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Rigibahn

[218] Rigibahn (Vitznau-Rigi, Schweiz), die erste Zahnbahn in Europa, wurde von den schweizerischen Ingenieuren N. Riggenbach, O. Zschokke und A. Näff am 21. Mai 1871 dem Betrieb übergeben.

Die R. beginnt in Vitznau bei der Dampfschiffbrücke 439∙23 m ü. M. (s. Karte und Längenprofil, Abb. 114 u. 115); schon am Bahnhof hat sie eine Neigung von 66‰; an der Rotfluh erreicht sie ihre größte Neigung von 250‰, welche sich auf mehr als ein Drittel der ganzen Linie erstreckt. Nach Passieren des einzigen, 67 m langen Tunnels gelangt man auf die zwischen Widerlagern 78 m weite Schnurtobelbrücke, welche in der größten Neigung und außerdem in einem Bogen von 180 m Halbmesser liegt. Von der ersten Haltestelle »Freibergen«, zugleich Wasserstation, 1023 m ü. M., bis Kaltbad ist die Bahn 2spurig. Nach einer zweiten Haltestelle »Romiti-Felsentor« (1206 m ü. M.) folgt »Kaltbad« (1439 m ü. M.). In Freibergen und in Kaltbad sind in der Neigung gelegene Schiebebühnen, welche, lang genug den ganzen Zug [219] aufzunehmen, zum Rangieren benutzt werden. Wieder einspurig führt die Bahn weiter bis zur schwyzerischen Grenze und endet daselbst mit der Station »Staffel-Höhe« (1551 m ü. M.). Die Linie hat bis dahin eine bauliche Länge von 5143 m und der Endpunkt liegt 1558∙11 m ü. M. Die durchschnittliche Neigung beträgt 191‰.

Von Staffel-Höhe bis Rigi-Kulm wurde die Bahn der Arth-Rigi-Bahn (s.d.) konzessioniert und auch von derselben gebaut. Dagegen wird der Betrieb von der Vitznau-Rigi-Bahn bis zur Endstation »Rigi-Kulm« geführt. Auf dieser Strecke liegt die Station »Staffel« (1604 m ü. M.). Die gesamte betriebene Vitznau-Rigi-Bahn hat somit eine Länge von 6854 m. Die Station Kulm liegt 1749∙33 m ü. M., so daß die überwundene Steigung einer Höhe von 1310∙1 m entspricht.

Ein Rigibesuch auf dieser Bahn gestaltet sich zu einem Genuß der seltensten Art. In dem Maß, als das Fahrzeug in die Höhe steigt, breitet sich der Blick auf den Seespiegel mit seinen beiden durch die Bergrücken der »Nasen« getrennten Becken, seinen zahlreichen grünen Buchten und hübschen Uferorten aus.

Immer mehr senkt sich das Tal vor dem Zuschauer, die Häusergruppen und die Kirchtürme von Vitznau und Weggis entziehen sich dem Auge, immer gewaltiger treten die Berge hervor, welche den Ausblick nach Süden und Westen begrenzen. Die Umgebung nimmt einen alpinen Charakter an und fährt man schließlich durch Weiden und Bergmatten an der Hotelkolonie Kaltbad vorbei nach Staffel-Höhe. Hier wendet sich die Bahn und schmiegt sich an die nördliche, jäh abstürzende Wand des Rigitors. Dem Auge öffnet sich damit auf einmal der Blick weit nach Norden und zu Füßen aus der Vogelperspektive auf Luzern, den Küßnachter Arm des Vierwaldstätter Sees, Küßnacht und das reizende Gelände von Meggen. Auf Staffel angelangt, wird auch der Osten frei und nach wenigen Minuten erreicht man den Gipfel mit seiner großartigen, in ihrer Art einzigen Rundschau. Wie von einer Kanzel blickt man auf das Gelände des Mittellandes mit seinen Seen, vor allem den tiefblauen Zuger See unmittelbar zu Füßen. Vor dem Beschauer liegt der Bahnhof von Goldau mit der Weltverkehrsstraße der Gotthardbahn. Er sieht deren Züge verkehren. Er hört deren Geräusch bis auf die stille Berghöhe dringen. Alles das ist umrahmt im Norden durch die sanften Linien der Juraberge und des Schwarzwaldes, im Süden durch die himmelstürmenden Riesen der Alpen.

Ein geeigneteres Objekt zur Einführung des neuen Bergbahnsystems hätten die Unternehmer, wie der Erfolg beweist, nicht wählen können.

Im Jahre 1913 bestanden in der Schweiz 41 Bahnen, bei denen die Zahnstange ganz oder teilweise in Anwendung kam. 33 Drahtseilbahnen ohne Zahnstange folgten, nachdem die Möglichkeit oder Erstellung von Steilbahnen nachgewiesen war.

[220] Der Urheber des Systems ist Nikolaus Riggenbach, der gewesene Maschinenmeister der Zentralbahn in Olten. Ihm dienten die Konstruktionsformen der Mount-Washington-Bahn als Vorbild, indessen hat er unter Beratung eines Culmann und Reuleaux dieselben ausgebildet und vervollkommnet. Die Zahnbahn besitzt den vollständigen Oberbau der gewöhnlichen Talbahnen. Die Spurweite ist wie die der Arth-Rigi-Bahn und der Rorschach-Heiden-Bergbahn die normale, während alle später erstellten Zahnbahnen schmalspurig sind. Mit der Zeit wurden die hölzernen Querschwellen durch eiserne ersetzt und die anfänglich angebrachten Langschwellen wieder beseitigt. Dagegen wurden die schon von Anfang an zur Festigung des Oberbaus angebrachten Mauersätze (Abb. 116 u. 117), u.zw. hauptsächlich in den Einschnitten vermehrt. Dieselben bestehen jetzt meist aus einem Betonklotz von etwa 1350 mm Breite und 1500 mm Tiefe unter der Zahnstange. Die obere Schicht, die unmittelbar den Erschütterungen des Zahndrucks ausgesetzt ist, wird aus reinerem, widerstandsfähigerem Beton erstellt als der untere Teil und ist die obere Fläche des Betonsatzes mit haltbarem Zementverputz abgedeckt. Das Gestänge liegt nicht unmittelbar auf demselben, sondern auf einer auf diesem gelagerten Schotterschicht von wenigstens 6 cm Höhe. Die Schwellen stützen sich gegen je 2 in den Betonguß versenkte Schienenstücke. Die Zahnstange liegt in der Bahnachse. Die bei der Konstruktion derselben getroffene Wahl der Evolventenverzahnung, welche eine einfache Form und einen verschieden tiefen Einschnitt gestattet, hat sich bewährt. Die Zähne erhalten die Form eines Trapezes, sind 36 mm hoch und an der Basis 54 mm breit (Abb. 118 u. 119). Sie sind auf einen Raddruck von 6000 kg berechnet. Der Zahn hat eine freie Länge von 126 mm, das eingreifende Rad eine Breite von 102 mm: es bleibt somit ein beiderseitiges Spiel von 12 mm. Die Entfernung der Zähne beträgt 100 mm. Seit Eröffnung des Betriebs sind über 186.000 Züge über die Zahnstange hingerollt. Die Abnutzung der Zähne während dieser Zeit erreicht 1 mm. Die Befestigung der Zähne findet in den 120 mm hohen, 12–15 mm starken Stegen (Abb. 119) zweier seitlich angebrachten, aufrecht stehenden -Eisen statt, deren 60 mm lange Schenkel nach außen gekehrt sind. Im Steg besitzt der Zahn eine seitlich abgerundete, oben und unten flache Form. Hierdurch wird eine gute Lagerung erzielt und jede Drehung verhindert. Die beiden Enden sind kalt vernietet. Bis jetzt hat die R. wegen Steinschlägen und anderen Beschädigungen etwa 80 defekte Zahnstangen ausgewechselt. Ihr Material besteht aus Schweißeisen. In neuerer Zeit werden die Zahnstangenstöße schwebend verlegt und zu deren Verlaschung 80 mm hohe Winkeleisen (Abb. 118 u. 119) verwendet, welche an die unteren Schenkel angeschraubt sind und sich gegen die unteren Schwellen stützen. Die ursprüngliche Verlaschung aus einem Flacheisen (Abb. 120) hatte sich als zu schwach erwiesen und den gleichmäßigen Abstand der Endzähne beeinträchtigt. Das Gewicht f. d. laufenden m der Zahnstange beträgt 55∙55 kg, der Laufschiene 20 kg. Die Krümmungshalbmesser betragen zumeist 180 m, im Mindestmaß 120 m, während die neueren Zahnbahnen Halbmesser von 60 und 80 m aufweisen. An Stelle der gewöhnlichen Weichen werden Schiebebühnen verwendet, welche den ganzen Zug aufzunehmen vermögen. Eine solche bewirkt in Freibergen den Übergang auf das zweite Gleis. Dieselbe trägt 2 vollständige Zahngleise, welche mittels Krümmungen von 180 m Halbmesser in die Ausweichgleise münden. Die Gesamtlänge beträgt in der Bahnrichtung gemessen 13∙5 m. Die Verschiebung geschieht senkrecht zur Bahnachse mittels einer Winde. Die ganze Schiebebühne ruht auf 13 Achsen und stützt sich, da sie selbst in der Neigung von 60‰ gelegen ist, außerdem mit 3 Rollen gegen die untere Umfassungsmauer der Grube.

Ebenso eigenartig und bahnbrechend wie die Bahnanlage ist und war die Bauart des [221] Rollmaterials und der Betrieb der Bahn. Die Maschine befindet sich sowohl bei der Berg- als der Talfahrt stets unterhalb des Zuges, welcher aus einem oder in neuerer Zeit auch aus 2 Wagen besteht. Eine Kupplung zwischen Wagen und Maschine findet nicht statt. Der Schaffner, der vorne auf dem Wagen steht, beobachtet das Gleis und bedient die Wagenbremse.

An Lokomotiven besitzt die R. 13 Stück. Der interessante und charakteristische Typus der ersten Rigilokomotiven mit stehendem Kessel (Abb. 121) gehört indessen nun der Vergangenheit an. Die neuen Lokomotiven haben sämtlich liegende, gegen die Wagrechte um 10% geneigte Kessel mit einer gesamten Heizfläche von 42–48∙5 m². Zwei früher und eine im Jahre 1913 erbaute haben Überhitzer erhalten. Dadurch ist die Heizfläche bei den ersteren auf 46∙4–47∙3 m², bei der letzteren auf 53∙8 m² gesteigert worden. Die Mehrzahl schiebt bei 10 Atm. Druck, 50% Füllung und 6–7 km Geschwindigkeit auf der größten Steigung ein größtes Bruttogewicht von 12 t. Die mittlere Zugkraft derselben beträgt 4000 kg. Die Maschine ruht auf 4 Laufrädern. Es sind dies schmiedeeiserne Speichenräder mit 100 mm breiten und 45 mm starken Stahlbandagen von zylindrischer Lauffläche, welche in Rotgußbüchsen lose auf den Achsen sitzen. Die Belastung der hinteren Räder beträgt im dienstfähigen Zustand der Lokomotive 4050 kg und diejenige der vorderen Räder 3850 kg.

Der Zahnradmechanismus enthält als wesentlichstes Glied das Treibzahnrad, welches, wenn es von der Lokomotive in Umdrehung versetzt wird, durch sein Eingreifen in die Zahnstange die Bewegung des Zuges erzeugt. Dasselbe ist auf der hinteren Laufachse befestigt und besteht aus einer Scheibe und einem Zahnkranz (Abb. 122 a u. 122 b). Das Treibrad hat 636∙62 mm Teilkreisdurchmesser, 20 Zähne von 100 mm Breite und 50 mm Dicke. Die Zahnköpfe (Abb. 123) sind halbkreisförmig abgerundet. Dieselben erreichen nach 9–10 Jahren Betrieb eine Abnutzung von 11– 41 mm, worauf dieselben ersetzt werden. Die Zähne werden in den Krümmungen am meisten beansprucht, erleiden demgemäß an den Enden eine etwas stärkere Abnutzung als in der Mitte, und dementsprechend nehmen auch auf den geraden Bahnstrecken die Zahnstangenzähne eine etwas konkave Form an. Im übrigen ergaben die angestellten Festigkeitsproben des schweizerischen Eisenbahndepartements bei der größten Inanspruchnahme derselben im Betrieb unter 6800 kg Zahndruck 10fache Sicherheit. Die. Umdrehungsbewegung erhält das Zahnrad mittels Übersetzung. Demgemäß trägt die hintere Laufachse im weiteren 2 um 826 mm voneinander abstehende Transmissionsräder, welche von 2 entsprechenden, auf der Kurbelachse sitzenden Zahnkolben getrieben werden. Die Transmissionsräder haben 684 mm Durchmesser, 50 mm Teilung, 24 mm Zahnstärke, 150 mm Zahnbreite und eine Zahnzahl von 43. Der Durchmesser der Zahnkolben beträgt 222∙7 mm, die Zahndicke 26 mm und die Zähnezahl 14; deshalb ist das Übersetzungsverhältnis 1 : 3. Die Getriebe besitzen Evolventenverzahnung. Seit 1882/83 werden die Zahnkolben aus weichem, zähem Rotguß und aus dem härteren Deltametall erstellt; infolgedessen nutzen sich die Zähne der großen Räder so gut wie gar nicht ab; die Zahnkolben dagegen erfordern alle 8–10 Jahre eine Auswechslung. Die Übertragung der Kolbenbewegung auf die Kurbelwelle geschieht in der bekannten Weise.

Die neueste Lokomotive von 1913 (Abb. 125) hat nun aber zwei Treibzahnräder erhalten, wodurch sie im stande ist, 2 Personenwagen mit 120 Personen und einer Güterlast von 400 kg bzw. ca. 20 t Rohgewicht zu schieben. Sie entwickelt 350 PS. gegen 170 der alten Maschinen. Seit 1895 sind alle Lokomotiven mit Rauchverbrennungsapparaten ausgerüstet worden.

Von besonderer Bedeutung sind die Bremsen, deren an der Lokomotive 4 vorhanden sind, wovon 3 – nämlich die Luft-, die Dampf- und die Kurbelachsenbremse – vom Führer und eine – nämlich die Spindelbremse, die auf die vordere Laufachse wirkt – vom Heizer bedient werden.

Bei der neuesten Lokomotive wirken Bandbremsen mit Messingklötzen, die mit Spindeln angezogen werden, sowohl auf die vordere als hintere Treibachse und können sowohl vom Führer als vom Heizer bedient werden.

Die Luftbremse wird zur Regelung der Talfahrt ausschließlich benutzt, welche Regelung mittels eines leisen Handdrucks bewirkt wird, nachdem vorher der Führer die Steuerung nach entgegengesetzter Richtung der Fahrt gestellt hat. Beim raschen Schließen des Lufthahns erfolgt je weilen ein starker Stoß des Zuges bergaufwärts und ein elastisches Auf- und Abbewegen desselben. Beim Anhalten zieht auch der Bremser seine Bremse an.

Bedeutende Verbesserungen, welche an der Luftbremse gemacht wurden, betreffen das Luftventil und den Schalldämpfer am Ende des Luftausströmungsrohres; auch ist durch die glatten Wandungen der Kolben und Zylinderdeckel und die dadurch erfolgte Verminderung des schädlichen Raumes die Wirksamkeit der Bremse erhöht worden. Das Luftventil (Abb. 124 a u. 124 b) dient auch mit seiner nach abwärts[222] gerichteten Luftsaugöffnung während der Fahrt durch den Tunnel und bei feuergefährlicher Nachbarschaft zur Ableitung des Zylinderdampfes und wird darum eingangs des Tunnels geschlossen. Hierbei sinkt allerdings der Kesseldruck bis zum Ende des (68 m langen) Tunnels um etwa 1 Atm.; dafür werden aber die Reisenden und das Fahrpersonal von dem sonst heftigen Funkenregen gänzlich verschont. Das mit zahlreichen Luftlöchern versehene Ende des Luftrohrs ist von einem ebenfalls gelochten zylindrischen Mantel umgeben, den zuletzt ein dritter voller Mantel umschließt. Auf diesem befindet sich ein bis über das Führerdach ragendes Abzugrohr, das die Ausströmungsgase in die Höhe leitet und so Reisende und Fahrpersonal vor Belästigung durch dieselben schützt. – Die Unterhaltung der Luftbremse erfordert keine besonderen Ausgaben.

Die selbstwirkende Dampfbremse wirkt wie die Spindelbremse des Heizers auf die vordere Laufachse, auf welcher ein Bremszahnrad von gleicher Größe und Zahnteilung wie das Treibzahnrad sitzt und durch sein Eingreifen in die Zahnstange die Wirkung der Bremse herbeiführt. Die selbsttätige Wirkung der Bremse geschieht durch Ausschaltung eines Hebelwerkes, welches das Bremsventil öffnet und somit dem Dampf den Eintritt in die Zylinder gestattet und die Bremse anzieht. Die Ausschaltung selbst wird durch einen Zentrifugalregulator bewirkt. Der Zentrifugalregulator wird durch ein auf der vorderen Lokomotivachse (Bremsachse) sitzendes Zahnrad von 60 Zähnen und ein am Regulator sitzendes Kolbenrad von 20 Zähnen angetrieben. Da die normale Geschwindigkeit der vorderen Achse 60 Umdrehungen pro Minute beträgt, so macht nach obigem Übersetzungsverhältnis der Zentrifugalregulator 180 Umdrehungen.

In dem kreisförmigen Gehäuse des Zentrifugalregulators (Abb. 126) befinden sich 2 Schwingkörper a a, die in entsprechenden Hülsen gleiten und von den Federn b b zurückgehalten werden. Durch die Regulierschrauben c c können diese Federn mehr oder weniger gespannt werden, wodurch die selbsttätige Auslösung bei größerer oder geringerer Geschwindigkeit erfolgt.

Bei normaler Geschwindigkeit treten die Enden der Schwingkörper aus der Peripherie des kreisförmigen Gehäuses nicht hervor und berühren den Auslösungshebel nicht. Wird aber durch abnormale Geschwindigkeit die Zentrifugalkraft gesteigert, so überwinden die Schwingstücke die Rückhaltskraft der Federn, die Enden treten über die Peripherie heraus,[223] so weit, daß sie den Auslösungshebel herunterschlagen. Der Auslösungshebel steht mit dem Dampfventil in Verbindung, welches beim Herunterfallen des Hebels geöffnet wird, wodurch der Dampf in den Bremszylinder strömt und die sofortige Bremsung bewerkstelligt. Die selbsttätigen Bremsen der R. stellen den Zug, sobald er eine Geschwindigkeit von 10 km pro Stunde erreicht. Im übrigen kann das Bremsventil jederzeit auch vom Führerstand aus gehandhabt werden. Durch die selbsttätige und die Spindelbremse werden 4 Holzbremsklötze angezogen, welche dadurch auf 2 geriffelte Rollen gepreßt werden.

Die Kurbelachsenbremse besteht aus geriffelten Gußstahlscheiben, welche auf den Kurbeln sitzen und von mit Holzklötzen umgebenen Bändern umschlossen werden. Durch kaum bemerkbares Ziehen am Hebel, der sich in einen entsprechend gezahnten Ständer einstellt, verfügt der Führer über einen beliebig von ihm zu bemessenden Bremsweg.

Die 12 großen und 2 kleineren 2achsigen Personenwagen haben im ganzen 808 Plätze, sämtlich II. Klasse. Auf den Sitzplatz kommt ein Gewicht von 90∙8 kg. Die Wagenkasten sind bei 6 Wagen seitlich offen; 1 Wagen hat herablaßbare Fenster, 5 Wagen haben solche, die entfernt werden können. Die Kästen sind 3000 mm breit, die Sitzplätze durchgehend; außen sind Laufbretter angebracht. Vorn am Wagen befindet sich ein Gepäckraum. Auch die Personenwagen sind mit Bremsen versehen, indem auf einer Achse ein Bremszahnrad sich befindet, nebst 2 geriffelten Rollen, auf welche die Bremsklötze durch das Anziehen der Bremse von Hand mittels Spindel seitens des Schaffners gepreßt werden.

Die 5 offenen Güterwagen sind 2achsig und in ähnlicher Weise mit Bremsen versehen. Dieselben haben 6 t Tragkraft. Buffer sind weder an Personen- noch an den Güterwagen vorhanden.

Der Bahnbetrieb wird im Winter seit 1906 nicht mehr eingestellt. Zwischen Rigi-Kaltbad und Staffel-Höhe verkehren im Winter überdies nach Bedarf Sportzüge für Rodler und Skifahrer. Die Bauverwendungen betrugen in 1913 2,746.851 Fr. (Bahnbau 1,802.607 Fr., Rollmaterial 579.977 Fr., Mobiliar und Gerätschaften 28.391 Fr., zu amortisierende Verwendungen 29.954 Fr., Hotel in Vitznau 180.113 Fr., verschiedene Liegenschaften 125.809 Fr.).

Die Jahresleistung einer Lokomotive betrug in 1913 2872 km.

In den Betriebsausgaben der nachstehenden Tabelle ist der Pachtbetrag für die Linie Staffel-Höhe-Kulm, der seit 1911 85% der Roheinnahmen dieser Strecke beträgt und im Jahre 1913 114.595 Fr. ausgemacht hat, inbegriffen. Im übrigen sind die wesentlichsten Ergebnisse des Betriebs aus der Tabelle ersichtlich.

Anschlüsse hat die R. in Vitznau an die Dampfboote des Vierwaldstätter Sees, in Rigi-Kaltbad an die Eisenbahn nach Scheidegg und in Rigi-Staffel an die Arth-Rigi-Bahn.

Literatur: Abt, Die 3 Rigibahnen. Zürich 1877. – Lindner, Geschichte der Zahnschienenbahnen. Glasers Ann. 1886, Bd. XVIII. – Strub, Die Lokomotiven und der Oberbau der Vitznau-Rigi-Bahn, bisherige Erfahrungen und Resultate. Schwz. Bauztg. 1891, Bd. XVI., Nr. 21 u. 22, Bd. XVII, Nr. 12; Zum 25jährigen Jubiläum der Rigibahn. Schwz. Bauztg., Bd. XXVII, Nr. 22, 23 u. 26. – Lévy-Lambert, Chemins de fer à crémaillière. Paris 1892; Schweizer Eisenbahnstatistik.

Dietler.

Abb. 114.

Abb. 115.

Abb. 116.

Abb. 117.

Abb. 118.

Abb. 119.

Abb. 120.

Abb. 121.

Abb. 122 a.

Abb. 122 b.

Abb. 123.

Abb. 124 a; 124 b.

Abb. 125.

Abb. 126.