Atmosphärische Eisenbahn

Gleisstück einer Atmosphärischen Eisenbahn in Breitspur wie sie auf der Strecke Exeter – Plymouth von Isambard Kingdom Brunel angewandt wurde.

Querschnitt durch die Antriebsröhre einer atmosphärischen Eisenbahn.

Eine atmosphärische Eisenbahn ist eine Eisenbahn, bei welcher die Züge vom atmosphärischem Druck angetrieben werden, wobei dieser auf einen Kolben wirkt, der in einer oben aufgeschlitzten Rohrleitung zwischen den Schienen gleitet und mit dem Triebfahrzeug über eine Stange verbunden ist. Durch ortsfeste Pumpen wird die Luft in der Rohrleitung vor dem Kolben abgesaugt, während auf der Rückseite des Kolbens Luft mit atmosphärischem Druck in die Rohrleitung einströmen kann. Die Differenz der Drücke auf den beiden Kolbenseiten übt die Kraft auf das Triebfahrzeug aus, welche für die Zugförderung genutzt wird.

Die atmosphärische Eisenbahn war in den Anfängen der Eisenbahn auf vier Strecken für kurze Zeit im Einsatz. Es stellte sich schnell heraus, dass die stationären Antriebsmaschinen unwirtschaftlich sind und die Abdichtung des Schlitzes an der Rohrleitung technisch nicht befriedigend gelöst werden konnte. Die für die damalige Zeit hohen Geschwindigkeiten der atmosphärischen Eisenbahn wurden wenig beachtet, obwohl ohne Mühe 160 km/h^[1] erreicht wurden.

Begriffsabgrenzung

Vor allem im englischsprachigen Raum wird unter dem Begriff der atmosphärischen Eisenbahn manchmal auch die pneumatische Eisenbahn eingeschlossen. Bei diesem System wirkt der für den Vortrieb nötige Druckunterschied nicht auf einen mit dem Fahrzeug verbundenen Kolben, sondern auf das ganze Fahrzeug, welches in einem entsprechend eng umschließenden Tunnel verkehrt.

Geschichte

Der dänische Ingenieur George Medhurst, welcher die Rohrpost erfunden hatte, machte erste Vorschläge für eine atmosphärische Eisenbahn. Der Schlitz auf der Oberseite des Rohres wäre mit Hilfe von Wasser abgedichtet worden, was eine genau horizontal verlaufende Trassenführung ohne Steigungen verlangt hätte, und somit das System für praktische Anwendungen uninteressant machte. Erst die Engländer Clegg und Samuda machten die Idee realisierbar, indem sie eine Lederklappe als Dichtung für den Schlitz einführten. Die ersten Versuche fanden 1838 in Paris und 1839 auf einer 800 Meter langen Versuchsstrecke der damals noch nicht fertiggestellten West London Line in den Wormwood Scrubs bei London statt.^[1] Dieses System wurde dann auch bei den vier ausgeführten Bahnen angewendet. Hallette schlug später einen Verschluss des Rohres mit aufblasbaren Dichtlippen vor, der aber nie in der Praxis umgesetzt wurde.^[2]

Ausgeführte Bahnen

Dublin & Kingstown Railway

Straßenschild in Dalkey, das an die atmosphärische Eisenbahn erinnert.

1844 wurde die erste atmosphärische Bahn für kommerziellen Betrieb in Irland eröffnet. Die 2,7 Kilometer lange Strecke verband Kingstown mit Dalkey und überwand dabei eine Rampe mit 17,5 ‰ Steigung. Das Rohr für den Antrieb war aus drei Meter langen gusseisernen Röhren zusammengesetzt und hatte einen Durchmesser von 38 Zentimeter.^[3]

Die Strecke verlief in einem beinahe drei Meter tiefen Einschnitt und wies einen Tunnel auf. Das Lichtraumprofil war nur acht Zentimeter größer als die Fahrzeuge, so dass es für die Fahrgäste äußerst gefährlich war, den Kopf aus den Wagen zu strecken. Der atmosphärische Antrieb wurde nur auf der Bergfahrt nach Dalkey benutzt, der Rückweg nach Kingstown wurde von den Wagen ohne Antrieb zurückgelegt. Die Steigung war bereits einen halben Kilometer vor dem Bahnhof zu Ende, so dass die restliche Strecke mit Schwung durchfahren werden musste. Blieben die Wagen auf der Strecke stehen, waren Reisende der dritten Klasse angehalten, den Zug bis in den Bahnhof zu schieben, während die anderen Fahrgäste den Rest der Strecke zu Fuß zurücklegten. Nachdem die Pumpe der Antriebsanlage einen Defekt erlitt hatte, wurde der Betrieb auf der Strecke während eines Monats mit einer Dampflokomotive aufrechterhalten, bevor er am 12. April 1854 gänzlich eingestellt wurde.^[4]

Croydon Atmospheric Railway

Der Eisenbahningenieur William Cubitt schlug der London & Croydon Railway den Bau einer atmosphärischen Eisenbahn entlang der bereits bestehenden Linie vom Bahnhof London Bridge nach Croydon mit einer Verlängerung nach Epsom vor, was eine dreißig Kilometer lange atmosphärische Eisenbahn ergeben hätte.^[1] Das Projekt ließ sich aber wegen technischer Mängel nicht realisieren.

Geschichte

1844 erteilte das Parlament der London & Croydon Railway die Erlaubnis, ein zusätzliches Gleis für die atmosphärische Eisenbahn entlang der bestehenden Linie zu bauen. Das Gleis wurde von London bis Croydon östlich der bestehenden Anlagen verlegt, wobei zwischen Norwood und Croydon^[5] erstmals in der Eisenbahngeschichte ein Überwerfungsbauwerk errichtet werden musste, weil die Röhre der atmosphärischen Eisenbahn keine niveaugleiche Kreuzung mit lokomotivbetriebenen Strecken erlaubte. Die Überwerfung führte die atmosphärische Eisenbahn nach Croydon über die Gleise nach Dover und Brighton hinweg, wobei für die Rampen eine Steigung von 20 ‰ gewählt wurde.

Im Sommer 1845 fanden erste Versuchsfahrten statt und im Januar 1846 wurde der reguläre Betrieb zwischen Croyden und Forest Hill aufgenommen. Die im Vergleich zu lokomotivbespannten Zügen ruhige Fahrt wurde gelobt, wobei für die damalige Zeit bemerkenswert hohe Geschwindigkeiten bis 160 km/h erreicht wurden. Die Bahn wurde wegen technischer Unzulänglichkeiten nach zweieinhalb Jahren auf den Betrieb mit Lokomotiven umgestellt.^[1]

Technik

Jolly-Sailor Bahnhof und Pumpanlage der Croydon Atmospheric Railway

Für die Bahn wurden vier Pumpstationen errichtet:

• Croyden
• Jolly-Sailor Station – dieser Bahnhof trug den Namen eines nahe gelegenen Pubs und lag in der Nähe der heutigen Norwood Junction
• Dartmouth Road, in der Nähe von Forest Hill
• New Cross

Die Pumpstation in New Cross wurde nie genutzt, weil die atmosphärische Eisenbahn nicht nördlich von Forest Hill verkehrte. Die Bauwerke wiesen einen hohen Turm auf, der an eine Kathedrale erinnerte und den Schornstein der Kesselanalge, sowie das Abluftrohr der Pumpen beherbergte.

Die Züge bestanden aus bis zu 16 Wagen^[1], die von einem aus zwei gekuppelten Wagen bestehenden Triebfahrzeug gezogen wurden. Der Kolben war am ersten Wagen befestigt, während der zweite Wagen mit einer Vorrichtung versehen war, welche die Dichtung des Rohres wieder verschloss.^[5] Das Rohr zwischen den Schienen maß 38 Zentimeter im Durchmesser. Um die Anfahrt der Züge zu erleichtern, führten die Gleise mit leichtem Gefälle aus den Stationen.^[1]

Betrieb

Das zielgenaue Anhalten war schwierig, im Besonderen konnten die Züge nicht zurückgesetzt werden, wenn sie über den gewünschten Haltepunkt hinausgefahren waren. Bei vollbesetzten Zügen reichte manchmal die Antriebskraft nicht aus, diese über die Überwerfung zu ziehen. In solchen Fällen wurden die ersten drei bis vier Wagen abgehängt und bis zum Beginn des Gefälles gefahren, während der Rest des Zuges in der Steigung stehen gelassen wurde. Die beiden Zugsteile wurden danach mit einem langen Seil verbunden und so bis zur Endstation befördert. Ein weiteres Problem war die Dichtung an der Oberseite des Rohres, die bei extremen Witterungen nicht funktionierte, weil sie entweder zu hart oder zu weich war.^[1]

Strecke Exeter–Newton der South Devon Railway

Geschichte

Der britische Ingenieur Isambard Kingdom Brunel verlängerte die Great Western Railway mit der 84 km langen South Devon Railway von Exeter nach Plymouth. Von dieser Strecke wurden 32 km zwischen Exeter und Newton Abbot als atmosphärische Eisenbahn fertiggestellt und in Betrieb genommen. Die Strecke wurde bereits 1846 mit lokomotivbespannten Zügen eröffnet, wobei die Installation der Rohrleitung für die atmosphärische Eisenbahn parallel zum Fahrplanbetrieb vorgenommen wurde. Die ersten Kolbenwagen für die atmosphärische Eisenbahn wurden im Februar 1847 geliefert, ab September 1847 verkehrten die ersten Züge mit Reisenden im Versuchsbetrieb.^[6] Der reguläre Verkehr wurde ab Februar 1848 gänzlich von der atmosphärischen Eisenbahn bewältigt, doch bereits im September 1848 wurde deren Betrieb wieder eingestellt und die Züge mit Lokomotiven befördert.^[7]

Technik

Erhaltenes Pumpenhaus der South Devon Railway in Starcross

Die Pumpenhäuser wurden ungefähr in fünf Kilometer Abstand entlang der Strecke aufgestellt. Sie befanden sich in Exeter St Davids, Countess War, Turf, Starcross, Dawlish, Teignmouth, Bishopsteignton und Newton Abbot.^[6] In jedem Pumpenhaus waren zwei vertikale 41,5 PS Dampfmaschinen installiert, die mit Dampf von 2,8 bar Druck versorgt wurden. Das Rohr zwischen den Schienen war ursprünglich mit 30 cm Durchmesser vorgesehen, musste aber nach den ersten Versuchen auf 38 cm vergrößert werden.^[7] Die Dichtung des Schlitzes im Rohr bestand aus Ochsenleder, das anfänglich mit Kalkseife und später mit Lebertran und Seife geschmiert wurde.^[6]

Betrieb

Nach anfänglichen Problemen mit Feuchtigkeit und Dreck in den Rohren sowie mangelhaft gebauten Dampfmaschinen konnte die Strecke dem Betrieb übergeben werden. Die Züge erreichten eine durchschnittliche Geschwindigkeit von 103 km/h.^[7] Der Betrieb konnte aber nicht lange aufrechterhalten werden, weil die Dichtung des Schlitzes im Rohr leckte und die Dampfmaschinen zu viel Kohle verbrauchten.

Die Leckagen der Dichtung am Rohr stammten einerseits davon, dass diese bei Kälte einfror und brüchig wurde,^[6] und anderseits, dass sie von Ratten gefressen wurde, welche durch die verwendeten Schmierstoffe angelockt wurden.^[7] Damit die Bahn überhaupt betrieben werden konnte, war eine Gruppe von Bahnangestellten vollzeitig dazu abgestellt, die Dichtung zu schmieren und Leckagen zu beseitigen.^[6]

Der hohe Kohlenverbrauch der Dampfmaschinen stammte davon, dass diese für das ursprünglich vorgesehene kleinere Rohr dimensioniert waren und deshalb länger^[6] und schneller als vorgesehen betrieben werden mussten.^[7] Außerdem fehlte es an geeigneten Kommunikationseinrichtungen, so dass die Pumpenhäuser nach den Vorgaben des Fahrplans arbeiteten und bei verspäteten Zügen oft vergebens betrieben wurden.^[6]

Nach einem halben Jahr Betrieb stellte Brunel fest, dass die Betriebskosten der Dampfmaschinen dreimal so hoch waren, als er berechnet hatte. Um die Betriebskosten in den Griff zu bekommen, hätte die Rohrdichtung auf der ganzen Länge der Strecke ersetzt und die zu schwachen Dampfmaschinen aufgerüstet werden müssen. Die Direktion der Bahn beschloss deshalb auf Empfehlung von Brunel die Einstellung des Betriebes der atmosphärischen Eisenbahn und die Rückkehr zu den lokomotivbespannten Zügen.^[6]

Strecke Le Pecq–St. Germain der Chemin de fer de Paris à Saint-Germain

Geschichte

In Frankreich wurde die erste ausschließlich dampfbetriebene Eisenbahnstrecke am 24. August 1837 eingeweiht. Die Züge verkehrten zwischen Gare Saint-Lazare und Le Pecq etwa zwanzig Kilometer westlich von Paris. Das eigentliche Ziel der Bahn war Saint-Germain-en-Laye, das auf einer Terrasse über der Seine liegt, aber nur über eine 35-‰-Rampe mit mehreren Kunstbauten erreicht werden konnte. Diese Steigung wurde den damaligen Lokomotiven nicht zugemutet, weshalb auf diesem 2,5 Kilometer langen Abschnitt eine atmosphärische Eisenbahn eingerichtet wurde, die am 15. April 1847 den Betrieb aufnahm. Nach dem sich am 6. September 1858 ein Eisenbahnunfall in der Station Le Pecq ereignete, weil ein Zug aus der Station Saint-Germain entlaufen war, wurde der Betrieb der atmosphärischen Eisenbahn am 2. Juli 1860 eingestellt.^[8][9][10] Ursprünglich war vorgesehen die atmosphärische Eisenbahn bereits ab der Station Nanterre zu betreiben. Es wurden deshalb auch Maschinenhäuser in Nanterre und Chatou gebaut, die aber nie Dampfmaschinen erhielten und 1848 bei Unruhen teilweise zerstört wurden.^[8]

Technik

Das zwischen den Schienen liegende Rohr für den Antrieb war zur Hälfte eingegraben und bestand aus 850 einzelnen Gussröhren mit einem Durchmesser von 63 cm. Für die Zugfahrten wurde das Rohr auf ca. 0,6 bar evakuiert.^[8]

Betrieb

Der atmosphärische Antrieb wurde nur auf der Bergfahrt nach Saint-Germain benutzt. In Le Pecq wurde die Lokomotive der aus Paris kommenden Züge abgekuppelt und den Zugwagen der atmosphärischen Eisenbahn vorgestellt. Nachdem die Dampfmaschine etwa vier Minuten die Leitung evakuiert hatte, konnte der Zug mit einer Seilwinde zum Anfang der Rohrleitung gebracht werden, wo der Zugkolben nach Öffnen des Eintrittsventils in die Rohrleitung eingeführt werden konnte und der Zug in Richtung Saint-Germain gesogen wurde. Zweihundert Meter vor dem Endbahnhof war die Rohrleitung zu Ende. Der Zug verließ sie durch ein Austrittsventil und rollte ohne Antrieb die restliche Strecke zum Bahnhof.

Für die Rückfahrt wurden die Züge im Bahnhof Saint-Germain mit einer Seilwinde zum Anfang des Gefälles gezogen, bis sie allein durch die Schwerkraft angetrieben dem Bahnhof Le Pecq entgegen rollten. Das Zugfahrzeug der atmosphärischen Eisenbahn war speziell mit starken Bremsen ausgerüstet, um die Geschwindigkeit des Zuges im Gefälle kontrollieren zu können.^[8][9]

Nicht ausgeführte Projekte

Mitte des 19. Jahrhunderts wurde für mehrere Eisenbahnprojekte, die größere Steigungen überwinden sollten, eine atmosphärische Eisenbahn vorgeschlagen:

• Stuttgart, 1843/44: Charles Vignoles, den der württembergische Staat als Berater für den Entwurf seiner ersten Eisenbahnstrecken engagiert hatte, empfahl atmosphärisch betriebene Steilrampen für den Albaufstieg der Ostbahn über die Geislinger Steige und für einen Abstieg der Nordbahn in das Enztal zwischen Tamm und Bissingen.^[11]
• Wien, 1844: Vorschlag einer Stadtbahn vom Lobkowitzplatz nach Hütteldorf von Heinrich Sichrowsky^[12]
• Wien, 1849: Verbindungsbahn vom Hauptzollamt zum Südbahnhof von Julius Pollak^[13]
• Semmeringbahn, 1848: Vorschlag von Adalbert Ritter von Schmid^[13]
• Gotthardbahn, 1865: Die italienische Kommission, welche sich mit den Traktionsmitteln der zukünftigen Gotthardbahn befasst, erwähnt eine atmosphärische Bahn nach dem System Coletti, die aber weiter keine Beachtung mehr findet.^[14] Das System arbeitet mit geschlossenen Röhren ohne Schlitze, in welchen Kolben laufen, die über Drahtseile mit den Zügen verbunden sind.^[15]

Literatur

• Friedrich Becker: Die atmosphärische Eisenbahn: nach den Berichten von Smith, Mallet, Samuda, Pim etc. und englischen Quellen bearbeitet. Frankfurt 1844. Google
• Robert Stephenson, Ch. M. von Weber (Übers.): Die atmosphärische Eisenbahn, dargestellt von Robert Stephenson. Berlin 1845. Google
• A. L. Crelle: Ueber die sogenannten atmosphärischen Eisenbahnen. Berlin 1846 Google

Weblinks

• Bahnportal historische Länderbahnen: Atmosphärische und pneumatische Eisenbahnen

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e f g} A. W. Streane:Croydon in the past: historical, monumental, and biographical, Croydon, 1883 (Englisch)
2. ↑ Anonymus:Hallette's atmosphärische Eisenbahn in Polytechnischen Journals, 1845, Band 96, Nr. CVI. (S. 423–428)
3. ↑ Victor von Röll: Atmosphärische Eisenbahn in Enzyklopädie des Eisenbahnwesens, Band 1. Berlin, Wien 1912, S. 279-280.
4. ↑ H. Latham:The Atmospheric Railway auf Dalkey Homepage, abgerufen am 26. Juni 2011 (Englisch)
5. ↑ ^{a b} Samuda's Atmospheric Railway, Illustrated London News, 11. Oktober 1845
6. ↑ ^{a b c d e f g h} Brunel's Atmospheric Railway auf Exeter Memories, abgerufen am 2. Juli 2011
7. ↑ ^{a b c d e} Atmospheric Railway auf MyBrunel, abgerufen am 28. Juni 2011
8. ↑ ^{a b c d} Le Chemin de fer atmosphérique auf www.histoire-vesinet.org der Société d'Histoire du Vésinet, abgerufen am 3. Juli 2011
9. ↑ ^{a b} Laboulaye, Ch:Les Chemins de fer atmosphériques auf www.histoire-vesinet.org in Dictionnaires des Arts et Manufactures, de l'agriculture, des mines., etc., Band 1, Paris 1873
10. ↑ Les grandes dates de la ligne Paris – St-Germain-en-Laye auf www.histoire-vesinet.org der Société d'Histoire du Vésinet, abgerufen am 3. Juli 2011
11. ↑ Andreas M. Räntzsch: Württembergische Eisenbahn-Geschichte. Band 1: 1830–1854. Planungsphase und Realisierung der Bauvorhaben. H&L Publikationen, Schweinfurt 1996, ISBN 3-928786-36-9.
12. ↑ Die Wiener U-Bahn: Frühe Planungen (1844–1898), abgerufen am 3. Juli 2011
13. ↑ ^{a b} G. Dinhobl:Die Semmeringerbahn: der Bau der ersten Hochgebirgseisenbahn der Welt, Wien 2003
14. ↑ Die Schweizer Alpenbahn in der Zeitschrift des VDI, Band 14, 1870 Google
15. ↑ O. Coletti:Sistema di trazione Idro-pneumatlco-automotore pel servizio di locomozione sul plani Inclinati delle strade ferrate in Il Poltecnico, 15. Jahrgang, Milano 1867 Google