet Daneben gibt es verschiedene abgeanderte Arten System Riggenbach Pauli Arnold Pauli 15 Die von der Maschinenfabrik Bern spater Von Roll verbesserte Zahnstange ermoglicht kleinere Kurvenradien Die Zahne Bolzen liegen hoher die Zahnrader tauchen weniger tief zwischen die beiden seitlichen U Profile ein Die Riggenbach Pauli Zahnstange wurde erstmals 1893 bei der Wengernalpbahn und der Schynige Platte Bahn angewendet 16 Systeme Riggenbach Klose und Bissinger Klose Adolf Klose Damit sich die Bolzen mit Zahnprofil nicht verdrehen konnen liegen sie mit ihrer ebenen Unterseite auf einer ebenfalls horizontal zwischen den beiden Stangen eingefugten Rippe auf Leiterzahnstange Riggenbach Sonderkonstruktion rechts fur Bahnubergange Dieses etwas aufwendigere System wurde als Zahnstange Riggenbach Klose nur fur die Appenzeller Strassenbahn St Gallen Gais Appenzell und auf der Strecke Freudenstadt Baiersbronn der Murgtalbahn und als System Bissinger Klose bei der Hollentalbahn und der Zahnradbahn Honau Lichtenstein verwendet System Riggenbach Sonderkonstruktion fur BahnubergangeBei der Sanierung eines Teilstucks mit Strub Zahnstange s u baute die St Gallen Gais Appenzell Altstatten Bahn im Jahr 1981 fur zwei Bahnubergange eine Sonderkonstruktion einer Riggenbach Zahnstange ohne Wangenuberhohung 17 siehe auch Bild links im Abschnitt Zahnstangensysteme System Riggenbach PanamakanalBei den Treidelbahn am Ufer des Panamakanals werden zur Uberwindung der Hohenunterschiede an den Schleusen spezielle Zahnstangen verwendet die ebenso auf dem System Riggenbach beruhen System Morgan Edmund C Morgan System Marsh Bolzen zw L Profilen Morgan entwickelte ein mit der Riggenbach Zahnstange verwandtes System das die Zahnstange als dritte Schiene zur Stromversorgung der elektrischen Lokomotiven verwendete Das System wurde in den USA in Bergwerken und bei der Chicago Tunnel Company eingesetzt System Marsh Sylvester Marsh Das System besteht aus einer Leiterzahnstange mit Zahnen aus Rundprofil zwischen zwei Stangen mit L Profil U Profil bei Riggenbach Es wird bei der ab 1866 gebauten und 1869 fertiggestellten Mount Washington Cog Railway eingesetzt und wurde auch fur die Steinbruchbahn in Ostermundigen bei Bern verwendet 18 Im Gegensatz zu Riggenbach verzichtete Marsh weitgehend auf die Vermarktung seines Systems Bei der 1871 eroffneten Werkbahn Ostermundigen wurden die Zahnstangen so hoch verlegt dass sich der Kopfkreis der Zahnrader so weit uber der Schienenoberkante befand dass die Lokomotiven die Regelweichen im Bahnhof Ostermundigen befahren konnten 3 Zahnschienen Bearbeiten System Strub Emil Strub System Strub Bremse an Strub Zahnschiene Neue Strub Zahnstange mit deutlich erkennbarem Schienenprofil Die Strub sche Breitfussschiene mit Evolventenverzahnung ist das jungste der drei Systeme mit nach oben zeigenden Zahnen Riggenbach Strub und Abt Die erste Anwendung war die Jungfraubahn im Berner Oberland Die seitdem gebauten Zahnradstrecken verwendeten vorwiegend nur noch diese Zahnstange Ihre Verbreitung blieb aber gering weil danach kaum noch neue Zahnradstrecken gebaut wurden Die Zahne sind in eine der Keilkopfschiene ahnlichen Schiene eingefrast Die Herstellung der Strub Zahnstangen ist teuer ihre Verlegung aber einfach Sie werden wie Fahrschienen nach der Oberbauform K mit Rippenplatten auf den Schwellen befestigt gleiches Befestigungsmaterial fur Fahr und Zahnschienen sie konnen luckenlos verschweisst werden und im Unterhalt sind sie anspruchslos Auf dem Meterspurnetz der Appenzeller Bahnen wurden Zahnstangen vom System Strub mit den gleichen Zahnradern wie die Riggenbachsche Leiterzahnstangen befahren weil die Teilung und Hohenlage beider Zahnstangen identisch war Durch Haken die um den Schienenkopf herumgreifen soll bei besonders steilen Abschnitten ein Aufklettern verhindert werden d h die Lokomotive oder ein Triebwagen kann durch die an den Zahnen auftretenden Krafte nicht aus dem Gleis gehoben werden Die Erfahrungen mit diesen Sicherheitszangen waren nicht eindeutig 19 Die Jungfraubahn war die einzige Zahnradbahn bei der die Zahnstange ursprunglich auch Teil einer schleifenden Zangenbremse war Wegen der kleinen Beruhrungsflache an der Schiene war die Abnutzung zu gross so dass diese Anwendung aufgegeben wurde Die Zangenbremse wurde nur noch als Festhaltebremse fur Guterwagen benutzt 20 Lamellenzahnstangen Bearbeiten System Abt Carl Roman Abt System Abt mit Zweilamellenzahnstange System Abt auf Strecke und in klassischer Weiche System Abt mit Drei lamellen zahn stange Als Weiterentwicklung zum System Riggenbach wurden zwei oder drei mit nach oben zeigenden Zahnen versehene Zahnstangen Lamellen nebeneinander eingebaut Die relativ schmalen Stangen sind zur Anpassung an beliebige Bogenradien genugend biegbar Durch die Vervielfaltigung der Stangen blieb die Kontaktflache zwischen Zahnrad und Zahnstangen ausreichend gross Die Breite der Lamellen hangt vom grossten auftretenden Zahndruck ab ihr Abstand betragt mehrheitlich 32 40 mm 21 Als Einziger verwendete Abt eine Zahnteilung von 120 mm anstatt der ublichen 100 mm Die Abt sche Losung sollte zudem die bei der Rigibahn entstandenen Probleme mit Teilungsfehlern an den Zahnstangenstossen vermeiden aber auch preisgunstiger als die Riggenbach Zahnstange sein Diese Mehrlamellenbauart erreichte weltweit die grosste Verbreitung 14 Die Anwendung der dreilamelligen Zahnstange blieb aber in Europa auf die seinerzeitige Harzbahn und die Bahnstrecke Caransebeș Bouțari Subcetate in Rumanien beschrankt In Ubersee kommt das dreilamellige Abt System auf der Strecke Santos Jundiai und der Ikawa Linie 22 sowie fruher bei der Bolanbahn der Transandenbahn 23 und der Bahn uber den Usui Pass zum Einsatz Die Lamellen ruhen auf Gusssatteln die mit den Schwellen verschraubt sind Sie sind um die Halfte beziehungsweise einem Drittel ihrer Lange gegeneinander verschoben dass die Stosse nicht auf gleicher Hohe liegen Besonderer Vorteil bei Verwendung mehrerer Lamellen ist die ruhige stossfreie und betriebssichere Kraftubertragung durch die um einen halben bzw drittel Zahn versetzte Teilung der Lamellen dabei ist allerdings eine Torsionsfederung der Triebzahnrader Scheiben gegeneinander erforderlich um eine annahernd gleichmassige Aufteilung des Zahndrucks auf die Lamellen zu erreichen Die Zahnstangeneinfahrten mit gefederter Spitze und kleineren Zahnen waren von Anfang an Teil des Systems Es gibt fur diese Zahnstange keine Einrichtung um Fahrzeuge gegen Aufklettern zu sichern 19 In Weichenbereichen oder in flachen Abschnitten wird zum Teil nur eine Lamelle eingebaut Vorteilhaft ist dass in Zahnstangenweichen beim System Abt in der Regel keine beweglichen Zwischenschienen erforderlich sind Die Lamellen werden im Kreuzungsbereich nach beiden Seiten aus dem Durchlaufbereich der Rader herausgeschwenkt Teilweiser Ersatz alter Strub Zahnstangen rechts durch solche des Systems Von Roll links auf der Strecke St Gallen Gais Appenzell Das System wurde insbesondere fur den durchgehenden Betrieb auf Strecken mit Zahnstangen und Adhasionsabschnitten entwickelt die Zahnrader liegen generell oberhalb der Schienenoberkante Die erste Anwendung war die zwischen 1880 und 1886 gebaute Harzbahn von Blankenburg nach Tanne der Halberstadt Blankenburger Eisenbahn 24 System Von Roll Firma Von Roll Ubergang von einer Riggenbach links zu einer Von Roll Zahnstange rechts Teilweiser Ersatz alter Riggenbach Zahnstangen durch solche des Systems Von Roll bei der Schynige Platte Bahn 25 Die von der Firma Von Roll heute Tensol entwickelte Zahnstange ist nur dem Namen nach eine Lamellenzahnstange namlich eine einlamellige Sie hat dieselbe Zahnteilung wie die Riggenbach sche und die Strub sche Zahnstange Von letzterer unterscheidet sie sich in der Grundform einfaches Breitflach Profil anstatt einer Keilkopfschiene ahnliches Profil Diese Zahnstange kommt in erster Linie bei Neubauten sowie als preisgunstiger Ersatz alter Zahnstangen nach den Systemen Riggenbach oder Strub zur Anwendung Sie ist zwar dicker 30 80 mm je nach Zahndruck als eine der Lamellen nach Abt doch ihre Biegsamkeit ist ausreichend um flexibler als die Originale nach Riggenbach oder Strub anwendbar zu sein Sie kann auch durchgehend verschweisst werden Zur Befestigung auf den Schwellen dienen besondere Profilstahl Sattel Zahnstangen fur waagrechten Eingriff zweier Zahnrader Bearbeiten System Locher Eduard Locher Gleiswender mit Zahnstangen system Locher wahrend des Wendens Nahe Bergstationen der Pilatus Bahn System Locher Zwei gegenuber liegende Zahnrader greifen von den Seiten aus in die fischgratenartige Zahnstange ein Die Zahnteilung betragt 85 7 mm 21 Das Herausdrucken der Zahnrader aus der Zahnstange Aufklettern wird durch die entgegengesetzte Anordnung der beiden Zahnpaarungen kompensiert Je ein Ring auf der Unterseite der Zahnrader dient zur horizontalen Fuhrung der Fahrzeuge dieser Ring wirkt radial gegen den Unterbau der Zahnstange und ist eine zusatzliche Massnahme gegen Trennung der Verzahnung in Breitenrichtung Hochsteigen des Triebwagens Spurkranz wirkt axial von unten gegen eine schmale Zusatzschiene am Unterbau Das System Locher ermoglicht als einziges der verwendeten Zahnstangensysteme die Uberwindung von wesentlich mehr als 300 Steigung weil es das Aufsteigen 26 aus der Zahnstange verhindert Es wurde bislang nur bei der Pilatusbahn verwendet Eine weitere Verwendung hat die Locher Zahnstange wegen der grossen Kosten nicht gefunden nur ahnliches System am Schiffshebewerk am Krasnojarsker Stausee Gleisverbindungen verlangen Schiebebuhnen oder Gleiswender da Weichen nicht ausfuhrbar sind Fur Mischbetriebsstrecken sowohl Zahnstangen als auch Adhasionsantrieb war es nicht vorgesehen System Peter H H Peter Die Fischgraten Zahnstange Peter besteht wie die von Strub aus einem schienenartig geformten Trager in dessen Kopf beidseits waagrechte Zahne ausgefrast werden Die Zahnstange ist einfacher herzustellen als die von Locher Sie war fur die Karlsbad Dreikreuzberg Bahn mit 500 Steigung vorgesehen deren Bau wegen des Ausbruchs des Ersten Weltkrieges eingestellt wurde 27 Andere Bauarten Bearbeiten System Wetli Kaspar WetliDas Walzenradsystem sollte bei der Wadenswil Einsiedeln Bahn Verwendung finden kam auf Grund eines Unfalles bei einer Probefahrt am 30 November 1876 aber nicht in den kommerziellen Betrieb System Fell John Barraclough FellDas System Fell ist keine eigentliche Zahnradbahn sondern ein Mittelschienen Reibradantrieb durch liegende Reibrader auf eine in der Gleismitte erhoht liegende dritte Schiene Anordnung des Zahnstangensystems Bearbeiten Bahnubergang mit ab senk barer Zahn stan ge bei der DFB in Ober wald Warnschild der AB fur Strassen benutzer Uberweg der Appenzeller Bah nen AB mit hochliegender Zahn stange Eingedecktes Gleis der Zahnradbahn Stuttgart mit tiefliegender Zahnstange Lage der Zahnstangen im Gleis Bearbeiten Die Zahnstange wird immer in der Gleismitte angeordnet und mittels ublichen Schienenbefestigungsmitteln auf den Bahnschwellen befestigt Sie liegt entweder in Hohe der Schienenoberkanten der Fahrschienen oder darunter oder ihre Zahne uberragen die Schienenoberkante SOK Tiefliegende Zahnstangen sind gunstig fur Bahnubergange da keine Hohendifferenzen im Strassenplanum auftreten und die entstehenden Rillen in der Strasse nicht breiter als bei Schienenrillen sind Der Weichenbau ist aber aufwandig weil tiefliegende Zahnstangen fur den Durchgang der unter Schienenoberkante ragenden Zahnrader bewegliche Zwischenschienen erfordern Wegen der ebenfalls tiefliegenden Zahnrader konnen entsprechende Fahrzeuge andere Gleise nicht kreuzen und Regelweichen nicht befahren Hochliegende Zahnstangen storen die Uberfahrt der Strassenfahrzeuge Bodenwelle Eine aufwandige Losung ist das zeitweise Versenken der Zahnstange im Uberwegbereich Eine besonders hohe Lage weisen die Zahnstangen der Strecke Martigny Chatelard Schweiz auf weil die anschliessende mit Adhasionsantrieb befahrene Strecke bis nach Saint Gervais Frankreich in Gleismitte angeordnete Bremsschienen des Systems Fell aufwies Damit ein Wagendurchlauf auf der Gesamtstrecke moglich wurde liegt der Teilkreis der Zahnstange 123 mm uber Schienenoberkante Ein Vorteil der hochliegende Zahnstangen ist der weniger aufwandige Weichenbau Die Zwischenschienen sind durchgehend weil sich die Zahnstangen daruber einschwenken lassen Wegen der ebenfalls hochliegenden Zahnrader konnen entsprechende Fahrzeuge andere Gleise kreuzen und Regelweichen befahren Zahnstangenstosse konnen auf neuzeitlichem schwerem Oberbau wie die Fahrschienen luckenlos verschweisst werden Die einzelnen Lamellen von Abt Zahnstangen haben in Bogen nicht die gleiche Lange Zum Langenausgleich wurden bisher vergleichsweise kurze Lamellen mit in den beiden Lamellenzugen verschieden breiten Stossfugen und damit verbundenen Teilungsfehlern verwendet Heute wird in Bogen eine der beiden Zahnstangenlamellen mit veranderter Teilung ausgefuhrt 13 Exzentri sche Zahnrad Hohenverstellung Trieb Bremszahnrad schwarz Walzlager Rollen blau exzentr Hohlwelle grun Exzenterscheiben rot Radsatzwelle dunkelrot Montagetoleranz fur die Hohenlage der Zahnstange sowie hochste und tiefste Lage des Teilkreises der eingreifenden Zahnrader Runde Zahnkopfe erleichtern das Einfahren in die Zahnstange und verhindern das Aufklettern bei Teilungsfehlern wie die Erfahrungen der Rigibahn schon sehr fruh zeigten 28 Eingriff der Zahnrader in die Zahnstange Bearbeiten Die Toleranz fur die Hohenlage der Zahnstange betragt 2 mm die fur den Hohenunterschied an den Zahnstangenstossen 1 mm 29 Die hochste Lage der Trieb und Bremszahnrader ergibt sich bei neuen Laufradern oder Radreifen auf einem Gleis mit neuen Fahrschienen Bei ihrer tiefsten Lage grosste Laufradabnutzung und abgefahrene Schienenkopfe durfen kein Verklemmen in der Zahnstange und keine Beruhrung zwischen Zahnkopf und Zahngrund auftreten 30 Laufrader nutzen sich wahrend des Betriebs ab wodurch sie im Durchmesser kleiner werden Bei gemischten Betrieb Adhasions und Zahnradantrieb ist die Abnutzung wegen der relativ grossen Laufleistungen gross Trieb und Bremszahnrader hingegen verschleissen zwar an ihren Zahnflanken aber der fur den Eingriff massgebliche Teilkreisdurchmesser andert sich nicht Bei Adhasions und Zahnradantrieb auf der gleichen Radsatzwelle reduziert sich der vom Radsatz bei einer Umdrehung zuruckgelegte Weg wahrend der vom Triebzahnrad zuruckgelegte Weg gleich bleibt Weil bei Drehgestell Triebfahrzeugen oder neueren Rahmenlokomotiven 31 32 die Trieb und Bremszahnrader fest auf der Triebachse aufgepresst und die Rader lose auf der Achse oder auf einer Hohlwelle gelagert sind 33 ist nur eine geringe Radreifenabnutzung zulassig siehe auch Abschnitte Elektrische und dieselelektrische Triebfahrzeuge und Elektrische und dieselbetriebene Triebfahrzeuge Bei den mit getrennten Antrieben ausgestatteten ABeh 150 und ABeh 160 161 der Zentralbahn ist die Einschrankung der geringen Radreifenabnutzung hinfallig geworden Bei den in den Jahren 2012 und 2016 abgelieferten Gelenktriebwagen kommt ein neu entwickelter Zahnradantrieb mit exzentrischer Hohenverstellung zum Einsatz der konstruktiv einem ublichen Zahnradantrieb mit Tatzlagerung entspricht wie er von reinen Zahnradbahnen bekannt ist Die Trieb beziehungsweise Bremszahnrader stutzen sich nicht direkt auf der Radsatzwelle ab sondern auf einer zusatzlich eingefugten nicht umlaufenden Hohlwelle die sich auf der Radsatzwelle uber Exzenterscheiben abstutzt Durch Drehen an den Exzenterscheiben lasst sich der Zahneingriff auf einfache Weise dem Radverschleiss entsprechend anpassen 34 SIG Drehgestell Typ Schelling mit Bremszahnrad eines Wagens der Appenzeller Bahnen Bei Dampflokomotiven mit dem Antriebssystem Winterthur sind der Adhasions und der Zahnradantrieb im gemeinsamen Rahmen gelagert Das erlaubt bei abnehmender Radreifendicke die Tiefe des Zahneingriffs durch Anziehen der Tragfedern nachzustellen 35 Standard Eisenbahnwagen die regelmassig auf Zahnradstrecken mitgefuhrt werden sollen benotigen wegen ihrer grosseren Masse in der Regel ein Bremszahnrad das in einem der Drehgestelle eingebaut ist Dem Radverschleiss entsprechend wird die Hohe des Bremszahnrads nachjustiert 36 Wagen von gemischten Adhasions und Zahnradbahnen konnen mit einer Adhasions und einer verzogert wirkenden Zahnradbremse einer sogenannten Nachbremse ausgerustet sein 37 Bei den auf der 246 steilen Zahnstangenstrecke nach Engelberg verkehrenden Wagen waren beide Drehgestelle mit einem Bremszahnrad ausgestattet nachdem sich die Bremsen der 1964 beschafften sehr leichten Personenwagen mit nur einem Bremszahnrad nicht bewahrt hatten 38 Wagen die auch auf dem Abschnitt Giswil Meiringen der Brunigbahn und auf den Strecken der Berner Oberland Bahn mit Neigungen bis 120 einsetzbar sein sollten wurden zur Vermeidung von Uberbremsungen auf diesen Abschnitten mit einer Umstellvorrichtung ausgerustet 39 Zahnstangeneinfahrt Bearbeiten Zahnstangeneinfahrt System Abt auf Abt Zahnstange zwei Lamellen Radlenker Furka Bergstrecke Bei der Einfahrt in die Zahnstange mussen die Trieb und Bremszahnrader mit der Zahnstange synchronisiert und konphas gemacht werden Die Drehzahl der Zahnrader muss der Fahrgeschwindigkeit angepasst werden Synchronisation Umfangsgeschwindigkeit der Zahnradteilkreise gleich Fahrgeschwindigkeit und die Radzahne mussen Zahnlucken in der Stange treffen mit ihnen konphas sein Das Anpassen der Drehzahl erubrigt sich wenn der Zahnradantrieb mit dem Laufradantrieb gekuppelt ist In diesen Fallen mussen beim Konphasmachen der beiden Zahnreihen die Laufrader geringfugig auf den Schienen durchrutschen Die Einfahrt von einer Adhasionsstrecke auf die Zahnstange erfolgt bei reduzierter Geschwindigkeit i d R 10 km h Bei der Ausfahrt aus dem Zahnstangen in einen Adhasionsabschnitt muss die Geschwindigkeit nicht reduziert werden Es gibt im Wesentlichen zwei Einfahrsysteme die bei allen Zahnstangensystemen gleichermassen anwendbar sind Das zweite neuere System ist eine Verbesserung des ersten alteren Systems System Abt Bearbeiten Bis vor wenigen Jahren wurden die Zahnstangeneinfahrten noch nach den alten Planen Roman Abts ausgefuhrt Sie bestehen aus einem vor der festen Zahnstange eingebauten an seiner Spitze fruher an beiden Enden gefedert gelagerten Zahnstangenstuck Die Hohe der Zahne nimmt von anfanglich fast Null kontinuierlich bis am Ende auf Norm Hohe zu Kontinuierlich wachst auch die Zahnteilung von Ubermass am Anfang auf Normmass am Ende Diese Zahnegeometrie dient vor allem dem Konphasmachen Zwischen die verkurzten Stangen Zahne greift zunachst nur ein Rad Zahn ein sodass dieser ohne durch einen weiteren Rad Zahn daran gehindert zu werden die Mittenlage in der kleiner und hoher werdenden Stangen Zahnlucke einzunehmen kann Wegen der anfanglich grosseren Zahnteilung ist die Wahrscheinlichkeit eine Zahnlucke zu treffen grosser Sollte ein auf einen verkurzten und angespitzten Stangenzahn treffender Radzahn nicht in eine Lucke wegrutschen und es zu einem Aufsteigen 26 kommen verhindern zwei relativ hohe und lange Radlenker zunachst das Entgleisen Bis zum Ende der Radlenker muss die Verzahnung allerdings wieder eingegriffen haben Zahnstangeneinfahrten System Abt Zahnstangeneinfahrt auf Riggenbach Zahnstange gefedert eingebautes Zahnstangenstuck keine Radlenker Bahnhof Heiden der Appenzeller Bahnen Zahnstangeneinfahrt auf Abt Zahnstange zwei Lamellen keine Radlenker Bosnisch Herzegowi nischen Staatsbahnen Eisen bahn museum Ljubljana Ausschnitt von linkem Bild vor zweiter Stangen Laferstelle Zahne Abnutzung durch die Bremszahnrader die bei Einfahrt aufprallen um auf Ein fahrdrehzahl beschleunigt zu werden Zahnstangeneinfahrt auf Von Roll Zahnstange auf der Strecke Strub Rad lenker Bahnstrecke Altstatten Gais der Appenzeller Bahnen Ungleich abgenutzte Zahne der Zahnstangen einfahrt bei der Halte stelle Stoss der Appenzeller Bahnen andere Einfahrt als im Bild links System Marfurt Bearbeiten Zahnstangeneinfahrt System Marfurt der Matterhorn Gotthard Bahn 1 Adhasionsabschnitt 2 Zahnstangenabschnitt 3 Beschleunigungselement 4 Synchronisierlamelle 5 gefederte Einfahrlamelle 6 Zahnstangenfederung 7 Radlenker Die moderne Zahnstangeneinfahrt nach Marfurt als System Marfurt oder System Brunig bezeichnet 17 funktioniert besser als die bisherige nach Abt Sie besteht aus drei Teilen fur je eine Teilaufgabe Beschleunigungselement ein mit Gummi belegter Balken auf dem die stillstehenden Bremszahnrader der nicht angetriebenen Wagen durch Reibkontakt in Drehung versetzt werden Synchronisierlamelle eine Zahnstange wie beim System Abt auf der die Zahnrader mit der Zahnstange synchronisiert werden Einfahrlamelle eine sich bei Auffahrt der Zahnrader etwas in Fahrtgegenrichtung bewegende Zahnstange Die wesentliche Neuerung ist die Einfahrlamelle Ihre kleine Ruckwartsbewegung bewirkt dass je ein Zahn der Lamelle und des Zahnrades gegeneinander bewegt werden wodurch deren richtige konphase gegenseitige Lage herstellt wird Die Lamelle steht auf zwei schragen Hebeln In der Grundstellung ist ihr vorderes Ende angehoben das hintere gesenkt und sie stosst hinten mit geminderter Zahnteilung an die fest verlegte Zahnstange Das auffahrende Zahnrad druckt das vordere Ende nach unten und in Fahrtgegenrichtung nach vorn Das hintere Ende wird in die richtige Hohe gehoben Die Vorwartsbewegung bewirkt auch dass sich hinten wieder die richtige Zahnteilung einstellt Die Grundstellung wird durch die Kraft einer Feder eingenommen Das Hin und Herwippen der Einfahrlamelle wird hydraulisch gedampft Vermeiden von Schwingungen Das System Marfurt erlaubt eine sanftere Einfahrt 17 mit hoherer Geschwindigkeit bis 30 km h 34 40 und dank der nahezu vollstandigen Vermeidung von Einfahrgerauschen eine deutliche Larmreduktion Die Abnutzung ist geringer 41 die Verschleissteile sind definiert und leicht zu wechseln Zahnstangeneinfahrt System Marfurt bei den Appenzeller Bahnen AB im Guterbahnhof St Gallen Zahnstangeneinfahrt von vorn nach hinten Beschleunigungselement Synchronisierlamelle Einfahrlamelle Strub Zahnstange oben Synchronisierlamelle unten Einfahrlamelle mit hydraulischer Dampfung links zweifach Einfahrt von rechts Einfahr lamelle aus der Sicht des Trieb fahrzeug fuhrers Lamelle auf zwei Hebeln gelagert zwei Bewegungsdampfer Zahnstangeneinfahrt mit Beschilderung der Wendelsteinbahn in Bayern beim Bahnhof Aipl Signalisation Bearbeiten Zahnstangeneinfahrt an der Strecke Podbrezova Tisovec in der Slowakei Zahnstangenabschnitt werden in der Schweiz an der Strecke wie folgt signalisiert 42 Bezeichnung Bedeutung Beziehung zu andern Signalen Bild Deutschschweiz Bild RomandieVorsignal fur Zahn stangen abschnitt Ab dem Anfangs signal gilt die signalisierte Hochst geschwindigkeit Das Vorsignal steht etwa 150 m vor dem Anfangssignal Anfangssignal fur Zahnstangen abschnitt troncon a cremaillere Bei diesem Signal befindet sich die Einfahrt in die Zahnstange Bei der Einfahrt in die Zahnstange gilt bis zum Passieren des letzten Wagens die signalisierte Hochst geschwindigkeit Es kann ein Vorsignal voraus gehen und es folgt ein Endsignal Endsignal signal final fur Zahnstangen abschnitt Bei diesem Signal befindet sich das Ende der Zahnstange Es geht ein Anfangs signal voraus Weichen und andere Gleisverbindungen Bearbeiten Schiebebuhnen Drehscheiben und Gleiswender Bearbeiten Zur Zeit der ersten Zahnradbahnen war die Weiche bei Schienenbahnen langst Stand der Technik Weichen fur Zahnradbahnen in denen sich die Zahnstangenstrange mit den Innenschienen kreuzen mussten erst entwickelt werden weshalb zunachst vorwiegend Schiebebuhnen als Gleisverbindungen benutzt wurden so auch bei der altesten Zahnradbergbahn am Mount Washington und bei der Arth Rigi Bahn 43 Schiebebuhnen oder Drehscheiben gibt es noch heute in Bahnhof und Depot bereichen der Zahnradbahnen Schiebebuhne mit gebogenen Gleis abschnitten anstelle einer Weiche bei der altesten Zahnrad Bergbahn der Mount Washington Cog Railway Schiebebuhne der Pilatusbahn in der Kreuzungsstation Amsigen das System Locher ermoglicht keine Weichen Drehscheibe in der Talstation der Vitznau Rigi Bahn Anstelle von Schiebebuhnen verwendet die Pilatusbahn auch Gleiswender wie hier im Bild Zungenweichen Bearbeiten Plan der 1875 von Riggenbach erbauten Zahnstangenweiche Durchgehend mit Riggenbach Zahn stange versehene Weiche der Rorschach Heiden Bahn Auffahrbare Zahnstangenweiche System Riggenbach bei der Schynige Platte Bahn Der fuhrende Radsatz eines auffahrenden Fahrzeuges druckt das Druckstuck vor dem Herzstuck in die andere Lage und stellt damit die Weiche mit den beweglichen Zahn stangenlamellen um Riggenbach Weiche mit tief liegender Zahnstange und unterbrochenen Zwischenschienen bei der Drachenfels bahn Zahnstangenweichen sind mit beweglichen Zahnstangenelementen ausgerustet damit die Zahnstangen des einen Strangs die Schienen des andern Strangs kreuzen konnen Weil damit ein ununterbrochener Zahnradeingriff gewahrleistet ist konnen sie auch auf geneigten Strecken eingebaut werden Bei Bahnen mit gemischtem Antrieb befinden sich die Weichen oft auf den Adhasionsabschnitten weil Zahnstangenweichen aufwendiger und teurer als gewohnliche Weichen sind Andererseits muss bei Kreuzungsbahnhofen mit durchgehenden Zahnstangen wie in Tschamut Selva auf der Oberalpstrecke die Geschwindigkeit nicht reduziert werden weil keine Zahnstangeneinfahrt notig ist Der Vorteil von Zungenweichen mit Zahnstange gegenuber klassischen Schleppweichen mit verschiebbarem Gleisrost sind die nur geringen temperaturbedingten Langenanderungen der kurzen beweglichen Zahnstangenteile Nennenswerte Teilungsfehler konnen durch Temperaturanderungen nicht auftreten Zahnstangenweichen werden aufgrund der geringen Geschwindigkeiten mit vergleichsweise kleinen Zweiggleisradien gebaut mehrere Verschlusse im Zungenbereich oder bewegliche Herzstuckspitzen sind deshalb nicht erforderlich 1875 baute Riggenbach die erste Zahnstangenweiche auf der Rorschach Heiden Bergbahn in Wienacht ein um eine Zufahrt zum dortigen Sandsteinbruch zu ermoglichen 44 Innerhalb der Weiche befindet sich statt der Riggenbach Leiterzahnstange eine einlamellige Zahnstange Diese Zungenweiche entspricht der fur einlamellige Zahnstangenstrecken noch heute verwendeten Bauart 13 die auch bei Bahnen mit Riggenbach Zahnstange mehrheitlich eingesetzt wird Weiche der Gorner grat bahn mit vollem Zahn stan gen quer schnitt Bei den Weichen der 1893 eroffneten Wengernalpbahn und Schynige Platte Bahn mit 800 mm Spurweite und Riggenbach Zahnstange war die Zahnstange auf einer Lange von 90 cm unterbrochen Zur Gewahrleistung eines unterbrechungsfreien Eingriffs benotigten die Lokomotiven zwei Triebzahnrader 16 Heute setzen die beiden Bahnen Weichen mit beweglichen Lamellen ein Bereits seit 1890 verwendet die Monte Generoso Bahn Zahnstangenweichen des Systems Abt 43 Deren Konstruktion ist dank der zweilamelligen Zahnstange einfacher weil innerhalb der Weiche abschnittweise nur eine der beiden Zahnstangenlamellen benutzt wird siehe Bild im Abschnitt Lamellenzahnstangen Eine solche Weiche kann aber nur in geringen Steigungen verwendet werden wo nicht die volle Zugkraft auf die Zahnstange wirkt Die bei neueren Triebfahrzeugen weicheren Tangentialfedern der Triebzahnrader fuhren nach einlamelligen Abschnitten zu starkem Verschleiss beim Wiedereingriff in die zweite Lamelle da der belastete Zahnkranz gegenuber dem unbelasteten verdreht wird Traditionelle Zahnstangenweichen des Systems Abt sollte deshalb nicht mehr angewendet werden 13 Sollen Zahnstangenweichen System Abt mit der vollen Antriebs oder Bremskraft befahren werden dann erhalten sie fur das Durchfuhren des vollen Zahnstangenquerschnittes bewegliche Zwischenschienen und zusatzlich im Zungenbereich bewegliche Zahnstangen nach dem Schleppweichenprinzip Beispiele sind die Weichen bei der Gornergratbahn und in der Schollenenschlucht Die Berner Oberland Bahnen rusteten ihre neuen Zahnstangenweichen mit drei Einzelantrieben aus um das im Winter storanfallige Gestange zu vermeiden 1 Zahnstangenweichen mit tiefliegenden Zahnstangen oder mit unterbrochenen Zwischenschienen sowie jede Form von Schleppweichen sind nicht auffahrbar Weil ein Auffahrvorgang immer zur Entgleisung mit insbesondere in starken Neigungen schwerwiegenden Folgen fuhrt mussen Auffahrvorgange unbedingt vermieden werden Beim System Abt und bei hochliegenden Riggenbach Zahnstangen mit nicht unterbrochenen Zwischenschienen wurden auffahrbare Weichen die sich schon beim Befahren des Herzstuckes auf rein mechanischem Weg in die erforderliche Lage umstellen realisiert siehe Bild weiter oben Eingebaut wurden sie beispielsweise bei der Rochers de Naye und der Schynige Platte Bahn Federweichen Bearbeiten Federweiche Rigi VTW 2000 der Rigi Bahnen Neuartige Federweichen der Rigi Bahnen in Arth Goldau Seit 1999 setzen die Rigi Bahnen 45 und seit 2004 die Dolderbahn 46 neu entwickelte Federweichen ein in welchen das Gleis von der einen Endlage in die andere entlang einer definierten Kurve gebogen wird Zur Kompensation der temperaturbedingten Langenanderungen uber die gesamte Weichenlange ist die Federweiche so konstruiert dass die Langendehnungen der Zahnstange und des darunter liegenden Rahmens in entgegengesetzter Richtung wirken Damit heben sich die beiden Langendehnungen gegenseitig auf der Zahnabstand an der Stossstelle bleibt innerhalb der Toleranz und Zahnteilungsfehler werden vermieden Die einfache Konstruktion der Federweiche hat im Gegensatz zur konstruktiv von Adhasionsweichen abgeleiteten ublichen Zahnstangenweichen weniger bewegliche Teile mit entsprechend weniger Verschleiss und benotigt keine Weichenheizung Die Anwendung ware auch bei Adhasionsbahnen moglich z B als Doppel oder Kreuzungsweiche 45 Nachteilig ist allerdings dass sie wie alle Schleppweichen nicht auffahrbar sind Rollt ein Fahrzeug stumpf auf eine derartige Weiche zu kommt es zwangslaufig zu einer Entgleisung die in steil abfallendem Gelande fatale Folgen haben kann Helixverwindung in der Weiche Bearbeiten Auf Gleisabschnitten mit Steigungen uber 40 ist in Gleisbogen die Helixverwindung zu berucksichtigen vgl Abschnitt Gleisverwindung in geneigten Gleisbogen Weichen stellen diesbezuglich einen Spezialfall dar Sie mussen sich in einer Ebene befinden damit sie richtig schliessen und sich die Zungen nicht verklemmen Bei einer Weiche in einer Steigung ist die Verwindung des abzweigenden Strangs somit konstruktionsbedingt unterbunden Erst nach der letzten durchgehenden Schwelle kann sich das Gleis wieder verwinden 47 Liegt eine Weiche in der Steigung mit Weichenanfang talseitig so ergibt sich allein aus der Geometrie eine Uberhohung der bogenausseren Schiene des abzweigenden Stranges Die Uberhohung entspricht in der Tendenz jener die aus fahrdynamischen Grunden in einen Bogen ohne Weiche eingebaut worden ware Wenn der Bogen nach der Weiche endet kann das Gleis verwunden werden 47 Befindet sich dagegen eine Weiche umgekehrt mit dem Weichenfang bergseitig ist die Uberhohung aus den gleichen geometrischen Grunden auf der bogeninnen Schiene Das ist aber fahrdynamisch ungunstig denn die nun negative Uberhohung verstarkt die auf das Fahrzeug wirkenden Fliehkrafte Eine solche Weiche darf nur mit verringerter Geschwindigkeit im abzweigenden Strang befahren werden Der Effekt kann mit einem grosseren Weichenradius und somit einer geringeren Weichenneigung sowie mit einer Aussenbogenweiche reduziert werden Bei der Aussenbogenweiche kann der Fehler auf die beiden Gleisstrange verteilt werden Auch bei dieser Weichenkonstallation wird das Gleis nach der letzten durchgehenden Schwelle verwunden 47 Bei den bei der Pilatusbahn System Locher verwendeten Schiebebuhnen und Gleiswendern ist die Helixverwindung bedeutungslos denn die Verwindungen der beiden Gleisstrange sind voneinander unabhangig Bei anderen Zahnstangensystemen sind solche Gleisverbindungen aus Kostengrunden keine Alternative 47 Triebfahrzeuge Bearbeiten Im Systemwechselbahnhof Inter laken Ost treffen zwei meterspurige Strecken mit Zahnstangenabschnitten und unterschiedlichen Stromsystemen aufeinander Links im Bild ein Zug der Berner Oberland Bahn 1500 Volt Gleichspannung rechts eine Komposition der Zentralbahn 15 kV Wechselspannung Auf Zahnradbahnen werden elektrische und dieselbetriebene Triebfahrzeuge sowie auch heute noch Dampflokomotiven eingesetzt Von den weltweit verkehrenden Zahnradtriebfahrzeugen sind nur etwa 15 Diesel und 5 Dampftriebfahrzeuge Bei den bestehenden elektrischen Zahnradbahnen sind folgende drei Stromsysteme im Gebrauch Gleichstrom mit verschiedenen Spannungen bei kurzen und mittleren Betriebslangen Die Mehrzahl der Gleichstrombahnen verwendet eine Spannung von 1500 Volt Sie erlaubt Abstande von vier bis funf Kilometern zwischen den Gleichrichterstationen Einphasenwechselstrom bei einigen reinen Zahnradbahnen und bei langeren gemischten Adhasions Zahnradbahnen siehe Liste von Zahnradbahnen Die hohe Spannung des Wechselstroms erlaubt grosse Abstande zwischen den Umspannwerken die Triebfahrzeuge benotigen jedoch einen Transformator dessen hohe Masse nachteilig ist Drehstrom bei den reinen Zahnradbahnen auf die Jungfrau den Gornergrat den la Rhune und den Corcovado Klassische Drehstromtechnik benotigt zweipolige Oberleitungen erlaubt jedoch einfache Rekuperationsbremsen die aber auf der Bergfahrt keine hohere Geschwindigkeit als talwarts erlaubt Der Bau und Betrieb von Zahnradtriebfahrzeugen sind und waren technisch sehr anspruchsvoll Im Vergleich zu Adhasionsbahnen sind Grenzen gesetzt durch enge Bogen grosse Klimaunterschiede und rauer Winterbetrieb Belastungsgrenzen der Zahnstange und der Zugvorrichtungen Entgleisungssicherheit des Zuges auf der Talfahrt auch in engen Bogen bei Maximalgefalle 48 Wichtigster Hersteller von Zahnradtriebfahrzeugen war seit 1874 die Schweizerische Lokomotiv und Maschinenfabrik SLM in Winterthur Nach der Auflosung der SLM im Jahr 1998 wurde der Zahnradbahnbereich von Stadler Rail ubernommen Von den weltweit bei bestehenden Zahnradbahnen in Betrieb stehenden Triebfahrzeugen stammen mehr als zwei Drittel von der SLM 49 oder von Stadler Die Lokomotivfabrik Floridsdorf in Wien besass die alleinigen Patente des Zahnstangensystems Abt fur das Gebiet Osterreich Ungarns Sie wurde damit neben der weltweit tatigen SLM zur grossten Produzentin von Zahnradbahntriebfahrzeugen und lieferte fast alle in der Doppelmonarchie bestellten Zahnradlokomotiven unter anderem die Maschinen der Erzbergbahn und der Bosnisch Herzegowinischen Landesbahnen In Deutschland erwarb sich die Maschinenfabrik Esslingen einen besonderen Ruf durch den Bau von Zahnradlokomotiven In den USA belieferte Baldwin Locomotive Works in Philadelphia einige amerikanische Auftraggeber Die Bauartbezeichnungen der Schweizer Lokomotiven und Triebwagen unterscheiden zwischen reinen und gemischten Zahnradbahnen Bei reinen Zahnradfahrzeugen kommt das h an erster Stelle nach den Grossbuchstaben z B Zahnradtriebwagen Bhe 4 4 bei kombiniertem Adhasions und Zahnradantrieb am Schluss Beh 4 4 Eine H 2 2 ist eine reine Zahnraddampflokomotive eine HG 2 2 eine kombinierte Adhasions und Zahnradlokomotive Triebfahrzeuge fur reine Zahnradbahnen Bearbeiten Bei den reinen Zahnradbahnen werden die Rader nur fur die Abstutzung und Fuhrung der Fahrzeuge benutzt Die Fortbewegung der Fahrzeuge erfolgt ausschliesslich uber die Zahnrader Solche Zahnradbahnen uberwinden mit vertikal eingreifenden Zahnradern Maximalsteigungen von 250 300 Dampflokomotiven Bearbeiten Die Dampflokomotiven der reinen Zahnradbahnen haben ein oder zwei Triebzahnrader und bei nur einem Zahntriebrad meist noch ein Bremszahnrad Fur grossere Zugmassen mussen zwei Triebzahnrader angewendet werden damit der Zahndruck nicht zu hoch wird und um der Gefahr des Aufkletterns des Zahnrads aus der Zahnstange zu begegnen Solche Lokomotiven wurden z B von der Wengernalp der Snowdon der Schafberg und der Schneebergbahn beschafft Eine Lokomotive mit drei Triebzahnradern ist bei Pike s Peak Railway zur Anwendung gekommen 50 Zahnraddampflokomotiven sind grundsatzlich als Tendermaschinen gebaut um die Wagenzugmasse moglichst tief zu halten und die Lokomotivmasse fur die Sicherung des Zahneingriffs auszunutzen Fur die Erganzung des Speisewasservorrats wird unterwegs mehr Zeit einberechnet Da man in den unterschiedlichen Steigungen Schwankungen des Wasserstands im Kessel befurchtete wurden der ersten Lokomotiven der Vitznau Rigi Bahn mit stehendem Kessel ausgerustet Im Betrieb und besonders im Unterhalt bewahrten sich diese Kessel nicht so dass sie nach 12 bis 19 Jahren durch liegende um etwa 10 geneigte Kessel ersetzt wurden Die marktbeherrschende Stellung der SLM fuhrte zu einer gewissen Standardisierung der Bauarten Die Bilderreihen illustrieren jeweils die Entwicklung der Zahnradtriebfahrzeuge 50 51 wobei bei nicht von der SLM oder Stalder Rail stammenden Fahrzeugen der Hersteller erwahnt ist Normalspurige H 1 2 der Vitznau Rigi Bahn mit einem Triebzahnrad und stehendem Kessel Die Spurweite verbesserte die Stabilitat des ste henden Kessels 1870 SCB H 1 2 der Arth Rigi Bahn mit einem Triebzahnrad und liegendem Kessel geliefert von der Internationalen Gesellschaft fur Bergbahnen 1875 Maschine mit einem Trieb zahnrad T das mit Blindwelle b1 und Ubersetzung von den Zylindern C angetrieben wird Hintere Laufachse L mit Brems zahnrad und Bremsscheiben b2 Die Dampftriebwagen Bhm 1 2 der Pilatusbahn sind eine Sonder konstruktion fur das Zahn stangen system Locher 1886 Die Abt sche Zahnrad lokomotive H 2 3 der Monte Generoso Bahn mit zwei Triebzahnradern war eine Original konstruktion der SLM 1889 Bei Maschinen mit zwei Trieb zahn radern erfolgt der Antrieb uber eine einarmige Schwinge R mit tief liegendem Drehpunkt a Lokomo tive der Reihe 999 1 der Schaf berg bahn mit zwei Trieb zahn ra dern her ge stellt von Krauss in Linz 1893 Elektrische und dieselelektrische Triebfahrzeuge Bearbeiten Triebdrehgestell Vitznau Rigi Bahn Bhe 2 4 1 Motoren 2 Vorgetriebe 3 Getriebe 4 Triebzahnrad 5 Rutschkupplung 6 Bandbremse auf Motorwelle 7 Bandbremse Klinkenbremse mit dem Triebzahnrad fest verbunden Reiner Zahnradantrieb schematische Anordnung 1 Fahrmotor 2 Vorgetriebe 3 Kardanwelle 4 Getriebebremse 5 zweistufiges Getriebe 6 Zahnradbremse 7 Triebzahnrad Da in vielen Gebirgen ausreichend Wasser zur Stromerzeugung zur Verfugung steht wurde bereits 1892 mit der Chemin de fer du Saleve in den Hochsavoyen die erste elektrische Zahnradbahn der Welt dem Verkehr ubergeben die mit 600 Volt Gleichspannung betrieben wurde Noch vor der Jahrhundertwende wurden die Gornergrat und die Jungfraubahn eroffnet wobei man sich dem damaligen Stand der Technik entsprechend zur Verwendung von Drehstrom entschied Seit dem 20 Jahrhundert verkehrt die grosse Mehrheit der elektrisch betriebenen Zahnradbahnen mit Gleichstrom Der Antrieb heutiger Fahrzeuge erfolgt mit Kompakteinheiten die Motor Getriebe Bremstrommel und Triebzahnrad umfassen 1 Jeder Fahrmotor treibt ein an einem Radsatz frei drehend gelagertes Triebzahnrad an Wegen der verhaltnismassig kleinen Fahrgeschwindigkeit hat das Getriebe meistens eine doppelte Ubersetzung Zur Vermeidung von unerwunschten Radentlastungen durch die Motordrehmomente werden die Fahrmotoren ublicherweise quer im Drehgestell eingebaut Die Triebzahnrader mit Evolventenverzahnung greifen immer mindestens mit zwei Zahnen in die Zahnstange Sie sind tangential gefedert zum Ausgleich von Stossen die durch Zahnstangenteilungsfehler verursacht werden konnen Die Anzahl der Triebachsen wird durch die notwendige Zugkraft bestimmt Fur moderne Doppeltriebwagen mit vier baugleichen Drehgestellen genugt in vielen Fallen eine einmotorige Auslegung Drehgestelle mit je einer Trieb und einer Laufachse haben den Vorteil gleichmassiger Zahnstangenbelastung erlauben Doppeltraktion zweier Doppeltriebwagen 52 und sind im Fall einer Entgleisung sicherer als zwei Trieb und zwei Laufdrehgestelle 11 He 2 2 der Gornergratbahn hier als Denkmal in Stalden mit zwei Motoren und zwei Triebzahnradern 1898 Der BCeh 2 3 der Arth Rigi Bahn fur 1500 V Gleichspannung ist der alteste noch in Betrieb stehende Zahnradtriebwagen der Welt 1911 Bhe 2 4 der Vitznau Rigi Bahn Wagen kasten in selbsttragender Stahl konstruktion talseitiges Lauf und bergseitiges Trieb drehgestell mit zwei Motoren und Tatzlagerantrieb 1937 BChe 2 4 der Rochers de Naye Bahn mit je einer Trieb und Laufachse pro Drehgestell 1938 Die viermotorigen ABDhe 4 4 der Wengernalpbahn mit Steuerwagen ersetzten lokbespannte Zuge 1947 Dieselelektrischer Zahnrad Triebwagen Bhm 2 4 der Pike s Peak Railway mit zwei Unterflur Dieselmotoren 1960 Der Doppeltriebwagen Bhe 4 8 der Gornergratbahn hat vier Drehgestelle mit je einer Trieb und Laufachse 1965 Die Anschnittsteuerung der BDhe 4 8 der Jungfraubahn ermoglicht auch bei Drehstrom Fahrzeugen eine schnellere Berg als Talfahrt 1992 11 Die He 2 2 der Wen gern alp bahn ist das erste Zahn rad fahr zeug mit Dreh strom Um rich ter an trieb 1995 Bhe 4 6 3083 der drehstrom betriebenen Gornergratbahn mit Drehstrom Drehstrom Umrichter 2006 53 Vierachsige Umrichter Berglokomotive 19 der Bayerischen Zugspitzbahn fur 40 t Vorstelllast auf 250 2016 54 Die neueren technischen Entwicklungen finden sowohl bei reinen als auch gemischten Zahnradbahnen Anwendung Triebwagen Nr 6 der Bayerischen Zugspitzbahn mit Sicken in den Sei ten wanden zur Masseeinsparung 1978 Zwei dreiteilige BDSeh 4 8 der Matterhorn Gotthard Bahn mit Panorama und Niederflurwagen und Drehstrom Umrichterantrieb 2002 Der Zahnrad GTW der Cremallera de Nuria basiert auf einer Grossserie von Adhasionsfahrzeugen was Kosten spart 2003 Mit Biodiesel betriebene Lokomotive M4 Agiocochook der Mount Washington Cog Railway ein Eigenbau der Bahngesellschaft 2008 55 Triebfahrzeuge fur gemischte Bahnen Bearbeiten Dampflokomotiven Bearbeiten Die erste Lokomotive fur gemischten Adhasions und Zahnradantrieb war die Gnom fur die 1350 Meter lange Werkbahn des Sandsteinbruchs Ostermundigen bei Bern 3 Das Zahnrad lief auf der Adhasionsstrecke ohne Eingriff leer mit Bei der Erzbahn Zakarovce und dann bei der Brunigbahn und der Padangbahn auf Sumatra wurden zunachst Lokomotiven mit einem Zylinderpaar und gekuppelten Adhasions und Zahnradtriebwerk verwendet Die einfach gebauten Maschinen eigneten sich fur kleinere Zugkrafte bewahrten sich jedoch nicht im Betrieb auf langeren Strecken wie der Bruniglinie Die spater erbauten Dampflokomotiven verfugen uber einen getrennten Antrieb wobei die Triebzahnrader auf den Adhasionsabschnitten ausgeschaltet werden siehe Abschnitt Getrennte Zahnrad und Adhasionsantriebe Gnom des Steinbruchs Oster mundigen 1871 Internationale Gesellschaft fur Bergbahnen Lok der Erzbahn Zakarovce in der heutigen Slowakei fur gemischten Adhasions und Zahnradbetrieb 1884 Maschinenfabrik Esslingen HG 2 2 fur die Bruniglinie der Jura Bern Luzern Bahn fur gemischten Betrieb 1887 Lokomotive der Achenseebahn von 1889 mit kombiniertem Adhasions und Zahnradantrieb nach System Riggenbach gebaut von der Lokomotivfabrik Floridsdorf Dreikuppler Maschine kkStB 69 der Erzbergbahn mit hinterer Laufachse und zwei Triebzahnradern 1890 Lokomotivfabrik Floridsdorf Gekuppelte Triebwerke mit Zylindern C Blindwelle b Ubersetzung v V Triebzahnrad T Kuppelstange c und Triebachsen R Tramlokomotive Cortaillod der Strassenbahn Neuenburg 1892 Krauss Munchen Die Stutztender Lok BHStB IIIc5 spater JZ 97 fur gemischten Betrieb auf einer Spurweite von 760 mm Bosnische Spurweite mit zwei Aussen und zwei Innenzylindern Zahnradsystem Abt gebaut 1894 bis 1919 von der Lokomotivfabrik Floridsdorf und mit 38 Stuck die meistgebaute Zahnradlok der Welt Elektrische und dieselbetriebene Triebfahrzeuge Bearbeiten Der bei den kraftigen HGe 4 4 I der Brunigbahn durch den verkuppelten Antrieb erzeugte Schlupf fuhrte zu Getriebe und Zahnstangen schaden 56 Gemeinsamer Zahnrad und Adhasionsantrieb 1 Fahrmotor 2 Vorgetriebe 3 Kardanwelle 4 Getriebebremse 5 zweistufiges Getriebe 6 Zahnradbremse 7 Triebzahnrad 8 eventuelle Adhasionskupplung Bei diesem Antrieb wird der Zahnradteil mit einem Adhasionsteil erweitert Der Aussendurchmesser des Triebzahnrades ist meistens kleiner als der Triebraddurchmesser Deswegen sind zwei verschiedene Ubersetzungen erforderlich Obwohl sie so gewahlt werden dass beide Antriebsteile die gleiche Fahrgeschwindigkeit ergeben sollen ist dies nur bei halb abgenutzten Radreifen moglich Vor und nachher entsteht zwischen Rad und Schiene ein Schlupf mit entsprechend hoher Abnutzung Deswegen ist ein dauernd verkuppelter Antrieb nur fur Strecken mit einem bescheidenen Anteil an Zahnstangenabschnitten geeignet Ausserdem muss die zulassige Radreifenabnutzung auf 2 verringert werden Mit einer Adhasionskupplung lasst sich der Adhasionsantrieb im Zahnradbetrieb abkuppeln was bei modernen Triebfahrzeugen ublich ist Auf der Zahnradstrecke wird der Triebradsatz abgekuppelt und lauft dann frei mit wodurch der Schlupf eliminiert wird Bei verkuppelten Antrieben wird auf den Zahnstangenabschnitten die Zugkraft sowohl uber das Triebzahnrad und als auch mit Haftreibung uber die Triebrader ubertragen Bei einer Kombination von schnellen Adhasionsstrecken und steilen Zahnradstrecken kann es notwendig werden den Antrieb mit einem Schaltgetriebe auszufuhren um fur beide Bereiche die geeigneten Fahrmotordrehzahlen zur Verfugung zu haben Drehstrombetriebener HGe 2 2 der Jungfraubahn mit unterschiedlichen Ubersetzungen fur Adhasion und Zahnrad antrieb 1906 Triebwagen BCFeh 4 4 der Martigny Chatelard Bahn fur 750 V Gleichspannung mit Tatzlager antrieb statt hoch gelagerten Motoren 1906 HGe 4 4 der Brig Visp Zermatt Bahn BVZ fur 11 kV und 16 Hz Wechsel span nung mit vier Fahrmotoren und Tatzlagerantrieb 1929 ABDeh 4 4 der St Gallen Gais Appenzell Altstatten Bahn mit zwei unter dem Wagenboden einge bauten Fahrmotoren 1930 Schienenbusse der Reihe M1c der Mediterranea Calabro Lucane mit Zahnradantrieb von verschiedenen italienischen Herstellern vereinfach ten den Bahnbetrieb 1933 ABDeh 4 4 303 der Berner Oberland Bahn mit selbsttragendem Wagen kasten und zwei quer eingebauten Fahrmotoren pro Drehgestell 1949 51 Dieselhydraulische T 426 0 der Tschechoslowakischen Staatsbahnen fur die Strecken Tanvald Korenov und Podbrezova Tisovec hergestellt von SGP in Wien Floridsdorf 1961 BDeh 4 4 der Luzern Stans Engelberg Bahn mit zwei Uber setzungen fur die 246 Zahnstange und 75 km h Hochstgeschwindigkeit auf der Adhasionsstrecke 1964 Der Doppeltriebwagen ABDeh 8 8 der BVZ hat dank der Einsparung zweier Personenwagen die Leistungsfahigkeit einer Lokomotive 1965 48 Dieselelektrische Zahnradlokomotive BB 204 der Padangbahn der Indone sischen Staatsbahn mit vier Trieb achsen und vier Trieb zahnradern fur 200 Tonnen Last auf 70 1982 7 Getrennte Zahnrad und Adhasionsantriebe Bearbeiten Vom Jahr 1887 an ist man dazu ubergegangen Zahnstangen auf verhaltnismassig kurzen Abschnitten mit nicht uber 125 Steigung fur die Uberwindung steiler Talstufen schmalspuriger Adhasionsbahnen anzuwenden Von der Jahrhundertwende bis zum Ersten Weltkrieg verwirklichen in Deutschland die Landerbahnen im verstarkten Masse steile Streckenfuhrungen als Zahnradbahnen was zum Bau grosser Zahnradlokomotiven fuhrte Dampflokomotiven mit dem System Winterthur werden auf den Zahnstangen abschnitten als Verbund lokomotiven betrieben Die Hochdruck zylinder C1 treiben die Reibungsachse 2 an die mit den Achsen 1 und 3 gekuppelt ist Das drehbar auf einer Achswelle sitzende Triebzahnrad T wird durch die Niederdruckzylinder C1 und das Ubersetzungszahnrad v angetrieben Im reinen Adhasionsbetrieb arbeitet die Maschine mit einfacher Dampfdehnung Bei Dampflokomotiven wird der Adhasionsantrieb grundsatzlich auf der ganzen Strecke verwendet Das Zahnradtriebwerk wird auf der Berg und Talfahrt auf den Zahnstangenabschnitten eingesetzt und nach dem Verlassen der Steilrampe wieder stillgesetzt Das hat zur Folge dass Adhasions und Zahnradtriebwerk getrennt wurden Bei Schmalspurlokomotiven fur Adhasions und Zahnstangenstrecken war es nicht immer leicht die Triebwerke unterzubringen Eine gute Losung fand die SLM mit dem System Winterthur das fur Adhasions und Zahnradtriebwerk aussere Lage und doch getrennte Ausfuhrung erlaubt Das ermoglicht eine gute Zuganglichkeit und damit eine einfachere Wartung des Triebwerks Bei zunehmender Radreifenabnutzung lasst sich die Tiefe des Zahneingriffs leicht nachstellen Die zwei untenliegenden Hochdruckzylinder treiben die Adhasionstriebachsen an Beim Adhasionsbetrieb arbeiten die unteren Zylinder allein mit einfacher Dampfdehnung Der Dampf entweicht anschliessend direkt ins Blasrohr Auf den Zahnstangenabschnitten arbeitet die Lokomotive in Verbundwirkung indem der Dampf nach den unteren Adhasions Hochdruckzylinder in die oben liegenden Zahnrad Niederdruckzylinder geleitet wird Durchmesser und Kolbenhub der vier Zylinder sind gleich gross Bedingt durch die Ubersetzung des Vorgeleges arbeitet das Zahnradtriebwerk rund doppelt so schnell wie das Adhasionstriebwerk womit das richtige Volumenverhaltnis zwischen den Hoch und Niederdruckzylindern entsteht Durch die Verbundwirkung wird der Dampf besser ausgenutzt und es resultiert ein geringer Kohleverbrauch Es ergibt sich ein guter Ausgleich zwischen dem Zahnrad und dem Adhasionsantrieb der das Schleudern des Adhasionsantriebs vermindert Die raschen aber nicht zu starken Dampfschlage des Zahnradtriebwerks bewirken eine gute Dampfentwicklung Die Ein und Ausfahrt in einen Zahnstangenabschnitt ist sehr einfach weil nur der Umschalthahn zwischen Hoch und Niederdruckzylinder bedient werden muss 57 Beim Anfahren auf einem Zahnstangenabschnitt kann der Kesseldruck direkt auf die Niederdruckzylinder geleitet werden Das System Winterthur sicherte der SLM eine grosse Zahl von Auftragen im In und Ausland 58 Es kam bei vielen Dampflokomotiven mit gemischtem Adhasions und Zahnradantrieb zum Einsatz und wurde auch von der Maschinenfabrik Esslingen verwendet Durch das Zahnradvorgelege des Zahnradtrieberkes lauft dieses im Betrieb zusatzlich in umgekehrter Drehrichtung wie das Adhasionstriebwerk Die von Adolf Klose konstruierte HG 2 3 der Appenzeller Strassenbahn ASt war die erste Vierzylinder Verbund zahn radlokomotive der Welt 1889 Die 38 IIIc5 der Bosnisch Herzego winischen Staatsbahnen waren die meistgebauten Zahnradlokomotiven der Welt Floridsdorf 1894 59 Bei der HG 2 4 der kurvenreichen ASt wurde erstmals der Antrieb System Winterthur angewandt 1904 Die 22 HG 3 3 mit Antrieb System Winterthur bewahrten sich auf der Brunigstrecke und bei der Berner Oberland Bahn 1905 Kitson Meyer Gelenklok der Trans andenbahn von Kitson amp Co in Leeds mit Aussenrahmen Hallschen Kurbeln vier Triebachsen zwei Trieb zahn radern und Achsfolge D 3zz 1909 Sechsachsige KkStB 269 der Erz berg bahn mit innenliegenden Niederdruck zylindern fur die zwei Trieb zahnrader hergestellt in Floridsdorf 1912 D1 Lokomotive der Padangbahn auf Sumatra angetrieben mit System Winterthur und einem Triebzahnrad 1913 60 Lokomotive der Klasse X System Winterthur der Nilgiri Mountain Railway in Indien mit vier Kuppelachsen und zwei Triebzahnradern 1913 61 Funfachsige DR Baureihe 97 5 fur die Zahnradbahn Honau Lichtenstein aus Esslingen Antrieb System Winterthur mit einem Triebzahnrad 1922 Reihe 97 4 der Erzbergbahn starkste Zahnraddampflok der Welt mit innen liegenden Zylindern fur zwei Trieb zahnrader von Floridsdorf 1942 62 Bei der Elektrifizierung der Berner Oberland Bahn im Jahr 1914 wurde das bewahrte Konzept der vorhandenen Dampflokomotiven HG 3 3 mit getrenntem Adhasions und Zahnradantrieb ubernommen Auf diese Art unterstutzt der Adhasionsantrieb den Zahnradantrieb und entlastet die Zahnstange Dies ist insbesondere bei Zahnradbahnen mit massigen Steigungen von 80 120 vorteilhaft wo ein grosser Teil der Traktionskrafte ohne Zahnstange ubertragen werden kann Getrennte Antriebe wie man sie bis in die 1940er Jahre erfolgreich realisiert hatte blieben allerdings lange Zeit uninteressant weil man einen Teil der fruher teuren Antriebsmotoren auf den verhaltnismassig langen Adhasionsstrecken nicht nutzen kann Inzwischen hat sich das technische Umfeld geandert Die teuren und unterhaltsaufwendigen Getriebe lassen sich durch leichte und kostengunstige separate Asynchronfahrmotoren ersetzen 34 Beim getrennten Antrieb ist die richtige Drehzahl des Triebzahnrades vor der Einfahrt in die Zahnstange nicht gewahrleistet Deswegen ist im Triebfahrzeug eine Synchronisierungseinrichtung unumganglich CFeh 3 3 der Altstatten Gais Bahn mit zwei Motoren nur fur Adhasions strecken und einem Motor nur fur Zahnstangen strecken 1911 Bei der HGe 3 3 der Berner Oberland Bahn wirkt ein Motor auf die drei mit Stangen gekuppelten Achsen und ein zweiter auf das Triebzahnrad 1914 Japanische ED42 1937 1947 mit zwei Motoren fur Adhasions und einem fur Zahnrad antrieb Nachbau der von SLM und BBC gelieferten ED41 1926 85 Tonnen schwere Doppellokomotive E 100 der Chilenischen Trans anden bahn mit vier Motoren fur Adhasions antrieb und zwei fur Zahnrad antrieb 1927 Deh 4 6 der SBB fur die Brunigbahn Bo 2zz Bo mit vier Adhasions tatzlager motoren in den End drehgestellen und zusatz lich zwei im mittleren Zahnrad trieb gestell 1941 Die Diesellokomotiven der CSD Baureihe T 426 0 wurden 1961 fur den Betrieb auf den Strecken Tanvald Korenov und Podbrezova Tisovec in der Tschechoslowakei beschafft Die dieselhydraulischen Lokomotiven haben zwei unabhangige Stromungsgetriebe die im Zahnradbetrieb gemeinsam zugeschaltet werden konnen Dreiteiliger ABeh 160 Fink der Zentralbahn mit zwei Adhasions und zwei Zahnrad trieb dreh gestellen Die Zahnrad dreh gestelle haben je eine Antriebs und eine Laufachse 2012 Die weltweit starksten Zahnrad lokomotiven He 4 4 der MRS Logistica haben je zwei Drehgestelle mit je zwei Motoren fur Adhasions und Zahnrad antrieb 2012 8 Differentialantrieb Bearbeiten Differentialantrieb 1 motorseitige Antriebswelle 2 Sonnenrad Adhasion 3 Hohlrad Zahnrad 4 zum Zahnradantrieb 5 zum Adhasionsantrieb Die von den SBB fur die Brunig strecke und der damaligen Furka Oberalp Bahn ab 1986 gemeinsam beschafften HGe 4 4 II mit Differential antrieb werden heute von den Nachfolge gesellschaften Zentralbahn und Matterhorn Gotthard Bahn eingesetzt Der Differentialantrieb fur Zahnrad Adhasionslokomotiven hoher Leistung verteilt die Zugkraft selbsttatig auf die Adhasions und die Zahnrader und entlastet so die Zahnstange Dieser Antrieb eignet sich fur Zahnradbahnen mit bis zu 125 Steigung 1 Das Fahrmotordrehmoment wird in einem als Planetengetriebe ausgebildeten Verteildifferential zwischen dem Adhasions und dem Zahnradantrieb aufgeteilt Wenn die Adhasionsrader bei schlechten Verhaltnissen zu schleudern beginnen greift die im Antrieb integrierte Schlupfbegrenzung korrigierend ein und der nicht mehr auf die Schienen ubertragbare Zugkraftanteil wird stufenlos von den Triebzahnradern ubernommen Im Bremsbetrieb funktioniert die Einrichtung sinngemass und der adhasionsmassige Uberschuss der Bremskraft wird zur Zahnstange geleitet Ein Blockieren der Adhasionsrader wird im Zahnstangenbetrieb verunmoglicht Auf den zahnstangenlosen Abschnitten wird der Antrieb starr verkuppelt 63 Der teure Differentialantrieb wird bei neuen Fahrzeugen nicht mehr verwendet denn die elektrischen Komponenten haben sich im Verlaufe der Zeit starker verbilligt als die mechanischen Die Trennung von Adhasions und Zahnradantrieb erlaubt auf Zahnstangenabschnitten die gleichzeitige Nutzung der Fahrmotoren fur beide Antriebe 64 Wagenkasten Bearbeiten Die Technik der Bergbahnen ist bestimmt durch die Masseoptimierung Die Wagenkasten sind bei reinen Zahnradbahnen vorwiegend in Stahlbauweise ausgefuhrt denn die verschiedenen Bedingungen wie z B unterschiedliche Fahrzeugbegrenzungen erlauben nur den Bau geringer Stuckzahlen Bei Bahnen mit gemischtem Adhasions und Zahnradbetrieb werden die Reisezugwagen aus Massegrunden oft in Aluminiumbauweise die Triebfahrzeuge wegen der schweren Antriebsausrustung vorwiegend als Stahlkonstruktionen erstellt 1 Personen und Guterwagen Bearbeiten Steuerwagen Bt 31 der Rorschach Heiden Bergbahn 1985 von der Adhasionsbahn BT ubernommen Traktor Thm 2 2 20 der AB mit Adhasions und Zahnradantrieb fur die Strecke Rorschach Heiden mit einem Standard Guterwagen Hbis Grundsatzlich unterscheiden sich die Wagen der Zahnradbahnen nicht von denen der Adhasionsbahnen So wurden in der Schweiz gleiche schmalspurige Leichtstahl und Einheitswagen sowohl an Adhasions als auch an Zahnradbahnen geliefert Die normalspurige Rorschach Heiden Bergbahn hatte von den SBB zwei Einheitswagen I und von der Bodensee Toggenburg Bahn BT einen Steuerwagen ubernommen Die leichten versuchsweise in Aluminium gebauten Einheitswagen sind fur die Zahnradbahn nach Heiden besonders geeignet 65 Durch die immer weitere Verbreitung der Triebzuge ist die Zahl der Reisezugwagen auf Zahnradbahnen rucklaufig Guterwagen sind auch bei Zahnradbahnen zu finden die sich auf den Personenverkehr beschranken Der Transport von Material und Werkzeugen auf die haufig schwer zuganglichen Baustellen ist auf der Strasse oft nicht moglich 66 Die Wagen der Zahnradbahnen sind in der Regel mit einem Bremszahnrad ausgestattet Bei leichten Gepack Guter und Dienstwagen bei Fahrzeugen fur Spezialtransporte und bei Vorstellwagen kann auf die Zahnradbremse verzichtet werden 67 Auch die auf die Matterhorn Gotthard Bahn MGB ubergangsfahigen Wagen der Rhatischen Bahn die ihrerseits keine Zahnstangenabschnitte aufweist verfugen uber eine Zahnradbremse Die MRS Logistica in Brasilien verzichtet bei ihren Guterwagen auf ein Bremszahnrad und schiebt sie bei der Bergfahrt auf dem 104 steilen Zahnstangenabschnitt der Bahnstrecke Santos Jundiai 68 Bei gezogenen Zugen muss im Falle einer Zugtrennung jeder Zugteil angehalten und gegen Entlaufen gesichert werden konnen 69 Bahnen mit Steigungen uber 250 mussen die Wagen bergseitig des Triebfahrzeugs einreihen und bei der Bergfahrt auf gezogene Zuge verzichten 70 Von 1964 bis 2010 verkehrten die Personenzuge der Luzern Stans Engelberg Bahn als dreiteilige Wende oder Pendelzuge mit talwarts eingereihten Triebfahrzeug wobei auf dem 246 steilen Zahnstangenabschnitt hinter dem Triebwagen ein Post oder leichter Guterwagen zulassig war Auch die nur selten verkehrenden Guterzuge wurden auf der Bergfahrt geschoben 38 Wendezuge werden auf Zahnstangenabschnitten nach Moglichkeit bergwarts geschoben 71 Wenn die Entgleisungssicherheit nicht gewahrleistet ist wird das Triebfahrzeug bergseitig eingereiht Zudem bleibt der Zug auf der Talfahrt beim elektrischen Bremsen des Triebfahrzeug gestreckt 72 Die Matterhorn Gotthard Bahn verzichtet bei der Fahrt ihrer Wendezuge uber den Oberalppass auf der Passhohe auf das Umstellen des Triebfahrzeugs die Zuge verkehren auf dem ganzen Laufweg in gleicher Formation Auf normalspurigen mit ublichen Zug und Stossvorrichtung verkehrenden Zahnradbahnen konnen gangige Eisenbahnwagen verkehren Fruher war das vielerorts ublich und in Deutschland auf Zahnstangenabschnitten mit einer Neigung bis zu 100 zulassig 73 Die Rorschach Heiden Bergbahn RHB mit 93 6 Steigung beforderte bis in die 1990er Jahre UIC Guterwagen 74 die wegen des fehlenden Bremszahnrads bergwarts geschoben wurden In Zugen mit mehreren Wagen ohne Zahnradbremse reihte die RHB Wagen mit Bremszahnrad ein 65 Die Zahnradbremsen der Wagen sind im Abschnitt Eingriff der Zahnrader in die Zahnstange beschrieben Einheitswagen II der MGB Den gleichen Wagentyp beschafften auch mehrere Adhasionsbahnen Kesselwagen der MGB Das Bremszahnrad befindet sich an der rechten Achse Schotterwagen der Zugspitzbahn Die Kabine fur den Bremser weist auf den Einsatz als Vorstellwagen hin Vorstellwagen der Arth Rigi Bahn Am bergseitigen Ende der Vorstellwagen gibt es nur einen Stosspuffer Sicherheit und Bremsen Bearbeiten Der Bau und Betrieb der Zahnrad und anderen Eisenbahnen werden in der Schweiz durch die Eisenbahnverordnung 75 und den Ausfuhrungsbestimmungen dazu 2 geregelt Weil in anderen Landern keine so detaillierte Regelungen fur Zahnradbahnen bestehen akzeptieren weltweit fast alle Eisenbahnen und Behorden die Schweizer Vorschriften als verbindlich Zulassung Bearbeiten Weil sich die Zulassungsbehorden ausserhalb der Schweiz nur sehr selten mit Zahnradfahrzeugen beschaftigen mussen war es uber Jahrzehnte ublich dass das schweizerische Bundesamt fur Verkehr BAV die Neuzulassung des zahnradtechnischen Teils als Gutachten durchfuhrte Dieses wurde dann von der zustandigen Zulassungsbehorde anerkannt wie das heute auch bei Adhasionsfahrzeugen im Rahmen eines Cross Acceptance Verfahrens moglich ist Weil das BAV keine Gutachten mehr erstellen darf wurde fur die 2016 abgelieferte Berglokomotive 19 der Bayerischen Zugspitzbahn beim BAV eine Schweizer Typenzulassung beantragt die von einem unabhangigen Sachverstandigen gepruft und dem deutschen Eisenbahn Bundesamt vorgelegt wurde 76 Bremsen Bearbeiten Schema der Klinkenbremse a Nabe des Triebzahnrades b Triebzahnrad c Bremstrommel mit innerer Klinkenzahnung d Klinke e Klinkenfeder f Bremsband Bremszahnrad eines Wagens der Wen gern alp bahn Drehgestell einer HGe 4 4 II mit Getriebekasten zwei lamelligen Zahnrad und Bandbremsen Die Bremsen spielen fur die Sicherheit der Bergbahnen eine wesentliche Rolle Beim Ausfall der Betriebsbremse muss der Zug mit einem der mechanischen Reservesysteme mit mindestens 0 3 m s zum Stillstand gebracht werden Ein nur wenige Sekunden ungebremster Zug wurde wegen des Hangabtriebs ungeheuer beschleunigt und konnte sehr schnell nicht mehr unter Kontrolle gehalten werden 5 Die kurze Reaktionszeit verunmoglicht die Verwendung von Steuerventilen nach UIC Norm 1 Wenn das Gefalle 125 ubersteigt mussen Zahnradtriebfahrzeuge mit mindestens einer Beharrungsbremse und zwei voneinander unabhangigen Anhaltebremsen ausgerustet sein Bei Triebfahrzeugen mit Drehgestellen sind die beiden unabhangigen Anhaltebremsen als Getriebebremse oder Bremse auf der Motorwelle und als Zahnradbremse ausgebildet vgl Abbildungen im Abschnitt Elektrische und dieselelektrische Triebfahrzeuge wobei eine stufenlos regulierbar sein muss 11 Die andere dient als Notbremse und muss den Zug zum Stillstand bringen ohne dass die Bremsen allenfalls angehangter Wagen mitarbeiten Die Pufferkrafte an der Zugspitze durfen jedoch nicht zu gross werden um eine Entgleisung zu vermeiden 77 Zur Vermeidung ubermassiger Bremskrafte muss ein Ansprechen beider Bremssysteme unbedingt vermieden werden 11 Fahrzeuge fur gemischten Adhasions und Zahnradverkehr sind zusatzlich noch mit einer Adhasionsbremse ausgerustet Bei Neigungen von hochstens 125 kann als regulierbare Anhaltebremse die automatische Bremse des ganzes Zuges verwendet werden 77 oder die nicht regulierbare Anhaltebremse durch die Widerstandsbremse unterstutzt werden 78 Als Beharrungsbremse zahlen Rekuperationsbremse Motorbremsen hydraulische Bremsen und Gegendruckbremse Eine fahrdrahtunabhangige Widerstandsbremse erlaubt bei Stromausfallen eine Raumung der Strecke 1 Die mechanische Bremse kann im Normalfall nicht als Beharrungsbremse ausgelegt werden weil die in Warme umzusetzende potentielle Energie des Zuges die Bremsen thermisch uberlasten wurde 79 Die Beharrungsbremsen mussen auch bei Ausfall der Stromversorgung oder des Dieselmotors funktionieren Jede Anhaltebremse muss alleine in der Lage sein den Zug auf dem grossten Gefalle bei maximalem Zugsgewicht zum Stillstand zu bringen Die Bremskrafte sind ein wichtiger Faktor der Sicherheit gegen Entgleisen Als Anhaltebremsen kommen bei neuen Fahrzeugen unerschopfliche Federspeicher Bandbremsen zum Einsatz Bei einseitig geneigten Strecken wird oft eine Anhaltebremse als richtungsabhangige Klinkenbremse gebaut Sie bremst nur bei Talfahrt Bei der Bergfahrt ist die angezogene Klinkenbremse durch einen Klinkenmechanismus freilaufend und verhindert Ruckwartsrollen des Zuges Bei der Talfahrt kann die geloste Klinkenbremse jederzeit als normale Bremse benutzt werden Dass die Zahnstange fur das Bremsen mindestens so wichtig ist wie fur die Bergfahrt zeigte sich 1995 und 2005 80 als eine Adhasionslokomotive Ge 4 4 III der Rhatischen Bahn den 110 steilen Oberalppass mit eigener Kraft erklomm Zur Sicherheit wurde eine hintenangestellte Zahnradlokomotive zum Bremsen mitgegeben 81 Triebfahrzeuge fur Adhasionsstrecken mit mehr als 60 Gefalle sind mit Magnetschienenbremsen oder Wirbelstromschienenbremsen ausgestattet 82 Die Zahnradbremsen der Eisenbahnwagen sind im Abschnitt Eingriff der Zahnrader in die Zahnstange beschrieben Selbsterregte Beharrungsbremse fur Umrichterfahrzeuge Bearbeiten Prinzipschema eines Triebfahrzeugs fur Gleichstrom bahnen mit Speisung der Asynchron Fahrmotoren uber Umrichter und Umschalt moglichkeit auf die selbsterregte Widerstands bremse L Eingangsfilter Drossel C Eingangsfilter Kondensatoren R Bremswiderstande B Brems Chopper SR Stromrichter ASM Asynchron Fahrmotor Zunachst zogerte man Zahnradfahrzeuge mit Drehstrom Umrichterantrieb zu bauen Beim Ausfall eines Stromrichters oder dessen Leitelektronik hatte der Zug mit mechanischen Bremsen im Gefalle angehalten und ein Reservetriebfahrzeug angefordert werden mussen Wegen unzulassiger langer Streckenbelegung und Trassen fuhrung in oft unbewohnten und schwer zuganglichen Gebieten ging man dieses Risiko nicht ein 79 Die Losung besteht darin im Storfall die Fahrmotoren vom Stromrichter abzutrennen und jede Phase der Drehstrom Asynchronmotoren mit einem RC Kreis zu verbinden Die drei RC Kreise bestehen aus den ohnehin vorhandenen Bremswiderstanden und den Eingangsfilter Kondensatoren des Stromrichters Sobald sich die Motoren drehen erregen sie sich selbst und erzeugen eine Bremskraft Diese elektrische Bremse kann nicht reguliert werden Ihre Geschwindigkeit stabilisiert sich auf Werte je nach Gefalle und Zuggewicht Zum Anhalten wird die mechanische Bremse eingesetzt 31 Die Schaltung ist so auszulegen dass der Zug etwas langsamer als im Normalbetrieb talwarts fahrt Diese Selbsterregungsschaltung die auch in Kleinstkraftwerken eingesetzt wird wurde in Messfahrten mit der He 2 2 10 der Jungfraubahn im Jahr 1992 erprobt 79 und 1995 bei den He 2 2 31 und 32 der Wengernalpbahn erstmals angewandt Entgleisungssicherheit Bearbeiten Die Entlastung rot der berg seitigen Achsen durch die vom Triebfahrzeug ausgeubte Zugkraft grun kann auf steilen Strecken abschnitten die Entgleisungs sicherheit beeintrachtigen Die Zug und Bremskrafte werden zwischen Zahnrad und Zahnstange uber die Zahnflanken ubertragen Bei idealer Schmierung ist die Richtung dieser Kraft senkrecht zur geneigten Flache der Zahnflanke Normalkraft Die Differenz zwischen ihr und der Zug oder Bremskraft ist der Zahn auftrieb Er hat die Tendenz das Fahr zeug von den Schienen abzuheben Im Zahnradbetrieb kann das Fahrzeug einzig uber den Zahneingriff in die Zahnstange gebremst werden Der Zahneingriff muss darum unter allen moglichen Bedingungen wie starken Querwinden unterschiedliche Reibungskoeffizienten Notbremsung oder Ausfall der Bremse in einem Zugteil gewahrleistet sein Die bei einer Bremsung wahrend der Talfahrt auftretenden Krafte belasten die vorderen und entlasten die hinteren Radsatze Zusammen mit dem Zahnauftrieb kann die Entlastung des hinteren Radsatzes bei starker Bremsung die Gewichtskraft ubersteigen und das Fahrzeug aus den Schienen heben Weil diese gefahrliche Situation verhindert werden muss durfen die Bremsen nicht zu stark sein 83 Bei Zahnstangen mit vertikalem Zahneingriff entsteht bei schlechter Schmierung eine senkrecht zur Schienenebene gerichtete Kraft der Zahnauftrieb Er hat die Tendenz das Fahrzeug von den Schienen abzuheben und darf keinesfalls die Gewichtskraft des Fahrzeuges uberwinden Damit die Gefahr einer Entgleisung nicht zu gross wird muss die Zahnstange gut geschmiert werden Bei geschobenen und gezogenen Zugen ist die Lange der Zuge beschrankt Die Last des Zuges ubt auf der Hohe der Kupplung eine Kraft auf das Triebfahrzeug auf Diese Langskraft und die Hohendifferenz zwischen Kupplung und Zahnstange bewirken ein Drehmoment auf das Triebfahrzeug das dieses zusatzlich zum Zahnauftrieb bergseitig entlastet und die Entgleisungssicherheit beeintrachtigen kann In engen Kurven verscharft sich diese Gefahr durch Seitenkrafte zusatzlich 5 In diesen Situationen ist die Zugbildung mit starren Mittelpufferkupplungen wie Typ GF oder Schwab vorteilhafter als die von der Matterhorn Gotthard Bahn verwendeten Ausgleichskupplung mit am Wagenkasten angebrachten Mittelpuffern 84 Bei Burstenfeuer am Fahrmotorkollektor oder bei Kurzschlussen konnen ubermassige Krafte entstehen die die Stabilitat des Triebfahrzeuges gefahrden Zur Verhinderung werden zwischen den Fahrmotoren und den Triebzahnradern Rutschkupplungen eingebaut Beim Antrieb uber einen Drehstrommotor ist diese Einrichtung nicht notig weil dessen maximales Drehmoment bekannt ist Ursprunglich wurde die Entgleisungssicherheit nach der Methode von Borgeaud nachgewiesen 85 Die Sicherheit muss auch bei der Uberlagerung von kritischen Situation z B Talfahrt im Bogen mit Doppelbremsung und Seitenwind gewahrleistet sein 47 In den 1970er Jahren wurde aufgrund der damaligen Moglichkeiten manche Vereinfachungen aber auch Vernachlassigungen an der Methode von Borgeaud vorgenommen 47 86 Heute wird der Nachweis mit einer Computerberechnung erbracht 48 wobei in der Regel mit einem Sicherheitsfaktor von 1 2 gerechnet wird 47 Die bisherige Methode von Borgeaud ist nicht mehr Stand der Technik 47 Gleisverwindung in geneigten Gleisbogen Bearbeiten Helixverwindung bei den Rigi bahnen unterhalb von Rigi Kulm Die Helixverwindung kann durch eine Wendeltreppe veranschaulicht werden Die Steigung des ausseren Hand laufs ist wesentlich kleiner als jene des inneren Handlaufs Bisher nicht in den Vorschriften zur Entgleisungssicherheit berucksichtigt wird die Gleisverwindung in geneigten Gleisbogen kurz als Helixverwindung bezeichnet In Gleisbogen ist die Steigung der ausseren Schiene geringer als die der inneren Befindet sich ein Drehgestell auf einem solchen Gleisabschnitt wird das aussere Rad der oberen Achse entlastet und im Extremfall von der Schiene gehoben Bei Steigungen bis 40 ist die Helixverwindung vernachlassigbar Bei grosseren Steigungen kann sie jedoch die maximalen Werte der Uberhohungsverwindung uberschreiten Bei der Uberlagerung der beiden Verwindungen besteht je nach Randbedingungen ein Entgleisungsrisiko In vielen fur die Gleistrassierung verwendeten Computerprogrammen wird die Helixverwindung nicht berucksichtigt 87 Die Uberlagerung von Helixverwindung und Uberhohungsverwindung liesse sich vermeiden wenn die Uberhohungsverwindung bereits vor dem Ubergangsbogen anfang eingebaut wurde Obwohl ohne Fliehkrafte im geraden Gleisabschnitt eine Uberhohung bestehen wurde ware der Einfluss auf den Fahrkomfort gering denn bei Bergbahnen werden wegen den niedrigen Geschwindigkeiten nur geringe Uberhohungen eingebaut 47 Bei einer gegebenen Steigung und einem sinnvollen Grenzwert von 2 5 oder 3 fur die Helixverwindung ergibt sich ein Grenzradius in der Helix Im Gleisbau der Bergbahnen musste nicht nur die Uberhohungsverwindung sondern auch die davon unabhangige Helixverwindung beziehungsweise die Gesamtverwindung begrenzt werden Bei bestehenden Strecken ist es jedoch kaum moglich Steigungen oder Bogenradien neuen Vorschriften anzupassen In diesem Fall musste die bestehende Helixverwindung in der Fahrzeugauslegung berucksichtigt werden 47 Beispiele fur maximale Helixverwindungen 87 Bahn BOB Brunig BZB GGB JB MGB MPPR MVR PB VRB SSB TdC WAB WZBAnmerkungen Schollenenbahn kein Aufklettern moglich System Locher Zahnradbahn StuttgartUberwachungen Bearbeiten Gleismagnete bei der Zahn stangen einfahrt Stoss mit dem zugehorigen Signalschild zur Betriebsarten uberwachung bei den Appenzeller Bahnen dahinter Neigungszeiger Weil bei einer Uberbeanspruchung der mechanischen Anhaltebremsen wegen der Erwarmung die Gefahr des Bremsversagens besteht ist die Uberwachung der Fahrgeschwindigkeit wahrend der Talfahrt besonders wichtig Bereits bei kleiner Uberschreitung wird eine mechanische Bremse betatigt und der Zug angehalten Auch andere fur die Funktion der Bremsen wichtige Zustande werden uberwacht Eine Uberbremsung durch gleichzeitige Betatigung beider mechanischen Anhaltebremsen muss verhindert werden Bahnen mit kombiniertem Zahnrad und Adhasionsbetrieb sind mit einer Betriebsartenuberwachung ausgestattet Gleismagnete oder Eurobalisen uberwachen bei den Zahnstangenein und ausfahrten ob der Lokomotivfuhrer den Regimewechsel Adhasion Zahnrad oder umgekehrt auf dem Fuhrertisch richtig umgestellt hat Mit der Betriebsartenumschaltung werden auf dem Triebfahrzeug umfangreiche zum Teil sicherheitsrelevante Funktionsanderungen vorgenommen 77 Die Sicherheitssteuerung die Ubergeschwindigkeitskontrolle die Betriebsartenuberwachung oder andere technische Uberwachungen konnen automatisch eine Schnellbremsung auslosen Sicherungs und Signalanlagen Bearbeiten Zahnstangengleis mit Isolierstoss auch der Zahnstangen stoss ist isoliert Die Sicherungs und Signalanlagen reiner Zahnradbahnen sind den ortlichen Verhaltnissen angepasst und weichen von denen der Hauptbahnen oft ab Sie sind abhangig von den zulassigen Geschwindigkeiten der Zugdichte und den Kreuzungsstellen auf eingleisigen Strecken Folgefahrten mehrerer Zuge auf Sicht sind haufig zugelassen vgl Abbildung rechts im Abschnitt Vor und Nachteile 1 Weil Zahnstangenweichen in der Regel nicht auffahrbar sind ist eine eindeutige Signalisierung gegen Fahrt in falschstehende Weichen sinnvoll 88 Vorsignale sind aufgrund der geringen Geschwindigkeiten in Zahnstangenabschnitten bei ausreichender Sicht auf die Hauptsignale haufig nicht erforderlich Der Streckenblock dient meist nur als Gegenfahrschutz Die Gleisfreimeldung erfolgt bei neueren Anlagen meist uber Achszahler 1 denn Gleisstromkreise konnen wegen der teilweise kleinen Achslasten der leicht gebauten Fahrzeuge und des Fehlens der Zugkraftubertragung uber die Schienen unzuverlassig sein Diese neigen deshalb zur Verschmutzung durch Schmiermittelruckstande Blutenstaub und Falllaub Es gibt jedoch auch reine Zahnradstrecken mit Gleisfreimeldung durch Gleisstromkreise zum Beispiel die Zahnradbahn Strba Strbske Pleso in der Hohen Tatra Die in der Schweiz viele Jahre herrschende Skepsis gegenuber Gleisfreimeldeeinrichtungen mit Achszahlern mag den lange ausgeubten Verzicht auf Sicherungsanlagen bei einigen Zahnradbahnen unterstutzt haben 88 Allerdings ist auf Zahnstangenabschnitten das Kollisionsrisiko geringer als bei Adhasionsbahnen Die niedrigen Geschwindigkeiten und die formschlussige Kraftubertragung fuhren zu kurzeren Bremswegen und bei den oft ubersichtlichen Gleisanlagen erhoht sich die Wahrscheinlichkeit dass bei einer Fehlhandlung die Zuge noch vor einem Zusammenstoss anhalten konnen Der Betrieb ist zumindest bei reinen Zahnradbahnen uberschaubarer wegen des Zugfunks mit offenem statt selektivem Sprachanruf ist das Bahnpersonal uber alle Betriebsabweichungen informiert 89 Ausfahrsignale fur Folgezugbetrieb in der Ausweich stelle Allmend der Wengernalpbahn Uber dem Haupt signal links befindet sich das Rangier signal unter den beiden Hauptsignalen ist das Weichensignal angebracht Der Folgezugbetrieb mit Fahrt auf Sicht reiner Zahnradbahnen fuhrt zu Anpassungen bei den Signalanlagen Weil bei der Wengernalpbahn die Signale nur die Fahrerlaubnis nicht aber die zulassige Geschwindigkeit vorgeben werden alle Fahrstrassen mit Fahrbegriff 1 angezeigt Die Folgefahrten werden angelehnt an das Besetztsignal mit einem waagrechten orangen Balken signalisiert der im Hauptsignal integriert ist 88 Hauptsignal Bedeutung Fahrbegriff 1 an Signal Typ L fur Folgezugbetrieb bei der Wengernalpbahn Signalbild fur Folgefahrt angelehnt an das Besetztsignal Signalbild Halt an Signal Typ L fur Folgezugbetrieb Bei der Ausfahrt aus der Station erfasst ein Achszahler die Gesamtzahl der Achsen aller Folgezuge Dabei wird dem Folgezug am Ausfahrsignal das Signalbild fur eine Folgefahrt gezeigt An der nachsten Station zahlt wiederum ein Achszahler die eintreffenden Achsen Erst wenn die Gesamtzahl der Achsen eingetroffen ist kann die Erlaubnis gewechselt werden um die Strecke fur Zuge der Gegenrichtung freizugeben Dadurch entfallt die Signalisierung von Folgezugen an den Zugen selbst 88 Die Eurobalisen der bei der Berner Oberland Bahn eingesetzten Zug beeinflussung ZSI 127 sind wegen der Zahnstangen seitlich versetzt Mit der Zugbeeinflussung ZSI 127 besteht seit dem Jahr 2003 ein System das die Sicherheitsbedurfnisse gemischter Adhasions und Zahnradbahnen abdeckt Im Zugsicherungssystem ZSI 127 ist die Betriebsartenuberwachung Adhasion Zahnstange integriert und die Geschwindigkeitsuberwachung erfolgt mit einer Genauigkeit von 1 km h ZSI 127 ist mit ETCS Komponenten aufgebaut insbesondere mit Eurobalisen Euroloops und ETCS Fahrzeuggeraten Auf ein Bediengerat im Fuhrerstand nach ETCS Norm Driver Machine Interface musste verzichtet werden weil der Platz in den engen Fuhrerstanden der Schmalspurfahrzeuge oft nicht ausreicht Wegen der Zahnstange in Gleismitte sind die Balisen aussermittig angeordnet ZSI 127 kommt bei der Zentralbahn und bei der Berner Oberland Bahn zum Einsatz 90 2013 legte das Bundesamt fur Verkehr eine Weiterentwicklung des Systems ZSI 127 als Standard fur alle Schweizer Schmalspurbahnen auch fur solche mit reinem Adhasionsantrieb fest 91 92 Unterschiede von ZSI 127 und ETCS 90 Funktion ZSI 127 ETCS Level 1Betriebsartenuberwachung Adhasion Zahnstange integriert nicht vorhandenGeschwindigkeitsabstufung 1 km h 5 km hFuhrerstandssignalisierung nein nur Bedien und Anzeigegerat ja Driver Machine Interface Position Eurobalisen aussermittig bei Zahnradbahnen in der Mitte zwischen beiden SchienenVorzeitiges Abfahren bei Halt zeigendem Signal auch nach Wenden nur mit Schleife oder zusatzlichen Balisen nicht nach WendenBetrieb Bearbeiten Lokomotiven der Schynige Platte Bahn mit unterschiedlichen Folgezugtafeln Das beleuchtete A signalisiert bei der Zugspitzbahn dem Gegenverkehr den letzten von bis zu drei Folgezugen Der Betrieb von Bahnen mit gemischtem Adhasions und Zahnradantrieb unterscheidet sich nicht grundsatzlich von reinen Adhasionsbahnen Allerdings sind die Vorschriften zur Zugbildung zu beachten um die Entgleisungssicherheit zu gewahrleisten Eine Besonderheiten vieler reiner Zahnradbahn sind Folgezugbetrieb mit Fahrt auf Sicht sowie gleichzeitige Einfahrten in einen Bahnhof Bei Zahnradbahnen mit starkem Verkehr wurde es notwendig Einspurstrecken mittels Streckenblock zu sichern Gleichzeitig musste der Folgezugbetrieb aufrechterhalten bleiben weil Zahnradbahnzuge zur Gewahrleistung der Entgleisungssicherheit nur eingeschrankt gekuppelt werden durfen Die Sicherungsanlagen solcher Bahnen sind so konzipiert dass in einer Richtung mehrere Zuge freie Fahrt erhalten konnen Grundlage fur die Sicherheit der Zahnradbahnen sind ein guter Unterhalt von Anlagen und Fahrzeugen sowie die Einhaltung der ausgereiften technischen und betrieblichen Vorschriften Betriebsergebnisse Bearbeiten Gemischte Zahnradbahnen Bearbeiten Auf der nach Eroffnung des Furka Basistunnels nicht mehr benotigten Bergstrecke bietet die Dampfbahn Furka Bergstrecke seit 1992 Fahrten mit historischen Zahnrad Fahrzeugen an Das Personal der Bahn rekrutiert sich fast ausschliesslich aus Freiwilligen Anhand der gut dokumentierten Schweizer Bergbahnen wird die Entwicklung der Betriebsergebnisse aufgezeigt Die Visp Zermatt und die Berner Oberland Bahn waren ausgesprochen touristische Bahnen und schutteten bis 1913 respektable Dividenden aus die in den besten Jahren 7 bis 8 Prozent erreichten Auch die Brunigbahn Luzern Interlaken die Stansstad Engelberg Bahn und die Aigle Leysin Bahn erschlossen Touristendestinationen und waren rentabel Die anderen gemischten Zahnradbahn der Schweiz hatten hingegen bereits vor dem Ersten Weltkrieg zeitweise oder dauernd finanzielle Probleme Die Bex Villars Bretaye und die 1967 eingestellte Leuk Leukerbad Bahn waren auf die Zuschusse ihrer bahneigenen Elektrizitatswerke angewiesen 93 Ab 1914 verdusterte sich die Finanzlage aller Bahnen rapide Der Betrieb wurde defizitar und erholte sich auch in den 1920er Jahren nicht Die Bilanz vieler Bahnen musste saniert werden wobei namhafte Teile des Aktienkapitals abgeschrieben wurde Die 1915 in Betrieb genommene Brig Furka Disentis Bahn war stets in finanzieller Schieflage und geriet 1924 in Konkurs Ihrer Nachfolgerin der Furka Oberalp Bahn wurde auch militarische Bedeutung beigemessen Aber finanziell sah es auch nach der Sanierung von 1925 nie gut mit ihr aus 93 Nach dem Zweiten Weltkrieg fusionierten die St Gallen Gais Appenzell Bahn mit der Altstatten Gais Bahn Auch die Monthey Champery Morgins Bahn und 1961 die Schollenenbahn schlossen sich mit benachbarten Unternehmungen zusammen und profitierten von den im Privatbahnhilfegesetz festgelegten Unterstutzungen des Bundes In Deutschland wurden die St Andreasberger Kleinbahn und die Zahnradbahn Honau Lichtenstein stillgelegt Baulich saniert wurden im Jahr 1964 die Stansstad Engelberg Bahn mit dem Loppertunnel 1982 die Furka Oberalp Bahn mit dem Furka Basistunnel und 2010 die Luzern Stans Engelberg Bahn mit dem Tunnel Engelberg In Osterreich ubernahmen 1979 die Anliegergemeinden die Achenseebahn und sanierten die Flachstrecke mit Hilfe von Bund und Land Heute sind in der Schweiz die gemischten Zahnradbahnen wie die anderen Bahnen des regionalen Personenverkehrs auf Abgeltungen angewiesen Lediglich die zu den autofreien Touristenorten Zermatt und Wengen fuhrenden Bahnen BVZ und WAB wurden auch ohne Zuschusse Gewinne erwirtschaften 94 In Deutschland ist die Wendelsteinbahn auf Ausgleichszahlungen angewiesen Die dem Gemeindewerk Garmisch Partenkirchen angegliederte Bayerische Zugspitzbahn erwirtschaftet dank der touristisch gepragten Bergstrecke kleinere Gewinne 95 Durch Fusionen konnen Synergien genutzt und Kosten gespart werden Seit 1999 verkehren vier Westschweizer Meterspurbahnen unter dem Dach der Transports Publics du Chablais Die 2003 entstandene Matterhorn Gotthard Bahn verkehrt auf einem Streckennetz von 144 km die 2005 gebildete Zentralbahn hat 98 km Lange Die seit dem Jahr 2006 bestehenden Appenzeller Bahnen betreiben Zahnradbahnen mit drei unterschiedlichen Spurweiten Reine Zahnradbahnen Bearbeiten Die Vitznau Rigi Bahn erzielte im 19 Jahrhundert ausserst erfolgreiche Betriebsergebnisse Die Pilatusbahn ist nicht nur die steilste Zahnradbahn ihr Betreiber erzielt auch die beste Rendite Die Baukosten der von 1871 bis 1912 erstellten reinen Zahnradbahnen wurden zwar meist zu niedrig angesetzt aber die Frequenzzahlen ubertrafen die Erwartungen Bis zur Jahrhundertwende war die Rendite im Allgemeinen gut 96 Ausserordentlich erfolgreich war die Vitznau Rigi Bahn die von 1871 bis 1890 eine jahrliche Rendite von durchschnittlich rund 13 Prozent erzielte 93 Die durch weitere Neubauten entstandene Konkurrenz verminderte die Gewinne 96 Die Arth Rigi Bahn konnte nicht an den finanziellen Erfolg der Vitznau Rigi Bahn anknupfen und Dividenden gab es praktisch keine Die Generoso die Brienz Rothorn und die Brunnen Morschach Bahn standen finanziell bis zum Beginn des Zweiten Weltkriegs stets knapp am Abgrund Die Rorschach Heiden Bergbahn uberstand die Kriegs und Krisenjahre nur dank des Guterverkehrs vergleichsweise gut Die Pilatus die Gornergrat und die Jungfraubahn waren gemessen am Fahrpreis pro Kilometer die teuersten Bahnen der Schweiz Wegen ihrer im Vergleich zu den damaligen Einkommen exorbitanten Fahrpreise konnten die beiden erstgenannten Bahnen bis 1913 alljahrlich Dividenden von 4 bis 7 Prozent des Aktienkapitals ausschutten Die Zinslasten der extrem hohen Baukosten der Jungfraubahn ermoglichten nur bescheidene Dividenden Die zusatzlichen Investitionen vieler Bahnen fur die elektrische Traktion widerspiegeln den Optimismus der vor dem Ersten Weltkrieg in der Tourismusbranche noch vorherrschte 93 Die beiden Weltkriege und die Krisen dazwischen trafen die Tourismusbahnen mit aller Harte 96 und die Betriebsergebnisse rutschten tief in die roten Zahlen 93 In Osterreich mussten die Kahlenbergbahn und die Gaisbergbahn bereits nach dem Ersten Weltkrieg aufgeben in der Schweiz war der Personenverkehr der Brienz Rothorn Bahn eingestellt Ein Hoffnungsschimmer war der aufkommende Wintersport der die Passagierzahlen ansteigen liess aber Ausbauten fur den Winterbetrieb erforderte 96 Nach dem Zweiten Weltkrieg mussten in Deutschland die Petersbergbahn und die Barmer Bergbahn den Betrieb einstellen die Niederwaldbahn wurde durch eine Gondelbahn ersetzt Heute ist die finanzielle Lage der einzelnen Unternehmungen unterschiedlich Die Pilatus Bahnen erzielten 2011 bis 2016 einen durchschnittlichen Cashflow von 6 6 Prozent die Jungfraubahn Gruppe von 6 2 Prozent 97 Die Jungfraubahn profitiert von den mehrheitlich aus Asien stammenden Fahrgasten die auch bei schlechtem Wetter auf das Jungfraujoch fahren 98 Die anderen Bahnen auch in Deutschland und Osterreich erzielen einen geringen oder gar keinen Gewinn Um die Jahrtausendwende wurde gepruft die Arth Rigi Bahn und einen Teil der Wengernalpbahn durch kostengunstigere Luftseilbahnen zu ersetzen 93 Unfalle Bearbeiten Trotz des erheblichen Risikopotenzials wegen der grossen Gefalle sind Zahnradbahnen heute ein sehr sicheres Verkehrsmittel In der Vergangenheit kam es zu einigen schweren Unfallen mit mehreren Todesopfern 1883 entgleiste bei der Werkbahn in Salgotarjan Ungarn ein zuruckrollender Kohlenzug weil die Zahne des Triebzahnrads der Lokomotive eines bergwarts fahrenden Zugs brachen 99 1907 entgleiste bei der Brohltalbahn ein talwarts fahrender Guterzug mit Personenbeforderung und sturzte einen Bahndamm hinab 1958 forderte der auf einen Bedienungsfehler des Lokomotivpersonals zuruckzufuhrende Eisenbahnunfall vom Drachenfels 18 Todesopfer 1964 entgleiste ein talwarts fahrender Zug der Rittner Bahn im Sudtirol wegen mangelhafter Unterhaltung von Oberbau und Fahrzeugen 100 1967 entgleiste die Lokomotive eines talwarts fahrenden Zuges der Mount Washington Cog Railway und kippte zur Seite worauf der vollbesetzte Vorstellwagen ungebremst bis zur Entgleisung weiterfuhr 101 Hauptartikel Liste von Unfallen bei ZahnradbahnenGeschichte BearbeitenVorgeschichte Bearbeiten Die Erfindung des Zahnradantriebs fur Eisenbahnen geht zuruck zu den Anfangen der Dampflokomotiven 1804 hatte Richard Trevithick die erste Dampflokomotive der Welt fur die Merthyr Tramroad der Pen y Darren Eisenhutte in der Nahe von Merthyr Tydfil in Wales Grossbritannien gebaut Diese Lokomotive war aber zu schwer fur die gusseisernen Schienen die fur von Pferdegespannen gezogene Wagen ausgelegt waren Da die Schienen immer wieder brachen wurde der Betrieb nach wenigen Monaten eingestellt Nachgefertigtes Zahnrad der Salamanca Blenkinsops Sala manca mit Zahnrad ausserhalb der Schienen Zahnstange System Blenkinsop 1811 erhielt John Blenkinsop in England das Patent Nummer 3431 fur seine Erfindung Dampflokomotiven uber Zahnrader anzutreiben die in ausserhalb parallel zur Schiene angebrachten Zahnstangen eingriffen Die erste Zahnradbahn der Welt wurde von ihm nicht zum Uberwinden grosser Steigung konstruiert sondern fuhrte als Industriebahn von der Kohlenzeche in Middleton nach Leeds in England Sie nahm ihren Betrieb am 12 August 1812 auf 1814 baute George Stephenson die Lokomotive Blucher fur die Killingworth Kohlenzeche die Stahlrader mit Spurkranz hatte und auf Stahlschienen den Vortrieb allein durch Adhasion erzielte Dieses System setzte sich von nun an allgemein durch Zahnstange System Cathcart 1848 wurde eine 60 steile Strecke der Madison amp Indianapolis Railroad in Betrieb genommen fur die der Amerikaner Andrew Cathcart eine gusseiserne Lamellenzahnstange und eine entsprechende Lokomotive entwickelte Die Zahnstange von Cathcart war in der Gleismitte verlegt und nahm die heute ubliche Lamellenzahnstange bereits vorweg Die Anlage bewahrte sich zwanzig Jahre lang bis solche Steigungen mit gewohnlichen Lokomotiven uberwunden werden konnten 1868 wurde die Strecke mit einer besonders dafur konstruierten Lokomotive auf Adhasionsbetrieb umgestellt 102 Das Prinzip des Zahnradantriebs wurde wieder aufgegriffen als in den 1860er Jahren die Natur touristisch erschlossen wurde und Eisenbahnen Berge erklimmen sollten Bahnen auf den Mount Washington und die Rigi Bearbeiten Peppersass die erste von Marsh erbaute Zahnradlokomotive Zahnradlokomotive H 1 2 System Riggen bach der fruheren Vitznau Rigi Bahn Die erste Bergbahn der Welt mit Zahnradantrieb wurde ab 1866 von Sylvester Marsh errichtet Sie erklimmt den Mount Washington New Hampshire USA und wurde 1869 eroffnet Die Bahn mit einer Spurweite von 1422 Millimetern ist heute noch in Betrieb uberwindet auf einer Lange von 4 8 km einen Hohenunterschied von 1097 Metern und weist eine bemerkenswert grosse Maximalsteigung von 374 auf Der aus dem Elsass stammende Niklaus Riggenbach erhielt 1863 in Frankreich ein erstes Patent fur seine Zahnradbahn Die Erfindung fuhrte er zuruck auf seine Erfahrung als technischer Leiter der Hauensteinlinie mit 26 Steigung wo selbst mit Sandstreuen das Schleudern der Triebrader nicht immer verhindert werden konnte 1869 erfuhr er dass Marsh eine Zahnradbahn auf den Mount Washington baute 103 Die von Riggenbach projektierte Vitznau Rigi Bahn wurde am 21 Mai 1871 eroffnet und ist die erste Bergbahn mit Zahnradantrieb Europas Sie fuhrt mit einer maximalen Steigung von 250 von Vitznau in der Schweiz am Vierwaldstattersee auf die Rigi Die Bahn endete zunachst an der Luzerner Kantonsgrenze da die Konzessionen damals von den Kantonen erteilt wurden Erst zwei Jahre spater erreichte sie den heutigen Endpunkt Rigi Kulm Riggenbach ging es beim Bau der Rigibahn auch darum Vorteile der Zahnradbahn gegenuber Adhasionsbahnen aufzuzeigen Seine Vorschlage Alpentransversalen wie die geplante Gotthardbahn als Zahnradbahn zu bauen erwiesen sich jedoch als Fehlkalkulation 96 Die ebenfalls von Riggenbach konstruierte Werkbahn zum Steinbruch Ostermundigen wurde am 6 Oktober 1871 eroffnet Ihr Betriebsbeginn ist jedoch umstritten 3 Aufschwung der Zahnradbahnen Bearbeiten Die Kahlenbergbahn war die erste Zahnradbahn Osterreichs Der Rigibahn war ein durchschlagender technischer und kommerzieller Erfolg beschieden Sie leitete zu Beginn der 1880er Jahre einen Aufschwung im Bau von Zahnradbahnen ein Die ersten Zahnradbahnen in Osterreich Ungarn waren die am 7 Marz 1874 eroffnete Kahlenbergbahn bei Wien und die Schwabenbergbahn in Budapest die am 24 Juni 1874 den Betrieb aufnahm Als erste Zahnradbahn mit nicht touristischem Personenverkehr wurde am 6 September 1875 die Rorschach Heiden Bergbahn in der Ostschweiz dem Verkehr ubergeben Die erste Zahnradbahn Deutschlands war die 1876 in Betrieb genommene Zahnradbahn des Huttenwerks Wasseralfingen Die beiden nachfolgenden Zahnradbahnen Grube Friedrichssegen bei Bad Ems an der Lahn und der Grube Kunst bei Herdorf im Siegerland waren Grubenbahnen 1883 ging mit der Drachenfelsbahn die erste offentliche Zahnradbahn in Betrieb die heute noch im Betrieb ist Sie weiat Steigungen bis 200 auf Bis zur Zeit des Ersten Weltkrieges wurden insgesamt mehr als hundert Zahnradbahnen in Betrieb genommenen die sich mehrheitlich in Europa befanden Die weltweit steilste Zahnradbahn ist mit einer maximalen Steigung von 480 die 1889 eroffnete Pilatusbahn die vom Ufer des Vierwaldstattersees auf den Pilatus fuhrt Fur diese Bahn entwickelte Eduard Locher ein spezielles nach ihm benanntes Zahnradsystem Die ersten Zahnradbahnen wurden ausschliesslich mit Dampflokomotiven betrieben Im Verlaufe der 1890er Jahre kam es zur Einfuhrung der elektrischen Traktion die rasch an Bedeutung gewann Nach dem Ersten Weltkrieg trat ein Ruckgang der Zahl der Zahnradbahnen ein weil der Zahnradbetrieb durch Adhasionsantrieb ersetzt oder der Verkehr eingestellt wurde Viele ursprunglich mit Dampf betriebene Bahnen wurden elektrifiziert bei einigen wurden die Dampfloks durch Dieseltriebfahrzeuge ersetzt oder erganzt Durch die im Laufe der Jahre erfolgte Erneuerung des Rollmaterials wurden Leistungsfahigkeit und Attraktivitat der modernisierten Zahnradbahnen gesteigert wie einige Beispiele zeigen Die Zahnrad bahn Strba Strbske Pleso in der Hohen Tatra in der Slowakei wurde 1931 ab ge brochen aber 1970 neu eroffnet Bei der Pike s Peak Railway in Colorado kamen 1976 die ersten Zahn rad Trieb wagen der Welt mit dieselhydraulischem Antrieb in Betrieb Die Corcovado Berg bahn in Rio de Janeiro nahm nach einer Gesamt erneuerung im Jahr 1979 den Betrieb mit neuen Trieb wagen auf 1992 erhielt die Schafbergbahn Neubau dampf lokomotiven 999 2 zur Steigerung der touris tischen Attraktivitat Seit 1999 ver kehren auf der Schnee berg bahn Salamander Zuge mit diesel hydraulischen Lokomotiven von Hunslet Barclay Ltd 2004 beschaffte die Wengernalpbahn im Berner Oberland Panorama Zahnrad Triebwagen Das Roll material der Strecke Diakopto Kalavryta auf dem Pelo ponnes wurde 2007 mit vier Diesel trieb zugen BDmh 2Z 4A 12 modernisiert Bei der 1925 ein ge stellten und 2012 wieder eroffneten Panoramique des Domes in Frankreich kommen Stadler Zahnrad GTW zum Einsatz Im 20 Jahrhundert sind neue Zahnradstrecken entstanden durch den Umbau und die Erweiterung von Standseilbahnen wie die Zahnradbahn Lausanne Ouchy der Dolderbahn in Zurich oder eine Tunnelstrecke in Lyon die heute in das Netz der stadtischen Metro integriert ist 1987 wurde in Australien die Perisher 1987 zur Erschliessung eines Skigebiets dem Verkehr ubergeben Im Jahr 1990 wurde in Japan wegen des Baus eines Staudamms ein Abschnitt der bisher als reine Adhasionsbahn betriebenen Ikawa Linie verlegt und mit Zahnstange versehen Dagegen wurden schon seit den 1920er Jahren viele Strecken mit Zahnstangenabschnitten mit Neigungen bis etwa 70 auf reinen Adhasionsbetrieb umgestellt Moglich wurde es durch Fortschritte im Lokomotivbau hohere Achslasten aufgrund von stabilerem Oberbau und dem flachendeckenden Einsatz der durchgehenden selbsttatigen und mehrlosigen Druckluftbremsen Pionierleistungen auf diesem Gebiet erbrachte die Halberstadt Blankenburger Eisenbahn mit ihrer Strecke Blankenburg Tanne seinerzeit Harzbahn spater Rubelandbahn genannt Auch als Gruben und Industriebahnen existieren keine Zahnradbahnen mehr Sie wurden durch Forderbander und gleislose Forderung abgelost 1 Siehe auch BearbeitenListe von ZahnradbahnenLiteratur BearbeitenWalter Hefti Zahnradbahnen der Welt Birkhauser Basel 1971 ISBN 3 7643 0550 9 Walter Hefti Zahnradbahnen der Welt Nachtrag Birkhauser Basel 1976 ISBN 3 7643 0797 8 Beat Keller Zahnradbahnen Ein Leitfaden fur die Projektierung In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 4 5 Minirex 1991 ISSN 1022 7113 S 115 135 Dolezalek Zahnbahnen In Enzyklopadie des Eisenbahnwesens herausgegeben von Victor von Roll Band 10 Berlin und Wien 1923 S 451 468 Zeno org Dolezalek Gemischte Bahnen In Enzyklopadie des Eisenbahnwesens herausgegeben von Victor von Roll Band 5 Berlin und Wien 1914 S 272 273 Zeno org Alfred Moser Der Dampfbetrieb der schweizerischen Eisenbahnen 1847 1966 Birkhauser Basel 1967 S 353 385 Zarko Filipovic Elektrische Bahnen Grundlagen Triebfahrzeuge Stromversorgung Springer Verlag 2004 ISBN 978 3 540 55093 8 S 203 212 Rudolf Schmid Die Zahnradbahn als modernes Transportmittel In Schweizer Ingenieur und Architekt Band 97 1979 Heft 23 E Periodica ch PDF 3 5 MB Rolf Honegger 100 Jahre Brunigbahn Die Zahnradtechnik In Schweizer Ingenieur und Architekt Band 106 1988 Heft 40 E Periodica ch PDF 1 1 MB Zahnstangen In Internetseite der Firma Tensol Rail Giornico Abgerufen am 15 Juli 2017 Wolfgang Messerschmidt Zahnradbahnen gestern heute in aller Welt Die Geschichte der Zahnradbahnen Franckh Stuttgart 1972 ISBN 3 440 03833 5 Karl Sachs 50 Jahre schweizerische elektrische Bergbahnen In Schweizerische Bauzeitung SBZ archiviert in E Periodica der ETH Bibliothek Erster Teil In SBZ Band 66 1948 Heft 50 PDF 4 2 MB Schluss In SBZ Band 66 1948 Heft 51 PDF 5 0 MB Thomas Fleissig Zahnradbahnen in Osterreich Eisenbahn Bildarchiv EK Freiburg 2004 ISBN 3 88255 349 9 Arthur Meyer Josef Pospichal Zahnradbahnlokomotiven aus Floridsdorf Verlag bahnmedien at Wien 2012 ISBN 978 3 9503304 0 3 Theo Weiss Stadler von der Stollenlokomotive zum Doppelstockzug Minirex Luzern 2010 ISBN 978 3 907014 33 2 S 104 109 Klaus Fader Zahnradbahnen der Alpen 19 Bergbahnen in Deutschland Frankreich Osterreich und der Schweiz Franckh Kosmos Stuttgart Ott Thun 1996 ISBN 3 440 06880 3 ISBN 3 7225 6346 1 Ott Tosa Wien 2003 ISBN 3 85492 791 6 Werner Latscha Hrsg Sieben Bergbahnpioniere Schweizer Pioniere der Wirtschaft und Technik Nr 81 Verein fur Wirtschaftshistorische Studien Zurich 2005 ISBN 978 3 909059 34 8 Josef Hons Bergbahnen der Welt Zahnradbahnen Schienen und Standseilbahnen Schwebebahnen und Skilifts transpress Verlag Berlin 1990 ISBN 3 344 00475 1 Zahnstangenbahnen In Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften herausgegeben von Otto Lueger Band 8 Stuttgart und Leipzig 1910 S 962 965 Zeno org Weblinks Bearbeiten Wiktionary Zahnradbahn Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme Ubersetzungen Commons Zahnradbahn Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien Matthias Probst Auf Zahnradern in die Berge In Internetseite von Schweizer Radio und Fernsehen SRF mit einem Filmausschnitt von 4 45 min Dauer aus der Sendung Einstein vom 30 Mai 2013 Jens Merte Zahnradbahnen in Deutschland Abgerufen am 15 Juli 2017 Einzelnachweise und Anmerkungen Bearbeiten a b c d e f g h i j Peter Schmied 34 Tagung Moderne Schienenfahrzeuge in Graz Fortsetzung Hans Schlunegger Jungfraubahnen Moderne Zahnradbahnen In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 2 Minirex 2003 S 66 a b Ausfuhrungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung AB EBV UVEK 1 November 2020 PDF 9 MB a b c d Kilian T Elsasser Verkehrshaus der Schweiz Hrsg Gnom Niklaus Riggenbach Der Bergbahnpionier und seine Zahnrad Dampflok Gnom AS Verlag Zurich 2002 ISBN 3 905111 80 2 Hans Peter Bartschi Anne Marie Dubler Eisenbahnen 3 3 Nebenlinien In Historisches Lexikon der Schweiz 11 Februar 2015 abgerufen am 4 Juni 2019 a b c d Walter von Andrian Neue Bergstrecke nach Engelberg In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 5 Minirex 1995 S 189 194 Ausfuhrungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung AB EBV UVEK 1 November 2020 PDF 9 MB AB 76 1 a Hochstgeschwindigkeit in Abhangigkeit der massgebenden Neigung Ziffer 9 a b Walter von Andrian Dieselelektrische Zahnrad Adhasionslokomotiven fur Indonesien In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 1 2 Minirex 1994 S 10 11 a b Michael Burger Jurg Schoning Die grosste Zahnradlokomotive der Welt fur die Strecke Paranapiacaba Raiz da Serra der MRS Logistica In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 4 Minirex 2014 S 176 181 Beat Keller Zahnradbahnen Ein Leitfaden fur die Projektierung S 134 135 Zarko Filipovic Elektrische Bahnen Grundlagen Triebfahrzeuge Stromversorgung S 205 a b c d e Hans Schlunegger Moderne Doppeltriebwagen BDhe 4 8 211 214 fur die Jungfraubahn In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 12 Minirex 1992 S 549 557 Zahnstangenschmierung Praktische Erfahrungen PDF 113 kB Ernst Zbinden bei der Fachtagung Zahnradbahnen 2010 in Brig abgerufen am 29 Oktober 2012 a b c d Peter Berger Dokumentation der Zahnradbahntechnik basierend auf Archiv und Erfahrungswissen In Ferrum Nachrichten aus der Eisenbibliothek Stiftung der Georg Fischer AG Band 86 2014 E Periodica ch PDF 10 7 MB a b Walter Hefti Zahnradbahnen der Welt S 156 Nekrologe Arnold Pauli In Schweizerische Bauzeitung Band 105 1935 Heft 12 E Periodica ch PDF 0 4 MB a b Emil Strub Wengernalpbahn Fortsetzung In Schweizerische Bauzeitung Band 22 1893 Heft 9 E Periodica ch PDF 4 4 MB a b c Josef Hardegger 100 Jahre Gaiserbahn 1889 1989 Verlag Schlapfer Herisau 1989 ISBN 3 85882 063 6 Seite 113 114 Kilian T Elsasser Restaurierung der Zahnrad Dampflok Gnom im Verkehrshaus der Schweiz Januar 2000 bis Marz 2002 Schweizerische Gesellschaft fur Technikgeschichte und Industriekultur Oktober 2000 a b E E Seefehlner H H Peter Elektrische Zugforderung Handbuch fur Theorie und Anwendung der Elektrischen Zugkraft auf Eisenbahnen Springer Verlag 1924 S 547 548 Siegfried Abt Beitrag zur Geschichte der Zangenbremsen In Schweizerische Bauzeitung Band 48 1906 Heft 22 E Periodica ch PDF 4 1 MB a b Verband offentlicher Verkehr Hrsg D RTE 29700 Systemtechnik Zahnradbahnen Dokumentation 31 Marz 2010 Ausfahrt aus Abt Ichishiro mit Abt Zahnstange Foto in Wikimedia 16 Dezember 2007 Dolezalek Zahnbahnen Kapitel Stufenzahnstangen Bauart Abt Funfundzwanzigjahriges Jubilaum des System Abt In Schweizerische Bauzeitung Band 50 1907 Heft 10 E Periodica ch PDF 0 4 MB Fritz Balmer Aus Unfalltief zu Frequenzhoch Generalversammlung der Berner Oberland Bahnen AG In Jungfrau Zeitung 17 Juni 2004 a b Der Begriff Aufsteigen wird zweifach benutzt 1 Die Flanken der Zahnstangen sind schrag weshalb die ubertragene parallel zur Fahrtrichtung wirkende Kraft eine Komponente in Flankenrichtung hat Bei nicht ausreichend hoher Gegenkraft durch das Fahrzeuggewicht rutschen die Zahne des Zahnrades aus der Zahnstange heraus Zusammen mit dem Zahnrad wird das Fahrzeug angehoben 2 Die Kopfe der Zahne treffen aufeinander und rollen aufeinander ab Siegfried Abt Das neue vereinigte Reibungs und Zahnbahn System Peter In Schweizerische Bauzeitung Band 71 1918 Heft 1 E Periodica ch PDF 2 8 MB und Band 71 1918 Heft 2 PDF 2 6 MB Emil Strub Zum 25jahrigen Jubilaum der Rigibahn II In Schweizerische Bauzeitung Band 27 1896 Heft 23 E Periodica ch PDF 5 4 MB Ausfuhrungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung AB EBV UVEK 1 November 2020 PDF 9 MB AB 33 1 Punkt 5 Zahnstangen von Zahnradbahnen Ausfuhrungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung AB EBV UVEK 1 November 2020 PDF 9 MB AB 54 2 b 1 Zahnstange mit vertikalem Zahneingriff Ziffer 1 7 a b Sebastien Jarne Klaus Potocnik Hans Schlunegger Neue Guterzuglokomotiven 31 und 32 der Wengernalpbahn In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 3 Minirex 1996 S 92 103 Andreas Meier Urs Wieser Anton Zimmermann Dieselelektrische Zahnrad und Adhasionslokomotive und Schneeschleuder fur die Zahnradbahn Ribes Nuria In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 4 Minirex 1995 S 157 164 Beat Keller Zahnradbahnen Ein Leitfaden fur die Projektierung S 125 126 a b c Beat Feusi Reinhard Zuber Gerhard Zuger Neue Zahnrad Triebzuge ABeh 150 ABeh 160 und ABeh 161 fur die Zentralbahn Fortsetzung aus Heft 3 2017 In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 4 Minirex 2017 S 192 199 Alfred Moser Der Dampfbetrieb der schweizerischen Eisenbahnen 1847 1966 S 383 Schlussbericht der SUST uber die Entgleisung eines Reisezuges vom 5 Juni 2016 Schweizerische Sicherheitsuntersuchungsstelle SUST 21 Marz 2017 Schweizerische Fahrdienstvorschriften FDV A2020 Bundesamt fur Verkehr BAV 1 Juli 2020 PDF 9 MB R 300 13 Abschnitt 13 2 Nachbremse fur gemischte Zahnrad Adhasionsbahnen a b Peter Berger Hans Waldburger Christoph Berger Bahnen nach Engelberg 100 Jahre Schienenverkehr vom Vierwaldstatter See ins Klosterdorf Minirex Luzern 1998 ISBN 3 907014 10 3 Peter Schoch Martin Stamm Herbert Welte Die neuen Panoramawagen A 102 und 103 fur die Brunigbahn In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 10 Minirex 1994 S 447 485 Peter Fehr Neues Rollmaterial zb Die neue Generation Zahnradtriebzug Unterlagen fur die Fachtagung TST des Verbands offentlicher Verkehr 2 November 2012 PDF 3 5 MB Memento vom 19 August 2017 im Internet Archive Zahnstangeneinfahrten In Internetseite der Firma Tensol Rail Giornico Abgerufen am 15 November 2017 Schweizerische Fahrdienstvorschriften FDV A2020 Bundesamt fur Verkehr BAV 1 Juli 2020 PDF 9 MB R 300 2 Abschnitt 2 3 6 Signale fur Zahnstange a b Emil Strub Wengernalpbahn Schluss In Schweizerische Bauzeitung Band 22 1893 Heft 10 E Periodica ch PDF 5 3 MB Walter Hefti Zahnradbahnen der Welt S 36 a b Peter Pfenniger Neue spezielle biegbare Zahnstangenweiche RIGI VTW 2000 Rigi Bahnen im Februar 2001 abgerufen am 15 Juli 2017 Hans G Wagli Schienennetz Schweiz Reseau ferre suisse AS Verlag Zurich 2010 S 72 a b c d e f g h i j Karl Tillmetz Hermann Patrick Braess Die Helixverwindung ein kritischer Einflussfaktor bei der Trassierung und Auslegung von Bergbahnen Fortsetzung aus Heft 12 2020 In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 1 Minirex 2021 S 52 54 a b c Hans Tribolet Die neuen Mehrzweck Lokomotiven HGe 4 4 II 1 5 der Brig Visp Zermatt Bahn In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 10 Minirex 1990 S 263 270 Rudolf Schmid Die Zahnradbahn als modernes Transportmittel S 441 a b Dolezalek Zahnbahnen Kapitel Lokomotiven a b Karl Sachs 50 Jahre schweizerische elektrische Bergbahnen In Schweizerische Bauzeitung Band 66 1948 Heft 50 E Periodica ch PDF 4 2 MB und Band 66 1948 Heft 51 PDF 5 0 MB Hans Schlunegger Neue Doppeltriebwagen BDhe 4 8 211 214 der Jungfraubahn In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 9 Minirex 1989 S 207 208 GGB Triebwagen geliefert In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 12 Minirex 2006 S 585 und Heinz Inabnit Urs Jossi Neue und erneuerte Triebzuge fur die Jungfraubahn In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 4 Minirex 2016 S 180 182 Jurg D Luthard Neue Lokomotive fur die Bayerische Zugspitzbahn In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 12 Minirex 2014 S 599 L Degen Neue Lokomotive fur die Mount Washington Cog Railway In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 4 Minirex 2018 S 208 Hans Schneeberger Die elektrischen und Dieseltriebfahrzeuge der SBB Band I Baujahre 1904 1955 Minirex AG ISBN 3 907014 07 3 S 269 Vierzylindrige Zahnrad und Adhasionslokomotive der Brunigbahn Schweizer Bundesbahnen In Die Lokomotive 1906 S 21 22 ANNO AustriaN Newspapers Online A Ostertag Zur Entwicklung der Dampflokomotiven der schweizerischen Eisenbahnen In Schweizerische Bauzeitung Band 65 1947 Heft 25 E Periodica ch PDF 7 0 MB Tadej Brate Slovenske muzejske lokomotive Slowenische Museumslokomotiven Verlag mladinska knjiga 2004 ISBN 86 11 16904 2 slowenisch Seite 38 Siegfried Abt Die neuen Lokomotiven der Staatsbahnen auf Sumatra Westkuste In Schweizerische Bauzeitung Band 78 1921 Heft 7 E Periodica ch PDF 2 1 MB Siegfried Abt Die neuen Lokomotiven der Nilgiri Bahn In Schweizerische Bauzeitung Band 70 1917 Heft 7 E Periodica ch PDF 1 7 MB Raimar Lehmann Dampflok Sonderbauarten Springer Basel ISBN 978 3 0348 6757 3 S 183 Martin Gerber Walter Hurlimann Peter Maurer Neue Lokomotiven HGe 4 4 II fur die Bruniglinie der SBB und fur die Furka Oberalp Bahn In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 6 Minirex 1985 S 183 195 Walter von Andrian Generationensprung beim Brunigbahn Rollmaterial In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 6 Minirex 2009 S 320 321 a b Hans Waldburger 125 Jahre Rorschach Heiden Bergbahn RHB Teil 6 Memento vom 18 Februar 2005 im Internet Archive In Schweizerischen Eisenbahn Amateur Klub Zurich SEAK 2000 Guterwagen Auf der Webseite der Dampfbahn Furka Bergstrecke abgerufen am 28 Dezember 2020 Ausfuhrungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung AB EBV UVEK 1 November 2020 PDF 9 MB AB 54 2 b 3 Bremsen von Wagen Ziffer 1 1 1 und 3 1 Mathias Rellstab Zahnrad Riese entsteht In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 4 Minirex 2012 S 193 Ausfuhrungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung AB EBV UVEK 1 November 2020 PDF 9 MB AB 54 2 b 4 Bremsen beim Ziehen von Wagen Ziffer 1 2 Ausfuhrungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung AB EBV UVEK 1 November 2020 PDF 9 MB AB 54 2 b 4 Bremsen beim Ziehen von Wagen Ziffer 1 Einseitig geneigte Zahnradbahnen in den deutschsprachigen Landern mit Wendezugen deren Triebfahrzeug talseitig eingereiht ist Altstatten Gais AB Rorschach Heiden AB Jungfraubahn Arth Rigi RB Vitznau Rigi RB Wengernalpbahn Luzern Stans Engelberg Bahn bis 2010 Gornergratbahn Schollenenbahn MGB Martigny Chatelard TMR Lausanne Ouchy bis 2006 Blonay Les Pleiades CEV Aigle Leysin TPC Aigle Champery TPC Bex Villars TPC Zugspitzbahn und Schneebergbahn Die Links verweisen auf ein Bild als Beleg Einseitig geneigte Zahnradbahnen mit Wendezugen deren Triebfahrzeug bergseitig eingereiht ist St Gallen Appenzell AB bis 2018 Ruckhaldekurve mit 30 Meter Radius Berner Oberland Bahn Luzern Stans Engelberg abgerufen am 29 Dezember 2020 zb seit 2010 und Visp Zermatt MGB Die Links verweisen auf ein Bild als Beleg Nicht erwahnte Bahnen sind beidseitig geneigt oder setzen keine Wendezuge ein Verein Deutscher Eisenbahnverwaltungen Hrsg Grundzuge fur den Bau und die Betriebseinrichtungen der Lokalbahnen Berlin 1 Januar 1909 21 Hans Waldburger 125 Jahre Rorschach Heiden Bergbahn RHB Teil 3 Memento vom 17 Februar 2005 im Internet Archive In SEAK 2000 Verordnung uber Bau und Betrieb der Eisenbahnen Eisenbahnverordnung EBV Schweizerische Eidgenossenschaft 23 November 1983 Michael Burger Elektrische Berglokomotive 19 der Bayerischen Zugspitzbahn In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 12 2017 Minirex S 607 a b c Werner Hubacher Othmar Wilhelm Die Serieausfuhrung der Brunigbahn Lokomotiven HGe 4 4 101 961 968 In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 10 Minirex 1989 S 231 239 Michael Burger Neue dieselelektrische Lokomotiven Hm 2 2 und HGm 2 2 fur verschiedene Zahnradbahnen In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 12 Minirex 2011 S 585 593 a b c Martin Aeberhard Andreas Meier Markus Meyer Selbsterregte Beharrungsbremse fur Zahnradfahrzeuge mit Asynchron Fahrmotoren In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 4 Minirex 1992 S 130 132 Mathias Rellstab Ge 4 4 III auf dem Oberalppass In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 6 Minirex 2005 S 260 261 Walter von Andrian RhB Ge 4 4 III bei der FO In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 6 Minirex 1995 S 260 261 Ausfuhrungsbestimmungen zur Eisenbahnverordnung AB EBV UVEK 1 November 2020 PDF 9 MB AB 52 1 Anforderungen an Bremssysteme Ziffer 9 Zarko Filipovic Elektrische Bahnen Grundlagen Triebfahrzeuge Stromversorgung S 211 Hans Streiff Ruckgewinnung von Bremsenergie bei Schienenverkehrsmitteln Teil II Memento vom 20 Februar 2005 im Internet Archive In Homepage des Schweizerischer Eisenbahn Amateur Klub Zurich SEAK 1999 Memento vom 20 Februar 2005 im Internet Archive G Borgeaud Stand und Entgleisungssicherheit bei Zahnradbahnen Schweizerische Bauzeitung Band 87 1969 Heft 4 Teil 1 E Periodica PDF 10 3 MB Schweizerische Bauzeitung Band 87 1969 Heft 5 Teil 2 E Periodica PDF 11 8 MB Gaston Borgeaud Stand und Entgleisungssicherheit bei Zahnradbahnen Schweizerische Bauzeitung Band 96 1978 Heft 27 28 Teil 1 E Periodica PDF 8 5 MB Schweizerische Bauzeitung Band 96 1978 Heft 30 31 Teil 2 E Periodica PDF 2 8 MB Schweizerische Bauzeitung Band 96 1978 Heft 32 Teil 3 E Periodica PDF 4 5 MB Schweizerische Bauzeitung Band 96 1978 Heft 35 Teil 4 E Periodica PDF 2 8 MB Schweizerische Bauzeitung Band 96 1978 Heft 37 Teil 5 E Periodica PDF 2 3 MB a b Karl Tillmetz Hermann Patrick Braess Die Helixverwindung ein kritischer Einflussfaktor bei der Trassierung und Auslegung von Bergbahnen In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 12 Minirex 2020 S 660 663 a b c d Hans Schlunegger Neue Stellwerkanlagen auf der Strecke Grindelwald Kleine Scheidegg der Wengernalpbahn WAB In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 2 Minirex 2004 S 73 77 Richard Meier Kollisionen trotz Zugbeeinflussung In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 6 Minirex 2013 S 275 a b Hans Schlunegger Zugsicherungssystem ZSI 127 der Berner Oberland Bahnen und der Zentralbahn In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 5 Minirex 2005 S 242 245 BAV legt Zugbeeinflussungsstandard fur Schmalspurbahnen fest In Schweizer Eisenbahn Revue Nr 8 9 Minirex 2013 S 242 245 ZSI 127 Sicher unterwegs In Homepage der Rhatischen Bahn 2014 a b c d e f Thomas Frey Hans Ulrich Schiedt bahndaten ch Daten zu den Schweizer Eisenbahnen 1847 1920 Via Storia Zentrum fur Verkehrsgeschichte der Universitat Bern abgerufen am 1 November 2017 Matterhorn Gotthard Bahn Ein Lehrstuck nach Walliser Art In Bilanz vom 22 Marz 2005 Lagebericht fur das Geschaftsjahr vom 1 November 2013 bis zum 31 Oktober 2014 Memento vom 9 November 2017 im Internet Archive Bayerische Zugspitzbahn Bergbahn Aktiengesellschaft Garmisch Partenkirchen PDF 0 8 MB a b c d e Wolfgang Konig Bahnen und Berge Verkehrstechnik Tourismus und Naturschutz in den Schweizer Alpen 1870 1939 Deutsches Museum Beitrage zur Historischen Verkehrsforschung Frankfurt New York 2000 Peter Burkhardt Bergbahnen hangen in den Seilen In Tages Anzeiger vom 8 Januar 2017 Asiaten sturmen das Jungfraujoch In 20 Minuten vom 17 April 2013 Unfall auf einer Zahnradbahn In Zentralblatt der Bauverwaltung 17 Februar 1883 epilog de Zeitreisen zur Kultur Technik Rittnerbahn In Homepage der Tiroler MuseumsBahnen abgerufen am 15 September 2017 Suki Casanave Mount Washington Cog Railway In New England Today 20 April 2015 englisch Gernot Dietel Das Vorbild heisst Amerika Die Madison Incline in Indiana USA eine fruhe Zahnradbahn In Eisenbahngeschichte 62 S 71 73 unter Bezug auf Baldwin Locomotive Works Hrsg The History of the Baldwin Locomotive Works 1831 1920 S 41f Mayer Die ersten Zahnradbahnen und das System Riggenbach In Die Lokomotive 1943 S 106 108 ANNO AustriaN Newspapers Online Normdaten Sachbegriff GND 4067334 0 OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Zahnradbahn amp oldid 222507837, wikipedia, wiki, deutsches, deutschland,

buch

, bücher, bibliothek,

artikel

, lesen, herunterladen, kostenlos, kostenloser herunterladen, MP3, Video, MP4, 3GP, JPG, JPEG, GIF, PNG, Bild, Musik, Lied, Film, Buch, Spiel, Spiele