57: Vom Wege ab

Ein Eisenbahnfahrzeug fährt normalerweise so, dass die Spurkränze der Räder innerhalb des Schienenpaars liegen (siehe Prellblog 23). Ausnahmen sind extrem selten; auf Anhieb fällt mir da nur die sogenannte »Auflaufkurve« oder »Deutschlandkurve« ein, bei der auf einer Seite des Zuges die Spurkränze absichtlich auf den Schienenkopf gestellt werden, so dass ein engerer Bogen befahren werden kann, als sonst überhaupt möglich wäre.

Insofern ist die häufigste Ausnahme von der Regel der eher unglückliche Zustand der Entgleisung. Vor mittlerweile fast einem Monat, am 26. April, geschah so etwas einem ICE im Landrückentunnel, dem längsten Eisenbahntunnel Deutschlands; Ursache war der Zusammenstoß mit einer Schafherde. Das Prellblog kann das Thema wegen längerer Pause leider erst heute aufgreifen; da die Reparaturarbeiten immer noch nicht abgeschlossen sind, kann es aber als halbwegs aktuell gelten.

Zunächst einmal sind Entgleisungen nicht notwendig katastrophal. Es entgleisen praktisch ständig irgendwelche Schienenfahrzeuge. In den USA gab es im vergangenen Jahr über 1800 Entgleisungen, und anderswo auf der Welt wird das nicht dramatisch anders sein. Oft handelt es sich dabei um kleinere Zwischenfälle; da steht oder liegt dann nicht gleich ein ganzer Zug neben dem Gleis, sondern ein einzelner Wagen oder vielleicht nicht mal das, sondern nur ein, zwei Radsätze, entgleisen. Neben Defekten an Gleisen oder Rädern können Entgleisungen durch zu große Geschwindigkeit in Kurven oder durch sich aufschaukelnde Querschwingungen von Radsätzen entstehen; theoretisch kann auch eine beschädigte Weiche Entgleisungen verursachen, wogegen aber sehr umfangreiche technische Vorkehrungen getroffen werden. An dem Unglück in Eschede war eine Weiche beteiligt, aber diese musste dafür erst durch den bereits beschädigten Zug umgestellt werden.

Absichtlich herbeigeführte Entgleisungen sind sogar Teil des Sicherheitskonzepts der Eisenbahn. Schutzweichen, die ins Leere führen, Sandweichen, die gar keinen abzweigenden Ast mehr haben, und Gleissperren, die einen schweren Abweiser auf eine Schiene klappen, haben letztlich alle die Funktion, Züge aus dem Gleis zu führen. Es bremst einen Zug nämlich recht rasch, wenn die Räder plötzlich nicht mehr auf glattem Stahl rollen, sondern durch Schotter und Schwellen oder eine Betonbettung pflügen - sozusagen die direkte Verwandlung von Bewegungsenergie in Sachschaden. Das hat einige dazu gebracht, in der Polemik um Sinn und Unsinn von Magnetschwebebahnen ein gängiges Argument der Befürworter auf den Kopf zu stellen und zu behaupten, dass die Fähigkeit zur Entgleisung einen großen Vorteil des Systems Eisenbahn darstelle. Immerhin kann ein Zug so einem Hindernis, das er nicht wegschieben kann, ausweichen, statt sich in der Achse des Fahrwegs vor ihm zusammenzufalten.

Dass es nicht erfolgversprechend ist, mit einem Zug eine Tierherde wegschieben zu wollen, bemerkt Jules Verne 1873 in seiner »Reise um die Erde in 80 Tagen«, und auch wenn fünfzig Schafe in einem Tunnel etwas anderes sind als zwanzigtausend Bisons auf der amerikanischen Prärie, hat sich seine Voraussage für diesen Fall im Landrückentunnel bewahrheitet: Der Zug entgleiste und blieb liegen.

Warum genau das alles, wird man noch erfahren. Ich habe im Zusammenhang mit diesem Unglück jedenfalls einige Gedanken:

• Erstaunlich fand ich die Reaktion des Kasseler Verkehrswissenschaftlers Helmut Holzapfel darauf, dass man auf einem Foto der Unfallstelle eine Weiche sehen konnte. Unabhängig davon, ob man seine Meinung teilt, dass Weichen in Tunnels »fast fahrlässig« seien, muss es verwundern, dass ein Fachmann (zudem einer Universität, die quasi direkt an der betroffenen Strecke liegt) gezwungen ist, an Hand eines Bildes darüber zu spekulieren, ob da denn nun wirklich eine Weiche liegt. Selbstverständlich gibt es im Tunnel Weichen, und zwar ungefähr acht Stück; die beiden Überleitstellen sind im Eisenbahnatlas eingezeichnet. Vielleicht hatte Holzapfel einfach keine Zeit, sich auf das Interview vorzubereiten, oder die Formulierungen waren unglücklich.
  Geklärt, ob eine Weiche an der Entgleisung beteiligt war, ist noch nicht bekannt.
• Forderungen dazu, alle deutschen Bahnstrecken oder zumindest die Tunnelportale einzuzäunen, blieben weniger laut als ich angenommen hätte. (Es gibt Länder, in denen alle Strecken eingezäunt sind, zum Beispiel Großbritannien; anderswo, wie in Frankreich, sind es nur die Schnellfahrstrecken.) Auch hier wieder ungewöhnlich Professor Holzapfels Gegenargument: Die ICE führen in Deutschland ja nicht nur auf Schnellstrecken, sondern überall und man könne ja nicht das gesamte Netz abzäunen. Mir ist nicht ganz einsichtig, warum ICE auf Altstrecken eher Schutz bräuchten als andere Züge, da sie dort auch nicht schneller fahren als diese.
• Insgesamt hielten sich die öffentlichen Reaktionen sehr im Rahmen. Immerhin war der Unfall wirklich eine Beinahekatastrophe; der Zug ist großenteils nicht zur Tunnelwand, sondern zum Nachbargleis hin entgleist, und hätte eventuell von einem Gegenzug erfasst werden können. Man sieht, warum neue Tunnel in Deutschland in der Regel mit zwei Einzelröhren und nicht mehr zweigleisig gebaut werden (siehe z.B. Prellblog 33).
• Auf oder unter Brücken gibt es normalerweise sogenannte Führungsschienen oder »Angstschienen«, ein zusätzliches Schienenpaar zwischen den Fahrschienen, das einen entgleisenden Zug davor bewahren soll, von der Brücke zu stürzen oder einen Pfeiler umzureißen. Als Laie frage ich mich, ob so etwas nicht auch in Tunneln sinnvoll wäre. Andererseits ist ein Zug bei über 200 km/h wohl mit solchen Schienen nicht sehr zu beeindrucken.
  
• Die DB-Führung war sehr schnell mit Ankündigungen bei der Hand, solche Unfälle in Zukunft verhindern zu wollen. Dazu, wie das genau passieren soll, ist noch nicht viel gesagt worden. Außerhalb von Bahnübergängen wird normalerweise nicht technisch überwacht, ob sich Hindernisse im Fahrweg befinden; anderswo gibt es Reißdrähte oder Signalzäune, die Steinschlag melden können (siehe Prellblog 53), aber gegen Schafe helfen die auch nicht. Ob sich die geforderte Videoüberwachung von Tunnelportalen realisieren lässt, wird man sehen.
  Meiner Meinung nach ist es durchaus gerechtfertigt, einen Unfall wie den geschehenen als Restrisiko abzuhaken, sofern sich nicht herausstellen sollte, dass doch irgend ein Fahrzeug- oder Fahrwegdefekt Anteil daran hatte.

Das Prellblog wird am Ball bleiben und bei neuen Erkenntnissen berichten. Da sich das Eisenbahnbundesamt mit Unfallermittlungen jedoch normalerweise eher länger Zeit lässt, kann das etwas dauern.

Bild: LosHawlos bei Wikipedia (Details und Lizenz)

56: Stadtschnell

Die Berliner S-Bahn fuhr von 1951 bis zum Mauerfall 1961 auch in den Vorort Falkensee, der bereits zu Brandenburg gehört. Seit 1995 die Fernbahn westlich Spandau (im Berliner Nahverkehr heißt Fernbahn Eisenbahn ohne Stromschiene, also auch »normale« Regionalzüge) wieder hergestellt wurde, diskutiert man darüber, die S-Bahn wieder aufzubauen. Vor einigen Tagen ist nun endlich das Kosten-Nutzen-Gutachten, das die Basis für alle politischen Entscheidungen hierzu darstellen wird, veröffentlich worden. Das interessiert mich unter anderem deswegen, weil die Verbindung ein Modellfall für die Probleme bei länderübergreifenden Bahnplanungen ist, aber vor allem, weil in Falkensee eine meiner Großtanten wohnt.

Und es bietet mir den willkommenen Aufhänger, hier einmal kurz durchzusprechen, was eine S-Bahn eigentlich ist.

Überall dort, wo es sich entweder durch Erschließung vorhandenen Gebiets (z.B. durch die Berliner Stadtbahn) oder durch das Wachsen der Städte ergab, dass Eisenbahnstrecken durch Stadt- und Vorortgebiete führten, kamen im 19. Jahrhundert Stadt- und Vorortverkehre mit kurzen Takten und vielen Halten auf. Die sehr schnell wachsenden Fahrgastzahlen erforderten binnen kurzem spezielles Rollmaterial, und auch auf die Idee, die Bahnsteige hochzulegen, so dass man ebenerdig einsteigen konnte (siehe Prellblog 5), kam man bald.

Während anderswo Verbindungsbahnstrecken häufig in U-Bahn-Systeme eingeschmolzen und nicht mehr als Teil der »normalen« Eisenbahn wahrgenommen wurden, haben sich die Stadt- und Vorortverkehre in Deutschland, zumal in den beiden Keimzellen Hamburg und Berlin, in der Wahrnehmung als Eisenbahn, aber irgendwie besondere Eisenbahn erhalten. Man kam zwar relativ schnell auf die Idee mit der Elektrifizierung, in beiden Fällen über Stromschienen, was dazu führte, dass die Triebzüge praktisch ausnahmslos von den Fernbahnstrecken getrennt auf eigenen Gleisen geführt werden mussten, die es aus fahrplantechnischen Gründen aber ohnehin schon vielerorts gab. Aber einen besonderen Namen hatten diese Systeme nicht, bis man in Berlin 1930 auf die Bezeichnung »S-Bahn« und das Symbol mit dem grünen S als Pendant zum U der U-Bahn kam. (S-Bahn kürzt übrigens Stadtschnellbahn ab, und es hält sich die Behauptung, zunächst sei die Bezeichnung SS-Bahn geplant gewesen.)

Das dritte deutsche S-Bahn-System kam erst 33 Jahre nach dem zweiten, verzichtete auf die Stromschienen und fuhr sogar weitgehend mit lokbespannten Zügen statt mit Triebwagen. Mittlerweile gibt es mehr als ein Dutzend Netze, das S-Bahn-Symbol wird mancherorts für Bahnen eingesetzt, die teilweise auf Straßenbahnschienen fahren, es ist alles eher verworren. Ganz dem Konzept verpflichtet, gibt es hier keine Erläuterungen der hierzu geführten Begriffskriege. Man kann aber ungefähr festnageln, dass eine S-Bahn im hergebrachten Sinne eine Vollbahn ist, die hoch belastete Verbindungen bedient und dazu auf Strecken mit Haltabständen von einem halben bis anderthalb Kilometern mindestens im Viertelstundentakt fährt, wobei durch Taktüberlagerung oder -verdichtung mancherorts auch schon mal alle zwei, drei Minuten ein Zug fährt. Bonuspunkte gibt es für stark beschleunigende Triebwagen mit vielen breiten Türen und ebenerdigen Einstieg.

Viel interessanter als die technischen Aspekte finde ich, wie ungeheuer erfolgreich »S-Bahn« als handlicher Begriff für modernen Nahverkehr geworden ist; so erfolgreich, dass es diverse Realisierungen und Planungen von »Regio-S-Bahnen« und Ähnlichem gibt, und dass die verschiedenen Netze an manchen Stellen anfangen, an ihren Rändern miteinander zusammenzuwachsen. Auf der anderen Seite haben heute durchschnittliche Regionalstrecken eine Bedienungsqualität, die man früher allerhöchstens bei S-Bahnen fand, wenn überhaupt.

Bild: Dirk Lehmann (»ida und bent«) bei Flickr (Details und Lizenz)

45: Strom oder Selters

Alle Züge, die nicht elektrisch fahren, sind dieselgetrieben. Verschwindend wenige Ausnahmen bestätigen die Regel.

In einer Lokomotive oder einem Triebwagen ohne Dachbügel gibt es also einen Motor, Tank, Kühler, Turbolader und solche Dinge, ähnlich wie auch bei großen Straßenfahrzeugen. Die Abweichungen liegen dabei eher im Detail - Dieseltriebwagen haben oft einen eigenen Heizöltank für die Warmwasserheizung, mehr als einen Motor, und die Kühlluft wird nicht an der Nase, sondern an der Seite oder auf dem Dach angesaugt.

Der große Unterschied kommt dort, wo die Kraft vom Motor auf die Radsätze übertragen wird. Mit einem mechanischen Zahnradgetriebe mit Schaltknüppel oder auch einem Automatikgetriebe kommt man nicht sehr weit - größere Automatiken wie bei Stadtbussen können zwar kleinere Nahverkehrstriebwagen noch antreiben, aber darüber wird die Luft auch schon dünn.

Ab einer bestimmten Leistungsklasse wird daher bei Dieseltriebfahrzeugen nicht mehr mit direkter Kraftübertragung gearbeitet.

Die weltweit populärste Lösung ist es, den Dieselmotor einen Generator antreiben zu lassen und diesen an elektrische Fahrmotoren anzuschließen. Man nennt das dieselelektrischen Antrieb. Das ist zwar nicht unbedingt gewichtssparend und auch der Wirkungsgrad ist verbesserungsfähig, aber, insbesondere mit moderner Leistungselektronik, alles in allem ziemlich akzeptabel. Insbesondere kann man bei intelligenter Planung so auf einer und derselben Plattform sowohl elektrische als auch Diesellokomotiven bauen, und so gibt es von den drei großen europäischen Lokomotivfamilien Alstom PRIMA, Bombardier TRAXX und Siemens EuroSprinter mittlerweile Dieselversionen, die sich auch einigermaßen gut verkaufen. In Nordamerika ist schon immer so ziemlich alles dieselelektrisch, aber dort gelten für den Lokomotivbau ohnehin andere Gesetze.

Das Konkurrenzkonzept basiert nicht auf elektrischem Strom, sondern auf strömender Flüssigkeit, und ist etwas schwieriger zu umschreiben. Letztlich hat es schon damit zu tun, dass ein »Generator« (also eine Pumpe) und ein »Motor« (also eine Turbine) durch einen »Stromkreis« verbunden sind, aber einfach nur ein Pumprad und ein Turbinenrad in einem Ölbad rotieren zu lassen ergibt eine Kupplung und kein Getriebe. Da muss noch ein Leitrad dazwischen, das Ganze wird in mehreren Stufen hintereinandergeschaltet und elektronisch gesteuert, am Ende hat man in der Mitte der Lok einen großen, typischerweise in Heidenheim an der Brenz hergestellten Kasten, in den auf der einen Seite eine schnelldrehende Antriebswelle vom Dieselmotor hineingeht und unten zwei stufenlos und gegebenenfalls getrennt geregelte Gelenkwellen zu den Triebdrehgestellen herauskommen.

Man nennt das dieselhydraulischen Antrieb, der Wirkungsgrad ist etwas besser, man spart sich eine Menge Extragewicht, ist aber durch die strömungsdynamischen Getriebe in der Leistung etwas eingeschränkt.

Trotzdem tobt der Kampf ungehindert weiter: Mit dem Bau der Voith Maxima ist mittlerweile der angedeutete Heidenheimer Getriebehersteller unter die Lokproduzenten gegangen und bringt 3600 kW per Hydrodynamik an die Schiene. Die mit dieselhydraulischen Lokomotiven im Bereich bis 2700 kW erfolgreiche Kieler Firma Vossloh dagegen hat ein Werk in Spanien gekauft und sich mit der nordamerikanischen EMD zusammengetan, um für größere Leistungen auf Elektroübertragung zu setzen.

Bei Triebzügen konkurrieren ebenfalls beide Bauarten. Es wird so schnell nicht langweilig werden.

Bild: Brandon Jon Morley (»BRail RailFreight Ltd«) bei Flickr (Details und Lizenz)

43: Schön griffig

Heute gibt es keinen thematisch fokussierten Beitrag, sondern spaßeshalber einfach mal ein paar Zahlen. 

Alle Angaben, sofern nicht anders angegeben, beziehen sich auf Deutschland, schließen die Straßenbahn ein, stammen aus den jüngsten verfügbaren Quellen, wurden auf zwei gültige Ziffern gerundet und gegebenenfalls gemittelt.

• 3 700 000 000 Fahrgäste fahren jährlich je 25 Kilometer weit
  
• 350 000 000 Tonnen Güter fahren jährlich je 310 Kilometer weit
  
• 54 000 000 Schwellen hat das DB-Netz
• 20 000 000 Euro kostet der Bau eines Kilometers Hochgeschwindigkeitsstrecke
• 540 000 Kilometer ist die jährliche Soll-Laufleistung eines ICE 1 (bei 13 Einsatzstunden pro Tag)
• 140 000 Schienenfahrzeuge sind registriert (je ca. 100 000 Güterwagen, 15 000 Lokomotiven und Triebwagen, 12 000 Personenzugwagen, 7500 Straßenbahnfahrzeuge)
• 41 000 Kilometer lang ist das Schienennetz (Streckenlänge, nicht Gleislänge)
• 15 000 Volt Wechselstrom führen Eisenbahnoberleitungen
• 10 000 Liter fassen die Tanks einer modernen Diesellok für Langstrecken (Voith Maxima 30 CC)
  
• 6900 Verkehrsstationen im Güter- und Personenverkehr gibt es (nur DB)
• 6000 Tonnen brutto wiegen die schwersten Güterzüge in Deutschland (und Europa)
• 3400 Züge verkehren pro Tag am Hauptbahnhof Frankfurt/Main
• 2200 Euro brutto ist das Maximalgehalt eines Triebfahrzeugführers bei der DB
  
• 1100 Kilometer Strecke sind mit 250 km/h oder mehr befahrbar
• 700 Meter lang sind die längsten Güterzüge in Deutschland
  
• 420 Unternehmen betreiben Schienenverkehr
  
• 230 Unternehmen betreiben Schieneninfrastruktur
  
• 160 Bremsscheiben hat ein ICE (dritte Generation, Doppeleinheit)
• 94 Cent nimmt ein Nahverkehrsbetrieb pro Bahn- oder Busfahrgast ein
• 89mal im Jahr geht ein sanierter oder neueröffneter Bahnhof oder Haltepunkt in Betrieb (nur DB-Netze)
• 9 Zentimeter kleiner wird der Durchmesser eines ICE-Rades im Laufe seiner Lebensdauer
• 6,9 Weichen verschwinden jeden Tag aus dem DB-Netz
• 4,1 Bahnübergänge werden jeden Tag geschlossen oder ersetzt (nur DB)

Bild: Randen Pederson alias »chefranden« bei Flickr (Details und Lizenz)

42: Unteilbar

Vor vierzehn Tagen ging es hier um die verschiedenen Antriebskonzepte, die es für Züge so geben kann. Wenn man sich so umschaut, scheint der gute alte antriebslose Reisezugwagen darunter als am langweiligsten und überdies auf dem Weg in die Bedeutungslosigkeit.

Das täuscht in beiderlei Hinsicht ein wenig. Ein Personenwagen ist längst nicht mehr einfach nur ein Kasten auf Rädern mit ein paar Sitzen und ein paar Klotzbremsen. Im Laufe der Jahrzehnte ist einiges hinzugekommen.
Zunächst haben sich natürlich die Drehgestelle bis zu einem Punkt entwickelt, da sie je nach Bauart bei ordentlicher Laufruhe weit über 200 km/h vertragen. Aus dem Klotzbremsen sind Scheibenbremsen geworden. Es gibt Heizung, Klimaanlage und automatische Türen, gegebenenfalls mit Hublift oder Überfahrbrücke für Rollstühle etc. So ziemlich alles ist computergesteuert. Zur Kupplung und dem Bremsschlauch ist heute eine zweite Luftleitung dazugekommen, für bestimmte Bremsfunktionen und den Druckluftbedarf der Türen etc., außerdem eine Hochspannungsleitung. Diese speist die Großgeräte (vor allem Klima und Heizung), aber mittlerweile auch das elektronische Batterieladegerät, das die alten Achsdynamos abgelöst hat, genauso wie Vakuumtoiletten (eventuell behindertengerecht mit automatischen Türen, Höhenverstellung etc.) die alten Fallrohrabtritte. Nicht zu vergessen ist die Datenleitung, die von vorne bis hinten durch den Zug läuft und nicht nur die Bremsansteuerung verbessert, sondern es erlaubt, die Lok vom anderen Ende des Zuges zu steuern, und damit Basis für den Wendezugbetrieb ist.

All die zusätzliche Komplexität hat Wagen mittlerweile recht teuer gemacht. Man schätzt über den Daumen, dass die mittlerweile meistbeschafften Reisezugwagen Deutschlands, die allgegenwärtigen Doppelstockwagen von Bombardier, bei großen Aufträgen 1,7 Millionen Euro pro Steuerwagen und 1,3 Millionen pro Mittelwagen kosten. (Das heißt, dass ein ganz normaler Regionalexpress mit sechs Wagen einen Neupreis von etwa zehneinhalb Millionen hat. Nur nebenbei.)
Einen Versuch, die Infrastruktur der Wagen besser zu verteilen, stellt das Konzept der von eben diesen Doppelstockwagen abgeleiteten niederflurigen Reisezugwagen der Nord-Ostsee-Bahn dar (siehe Abbildung). Hier sind immer zwei Wagen zu einem betrieblich nicht trennbaren Pärchen verkuppelt, und die Ausrüstung, die normalerweise jeder Wagen hätte, verteilt sich so immer auf zwei. Ganz nebenbei sind auch die Kupplungen der Pärchen untereinander keine regulären Kupplungen mit Schraubenspindel und Zubehör, sondern Kurzkupplungen; anders geht es auch gar nicht, da die Züge ja durchgängig niederflurig sind und man schlecht den Fußboden tiefer legen kann als den Zughaken. Das erlaubt dann auch, breitere und kürzere Wagenübergänge mit Faltenbalg, wie man sie von Triebzügen kennt, zu realisieren; diese sind auch aerodynamisch günstiger.

Abgesehen davon, dass die ICE 1 und 2 eigentlich technisch auch nur lokbespannte Züge sind, deren Lokomotiven nie abgekuppelt werden, hat es Vergleichbares schon einmal gegeben: Der Metropolitan, einstmals der Versuch, mit holzgetäfelten Zügen, Ledersitzen und Premium-Service Kunden zwischen Hamburg und Köln zu gewinnen, ist auch durchgängig mit Faltenbälgen versehen, wurde aber von einer ganz normalen Lok gezogen. Heute fahren die beiden Metropolitan-Garnituren als ICE oder IC.
Das Konzept hatte in Deutschland keinen durchschlagenden Erfolg, aber in Österreich werden derzeit Dutzende Fernzüge, die solchermaßen aufgebaut sind, zusammengeschweißt: Der »railjet«, das künftige Spitzenprodukt der ÖBB, besteht aus einer betrieblich nicht trennbaren Wendezugeinheit, an die vorne eine der bereits seit langem beschafften, bis zu 230 km/h schnellen Universallokomotiven der Österreicher angekuppelt wird. Man bekommt so einen Zug, der ganz schön flott läuft, breite Wagenübergänge hat, aber man muss keine Antriebstechnik einkaufen. Was für den »railjet« alles an Einrichtung und Servicekonzepten vorgesehen ist, ist übrigens hochspannend; die Sitze in der obersten Klasse zum Beispiel erinnern mit einer eigenen Schlafposition an die Luftfahrt.

Interessant ist all dies für Deutschland deswegen, weil sich in den kommenden Jahren die Zukunft des InterCity entscheiden wird. Es waren schon einmal etwa 1000 neue IC-Wagen ausgeschrieben, die genau wie die beschriebenen Züge betrieblich nicht trennbar hätten sein sollen, mit Faltenbälgen und so weiter, aber anzuhängen an bereits vorhandene Lokomotiven. In letzter Zeit redet man wieder davon, dass es auch eine Triebzuglösung geben könnte.
So oder so scheint es, dass die Tage des frei in seine Einzelteile zerlegbaren Wagenzuges gezählt sind. Das Konzept antriebsloser Reisezugwagen an sich scheint jedoch durchaus Potenzial für einen zweiten Frühling zu haben. Ich vermute, dass die DB derzeit sehr genau nach Österreich schaut.

Letztlich ist übrigens das Aufkommen kurzgekuppelter, nicht zerlegbarer Wagenverbände nur die technische Umsetzung betrieblicher Realität. Die allermeisten, wenn nicht alle, Wagenzüge im modernen Personenverkehr werden als feste Einheiten gefahren und gewartet. Flexibel Wagen auszusetzen oder einzustellen ist unüblich geworden, weil es weder genügend flächig verteilte Wagenreserven noch die nötigen Rangierlokomotiven gibt, vom Personal ganz zu schweigen. Man kann das bedauern; meiner Ansicht nach ist die relative Starrheit der Zugkapazitäten der Preis, der für die flächendeckenden Taktfahrpläne zu zahlen war, und insofern kann ich sie verschmerzen.

Bild: »vovchychko« bei Flickr (Details und Lizenz)

40: Vorne, hinten, überall

Ich weiß nicht genau, wie Kinder heutzutage einen Zug malen. Recherchen dazu im Netz waren ziemlich unergiebig. Es gibt ja die These, dass die Eisenbahn früher stärker Teil des Alltags auch und vor allem von Kindern war als heute; andererseits fahren heute mehr Züge in Deutschland als je zuvor, und durch die flächendeckenden Stundentakte, Schülertickets und so weiter werden zum Beispiel dort, wo ich herkomme, auch Strecken wie die zum Schwimmbad in den Nachbarort mit dem Zug gefahren, die man früher mit dem elterlichen Auto oder dem Rad zurückgelegt hätte. Wie dem auch sei, eine Eisenbahn auf einem Kinderbild hat schätzungsweise hinten Waggons und vorne eine Lokomotive, gerne eine schwarze und qualmende, vielleicht auch mit bloß zwei Achsen, wie sie etwa auch ein Auto hat.
Bei den allerersten Dampflokomotiven war das in der Tat die Regel, aber schon deutlich vor 1840 kamen drei- und vierachsige Maschinen auf, und dann gab es kein Halten mehr, die möglichen Kombinationen von angetriebenen und nicht angetriebenen Achsen an starren oder mehr oder minder gelenkigen Lokomotiven, die Anordnungen der Dampfmaschinen und Schubstangen (der sogenannten Triebwerke) und der Tender, mit denen man sich beschäftigte, um das Gewicht der Lokomotive möglichst vollständig auf die Treibachsen zu bringen, ohne die Gleise zu überfordern oder die Spurhaltung zu gefährden, all das füllt Bände und ist hier nicht das Thema.

Heute sind Lokomotiven in aller Regel nicht mehr dampfgetrieben und, was Achsanordnungen angeht, ziemlich langweilig geworden. Die Lok ruht auf zwei (ganz selten drei, bei Doppellokomotiven vier) Triebdrehgestellen, meist je zwei-, in Ausnahmefällen dreiachsig. Jede Achse hat bei elektrischem Antrieb einen eigenen Motor, bei hydrodynamischem Antrieb sind meistens die Achsen eines Drehgestells an einem Sammelgetriebe zusammengefasst. Viel mehr muss man eigentlich gar nicht wissen.
Die Idee des Triebdrehgestells, in dem große Teile des Antriebs verbaut sind, verleitet natürlich zu der Frage, warum man überhaupt noch eine Lokomotive braucht und nicht einfach den ganzen Zug auf Triebdrehgestelle setzt. Und in der Tat ist es im Personenverkehr nicht mehr die Regel, dass ein Zug aus einer Lokomotive und Wagen besteht. Die allermeisten Nahverkehrszüge sind Triebzüge, das heißt, gelenkige Einheiten, bei denen ein mehr oder weniger großer Anteil der (praktisch ausnahmslos zweiachsigen) Drehgestelle angetrieben ist. Die Technik, die man außerhalb der Drehgestelle braucht (Schalter, Trafo, Umrichter beziehungsweise Dieselmotoren, Getriebe, Tanks und Auspuffanlagen; in jedem Fall Kühlsysteme), hängt man unter den Fußboden, packt sie aufs Dach oder versteckt sie in unschuldigen Schränken im Fahrgastraum. Ein anderes Wort für Triebzug ist Triebwagen - wobei Haarspalter den Unterschied machen, dass Triebwagen keine Gelenke haben oder höchstens eins. Ganz einig sind die sich auch nicht.
Die Sache hat den Vorteil, dass man mehr Fahrgäste pro Meter Zuglänge (und damit Bahnsteiglänge) unterbringen kann, vor allem aber, dass sich das Gesamtgewicht optimal auf die Achsen verteilt und sich der Zug damit insgesamt leichter bauen lässt. Außerdem ist (außer bei Straßenbahnen) jeder Triebzug ein Wendezug, das heißt, er hat an jedem Ende einen Führerstand und der Fahrtrichtungswechsel erfordert kein Rangieren.

Interessanterweise hält sich ausgerechnet im Hochgeschwindigkeitsverkehr, wo das Triebzugkonzept seine Vorteile voll ausspielen kann -bei den japanischen Vorreitern waren schon 1964 alle Achsen angetrieben-, hartnäckig eine Art getarnte Form von lokbespanntem Zug, nämlich der sogenannte Triebkopfzug, bei dem ein oder zwei im Design dem Zug angeglichene und betrieblich nicht von ihm trennbare Lokomotiven in den Zugverband eingegliedert sind. Die ersten ICE und die aktuellen TGV haben einen Triebkopf an jedem Ende, die zweite Generation ICE nur einen (ist dafür aber auch einzeln fahrend nur halb so lang). Bei den frühen TGV kam zu den Triebköpfen noch je ein Triebdrehgestell im ersten Wagen (konzeptuell ähnlich den »Booster«-Dampftriebdrehgestellen mancher amerikanischer Güterzug-Dampfloks, siehe auch Abbildung). Der britische APT verdankte seine Erfolglosigkeit wohl auch der Tatsache, dass seine beiden Trieb-»Köpfe« in der Mitte des Zuges angeordnet waren und diesen in zwei Hälften teilten, von denen jede eigenes Personal brauchte.

Die Entwicklung zu Triebzügen im Personenverkehr scheint aber unaufhaltsam; die letzten ICE sind allesamt welche, die nächsten TGV werden sich vermutlich auch in die Richtung entwickeln, und im deutschen Nahverkehr halten sich eigentlich nur die Doppelstockzüge als lokbespannt, was aber auch daran liegt, dass man in Doppelstocktriebzügen die Antriebstechnik nicht mehr aufs Dach oder unter den Boden verlegen kann und daher kaum einen Platzvorteil gegenüber Zügen mit Lok hat.

In gewissen Nischen halten sich die »normalen« Züge aber hartnäckig. Der Stab über den lokbespannten InterCitys ist beispielsweise noch lange nicht gebrochen. Den Nachteil, dass der Fahrtrichtungswechsel Rangieren erfordert, hat man weitgehend aus der Welt geschafft, indem alle modernen Lokomotiven fernsteuerbar sind und es spezielle Steuerwagen gibt, mit denen man sie vom anderen Zugende her bedienen kann. Damit gibt es heute fast keine Personenzüge mehr, die keine Wendezüge sind. Auch sonst hat sich vieles getan - damit wird sich das Prellblog in zwei Wochen auseinandersetzen.

Bild: 1922 Locomotive Cyclopedia, über Matthew Brown bei Wikimedia Commons (Details und Rechtefreigabe)

31: Anziehung und Abstoßung

In München wird nicht erst seit gestern darum geschachtert, wie denn der Transrapid, den sich der eine oder andere da wünscht, finanziert werden soll. Ich will gar nicht über Für und Wider dieses Bauprojekts und die ganzen komplizierten Modalitäten sprechen, sondern dem Thema dieses Blogs gemäß über das nicht ganz einfache Verhältnis zwischen Transrapid und Eisenbahn.

Als die konkrete, staatliche geförderte Forschung an Magnetschwebebahnen in Deutschland begann, fuhren seit etwa fünf Jahren planmäßige Züge in Japan mit 200 km/h, aber das war schon ziemlich das Ende der Fahnenstange. Es war nicht klar, ob deutlich höhere Geschwindigkeiten auf Schienen überhaupt mit verhältnismäßigem Aufwand beherrschbar sind, das System schien ganz oder nahezu ausgereizt.

Insofern war es nicht nur naheliegend, sondern fast zwingend, sich für den schnellen Landverkehr nach technisch ganz anderen Lösungen umzusehen. Man kam im Laufe der Arbeiten dann auf eine Magnetschwebebahn, die von computergesteuerten Magneten schwebend über einem Fahrbalken gehalten und von einem in diesem Balken installierten Linearmotor vorangetrieben wird. Man könnte mit einem solchen Zug prinzipiell senkrecht die Wand hochfahren oder dreifache Schallgeschwindigkeit erreichen; das Prinzip ist geradezu berauschend.

Nur veränderte sich in der Zwischenzeit auch die technische Landschaft bei der Eisenbahn. Die sogenannte Lauftechnik, das heißt, Räder, Achswellen, Drehgestelle, Federungen und so weiter, stellte sich als immens ausbaufähig heraus. Heutzutage beherrscht man Geschwindigkeiten jenseits der 500 km/h auf der Schiene, was die immer neuen Rekorde eindrucksvoll belegen. Zuletzt tastete sich der TGV so weit vor, dass 600 km/h in greifbarer Reichweite liegen. Das Geschwindigkeitsargument kann die Magnetschwebebahn nicht mehr absolut vorbringen.

Natürlich gibt es auch anderswo Unterschiede. Das Beschleunigungsvermögen von Eisenbahnen ist durch die Reibung zwischen Rad und Schiene begrenzt. Der Lärm ist ein ganz anderer, der Fahrkomfort steht auch zur Debatte; und es bleibt über allem die Frage, wie es mit den einmaligen und den laufenden Kosten aussieht.

Die Entwicklung der modernen elektrischen Antriebstechnik mit computergesteuerten, von Leistungselektronik gespeisten Drehstrommotoren hat dabei ganz erstaunliche Beschleunigungswerte auch unter widrigen Bedingungen ermöglicht, der Fahrkomfort profitiert von modernen Luftfederungen und einer hochgezüchteten Gleisbau- und -unterhaltungstechnik, die eine buchstäblich millimetergenaue Lage der Gleise sicherstellt. Der Lärm bleibt ein Problem, allerdings stellen die rumpeligen alten Güterzüge da jeden Hochgeschwindigkeitszug spielend in den Schatten. Was die Kosten angeht, gibt es keine überwältigenden Hinweise darauf, dass der Streckenbau oder der Energieverbrauch bei Magnetschwebebahnen nachhaltig günstiger ausfallen dürften.

Bleibt das Netzargument: Nahezu jede Hochgeschwindigkeits-Eisenbahnstrecke verbessert das bestehende Netz, weil sie auch für Züge, die nicht ihren ganzen Weg auf ihr zurücklegen, die Fahrzeit verkürzt, und Trassen für Güterzüge freimacht, sofern sie nicht selbst nachts für den Güterverkehr genutzt werden kann. Der Transrapid muss, wenn er irgendwo gebaut wird, für diese Punkt-zu-Punkt-Verbindung überwältigende Vorteile zeigen, die unter anderem groß genug sind, um den Komfortverlust durch ein oder zwei zusätzliche Umstiege auszugleichen. Mit dem Aufholen der Eisenbahn in allen Bereichen ist es aber schwierig geworden, diese revolutionären Vorteile nachzuweisen. Nicht umsonst ist die Magnetschwebebahn nach ernsthaften Untersuchungen und Planungen weder für die Strecke Hamburg-Berlin noch für die Strecke Frankfurt-Köln realisiert worden.

Bild: Hugh Sanders (hues06) bei Flickr (Details und Lizenz)

26: Ohne Helm und ohne Gurt

Viele Verkehrsmittel, mit denen man heute unterwegs sein kann, kennen die Gurtpflicht. Im Auto ist sie (zunächst in Westdeutschland) 1976 eingeführt worden und wird durchaus durchgesetzt. In der Luftfahrt und in Fernreisebussen soll man den Gurt anlegen, auch wenn dies meist nicht ernsthaft kontrolliert wird.

Warum fahren wir also nicht mit Gurt Bahn?

Es gibt dazu zwei Argumentationsstränge.

Der erste hat mit der Eigenart des Fahrzeugs zu tun. Der Gurt im Auto dient dazu, den Körper des Fahrgasts mit der Struktur des Fahrzeugs zu verbinden, so dass bei einer rapiden Verzögerung, wie sie bei einem Aufprall auftritt, dieser sich nicht im Fahrzeug weiter mit der Ausgangsgeschwindigkeit nach vorne bewegt und auf das Armaturenbrett, gegen die Vordersitze oder durch die Frontscheibe schlägt. Das leuchtet ein, weil dieser Aufprall gegen das Fahrzeuginnere eine der Hauptursachen von Verletzungen und Todesfällen bei Autounfällen ist.

In der Eisenbahn sieht das Ganze etwas anders aus, da die Fahrzeuge um Größenordnungen länger sind. Verletzungen und Todesfälle in der Bahn kommen weniger durch das Vorgeschleudertwerden zu Stande, sondern durch Zerquetschen, wenn der Zug beim Aufprall zusammengeschoben wird - die Verzögerung verteilt sich deutlich anders. Auch die einschlägigen Sicherheitsvorschriften beziehen dies ein: So sind deformierbare Elemente und Knautschzonen, wie man sie von Autos kennt, seit kurzem auch für Lokomotiven und Triebwagen zunehmend Standard. (Die Eisenbahn lernt durchaus vom Straßenverkehr - Fernlicht haben Züge auch noch nicht lange.)

Für die Leute ganz vorn im Zug, sprich die Lokführer, gehört es sogar zum Sicherheitskonzept, nicht angeschnallt zu sein, denn die Sicherheitskonzepte gehen normalerweise davon aus, dass die Person im Führerstand noch vor dem Zusammenstoß aufspringen und sich in Sicherheit bringen kann. Dies ist einer der Gründe dafür, warum der Überlebensraum, der bei modernsten Lokomotiven technisch gesichert ist, hinter dem Führersitz liegt, und warum es bei Triebzügen verboten ist, die Führerraumtür mit Gepäck zu verstellen: Es ist weiterhin die Devise für Lokführer, vor einem Aufprall nach hinten zu rennen und sich flach auf den Boden zu legen.

Trotzdem könnten Gurte, zum Beispiel für die Fahrgäste im ersten Wagen, etwas bringen. Aber hier greift die zweite Argumentation. Sie hat mit etwas zu tun, was man makaber mit »Letalitätsökonomie« oder »Unglückswirtschaft« umschreiben könnte. Es ist derzeit mehr als dreißigmal so wahrscheinlich, beim Zurücklegen eines Kilometers im Straßenverkehr umzukommen als beim Zurücklegen eines Kilometers auf der Schiene. Das Verletzungsrisiko ist sogar mehr als siebzigmal höher. Und das beim gegenwärtigen Stand, ohne Gurt.

Würde man nun Gurte einführen, könnte dies die Spanne noch erhöhen. Aber sicherlich führte eine Gurtpflicht dazu, dass viele Fahrgäste von der Bahn auf andere Verkehrsträger wechselten - und dies wahrscheinlich in erster Linie auf das Auto. Die Gesamtzahl von Verletzten und Toten wüchse also, wenn Gurte nicht etwa dreißigmal so viele Menschen vor dem Unfalltod und mehr als siebzigmal so viele vor einer Unfallverletzung retteten als wegen ihnen auf das Auto ausweichen. (Eine ähnliche Argumentation gibt es für die Helmpflicht für Fahrradfahrer, die nach Aussagen der Fahrradlobby die Gesamtzahl der Verletzten und Toten im Verkehr steigern könnte, da viele dann einfach nicht mehr Fahrrad führen, sondern gefährlichere Verkehrsmittel nutzten.)

Derzeit gibt es keinerlei Anhaltspunkte dafür, dass Gurte im Zug auch nur annähernd dieses Kriterium erfüllen könnten. Daher spricht außer schlecht informierten Journalisten auch niemand mehr von Gurtpflicht im Zug; und selbst in der Presse ist es still um das Thema geworden.

Nebenbei: Viele, wenn nicht die meisten Unfallopfer im Eisenbahnverkehr sitzen in Autos. Und die allerwenigsten Fahrzeuge, die auf Bahnübergängen von Zügen »erfasst« werden, stehen dort ohne grobe Fahrlässigkeit des Fahrers.

Bild: »aussiegall« bei Flickr (Details und Lizenz)

23: Wellenreiter

Im Prellblog 14 ging es darum, wie das bei der Eisenbahn so ist mit den Rädern, und ich hatte versprochen, irgendwann auch über eine Erscheinung namens Sinuslauf zu reden. Heute soll das passieren.

Um noch einmal kurz zu rekapitulieren: Bei einem normalen Eisenbahnfahrzeug bilden je zwei Räder und die sie verbindende Achswelle eine feste Einheit, einen Radsatz. Damit dieser nicht entgleist, hat er überstehende Spurkränze. Ganz vereinfach läuft also die Kante, wo Spurkranz und Radreifen zusammenstoßen, auf der Innenkante des Schienenkopfs, der Fahrkante.

Nun muss aber der Abstand zwischen den Spurkränzen, die Spurweite, ein wenig geringer sein als der zwischen den Fahrkanten, damit sich die Räder nicht zwischen den Schienen verklemmen können. Diese Differenz, das Spurspiel, beträgt je nach Bahnsystem zwischen einigen Millimetern und über einem Zentimeter.

Damit ergibt sich, dass ein Radsatz auf dem Schienenpaar, sofern die Radreifen zylindrisch und die Schienen horizontal sind, in gewissen Grenzen schräg zu den Schienen rollen kann, nämlich solange bis ein Spurkranz anstößt. In der Geraden heißt dies ein ständiges Zickzack mit wechselseitig anlaufenden Rädern, in der Kurve, dass ein Spurkranz fast während des gesamten Durchfahrens des Bogens an einer Schiene schleift.

Insgesamt ist dies nicht sehr befriedigend, schon des Lärms wegen, vom Verschleiß ganz zu schweigen; auch können bei höheren Geschwindigkeiten anlaufende Spurkränze bei genügend seitlichem Druck an der Schienenflanke hochklettern und entgleisen. In der Realität sind daher die Radreifen eben nicht zylindrisch, sondern konisch. Verschiebt sich ein Radsatz seitlich, läuft dadurch ein Rad auf einem größeren Umfang als das andere und eilt voraus; dadurch »lenkt« der Radsatz wieder von der Schiene, an die er anlaufen würde, weg. Insgesamt kommt eine Schwingung der Radsatzmitte um die Gleismitte zustande, die die Form einer Sinuskurve hat; daher der Name Sinuslauf. Idealerweise pendelt der Radsatz dabei im Spurkanal hin und her, ohne mit den Spurkränzen anzulaufen, und wird dabei durch die Gleitreibung bei der Seitenverschiebung gedämpft, bis er gleichmäßig geradeaus läuft. Die Wellenlänge dieser Schwingungen ergibt sich nach der 1883 aufgestellten Klingelschen Formel aus dem Kegelwinkel der Radreifen, den Radien und dem Spurmaß, kann aber auch durch die Aufhängung der Radsätze, die Drehgestellbauweise und Ähnliches beeinflusst werden. Bei hohen Geschwindigkeiten müssen all diese technischen Einflüsse so koordiniert sein, dass sich ein Radsatz nicht bis zur Entgleisung aufschaukeln kann, unter anderem deswegen, weil ab etwa 140 km/h Fahrgeschwindigkeit die Reibungskräfte eines Radsatzes nicht mehr allein zur Dämpfung ausreichen.

Es wird aber noch fitzeliger: Die Radreifen sind nicht nur einfach gerade konisch, sondern haben ein spezielles Profil; außerdem sind die Schienen im Winkel 1:40 nach innen geneigt. Wenn das nicht so wäre, würden die Räder bei ihrer Schwingungsbewegung stets auf derselben Linie auf den Schienen laufen, und das wäre immer noch kein sehr gutes Verschleißverhalten. So aber verlagern sich beim Sinuslauf auch die Auflagepunkte, um das Material zu schonen. Eine Messgröße mit dem schönen Namen »Äquivalente Konizität« gibt wieder, welchem Kegelwinkel im vereinfachten Modell eine bestimmte Situation entspricht, und gehört zu den Parametern, die zum Beispiel bei Hochgeschwindigkeitsstrecken ständig überwacht werden müssen. Man sieht also: Das Zusammenspiel zwischen Fahrzeug und Schiene ist eine komplexe Sache; es reicht nicht, dass das eine auf das andere passt.

Falls doch einmal ein Spurkranz anläuft, ist dieser heute übrigens meistens geschmiert: Es gibt Vorrichtungen, um die Räder oder die Schienenflanken vom Fahrzeug aus, oder bei engen Kurven sogar von der Strecke aus, mit Schmierstoffen zu besprühen. Besonders bei Straßenbahnen, wo noch viel mit zylindrischen Radreifen und daher gänzlich ohne Sinuslauf gefahren wird, ist dies sinnvoll.

Bild: OZinOH bei Flickr (Details und Lizenz)

17: Put the Hebel on the Table

Im Zusammenhang mit den Streiks der letzten Tage und den exorbitant scheinenden Lohnforderungen der Gewerkschaft der Lokführer befassen sich auch Presse und interessierte Laien näher mit diesem Beruf. »Was macht so jemand eigentlich?« ist die erste Frage; die zweite fragt interessanterweise gerne danach, wie er sich mit dem der Verkehrspilotin vergleichen lasse.
Auf den ersten Blick scheint der Führerstand eines modernen Triebfahrzeugs sehr simpel. Ähnlich wie in der Luftfahrt ist man zum »Glascockpit« mit mehreren, inzwischen sogar farbigen, Multifunktionsanzeigen übergegangen; die letzten verbliebenen Rundinstrumente sind oft die Manometer, passend zur Sicherheitslogik der Eisenbahn, die vorsieht, dass das Druckluftbremssystem immer und unter allen Umständen funktionieren muss, auch wenn sonst alles ausfällt.
Zu bedienen gibt es recht wenig, es ist schon viel, wenn es für Fahren und Bremsen noch getrennte Schalter gibt: Oft ist das mittlerweile in einem einzigen Schalter zusammengefasst. Motorenregelung und Bremsmanagement erledigt der Computer, zum Anfahren legt man also den Hebel auf den Tisch und der Zug zieht davon. Moderne Lokomotiven erreichen übrigens ohne Anhängelast Beschleunigungswerte, bei denen Hinsetzen dringend geboten ist.
Schwieriger ist es da schon zu bremsen, was als die wahre Kunst gilt. So ein Zug hat im Bahnhof an seiner entsprechenden Haltetafel zum Stehen zu kommen, damit auch an allen Türen der Bahnsteig ist und die Abschnittsbuchstaben ihren Sinn haben. Je nach Zuglänge mag es mehrere Tafeln geben, und vielleicht hält der Zug ja auch nicht an jedem Bahnhof. Das führt direkt zum Kern der Arbeit des Lokführers: Nicht nur einfach einen Zug fahren, sondern ihn nach Fahrplan fahren, denn kein Zug darf ohne Fahrplan verkehren. Daher ist auch der Platz in der Mitte des Fahrtischs leer, weil dort jede Menge Literatur zu liegen kommen kann, Hefte, aus denen genau zu entnehmen ist, wie auf der Strecke gefahren werden darf und muss, wie das Fahrzeug gefahren werden darf und muss, wann dieser Zug wo wie lange hält, welche außerplanmäßigen Langsamfahrstellen es gibt und so weiter. Große Teile dieser Informationen werden zwar schon per Monitor geliefert, aber eben noch nicht alle und nicht immer.
Das führt zur wichtigsten Aufgabe, der Sicherheit. Wer einen Zug fährt, ist für seinen korrekten und sicheren Betrieb verantwortlich. Viele wissen, dass man bei der Eisenbahn zweimal pro Minute einen Knopf drücken oder ein Pedal kurz loslassen muss, weil sonst der Zug automatisch gebremst wird. Das ist aber längst nicht alles. Die Triebfahrzeugführerin muss die Signale beachten, automatische Zugbeeinflussungen quittieren, Befehle der Fahrdienstleitung ausführen (aber nur genau dann, wenn sie formgerecht erteilt wurden und nichts entgegensteht) und vieles mehr. Gegebenenfalls, wenn das kein anderes Personal tut, hat sie sich um das sichere Schließen und Freimachen der Türen zu kümmern, vor Schichtbeginn die Bremsen zu prüfen, Störungen zu beheben, Ansagen über die Bordlautsprecher zu machen und vieles andere mehr. Im Gegensatz zum Flugzeugführer muss sie außerdem damit rechnen, dass in ihrem Berufsleben statistisch mindestens einmal ein Selbstmörder vor ihr Fahrzeug springt.

Bild: Keystone 1923, über Library of Congress und Wikimedia Commons (Details und Rechtefreigabe)

14: Sätze über Räder

Dass Züge auf Rädern fahren, ist allen klar. Dass sie das anders tun als beispielsweise Autos, ist kein Allgemeinwissen und erklärt eine Vielfalt seltener bis bizarrer Fachvokabeln.
Züge haben grundsätzlich keine Achsen im technischen Sinne, auch wenn man so redet. Eine Achse ist ein feststehendes Bauteil, um das sich ein Rad dreht. Bei der Eisenbahn dreht sich dieses Bauteil jedoch mit. Die Radscheiben sind auf es aufgepresst, und darum ist es keine Achse, sondern eine Welle: Eine Achswelle. Die nahezu untrennbare Einheit aus Rädern und verbindender Achswelle wird Radsatz genannt, und man hörte vergangene Woche, dass es wegen der gestiegenen Stahlnachfrage schwierig geworden ist, neue zu bekommen. Daneben gehören zu einem Radsatz oft noch (meist zwei) Bremsscheiben sowie gegebenenfalls ein Antriebszahnrad.
Gelagert wird er in Achslagern, heutzutage praktisch ausschließlich Rollenlager, die sich außerhalb oder innerhalb der Räder befinden können. Bei Güterwagen ist der Lagerabstand international genormt, so dass man verschiedenste Radsätze unter verschiedensten Wagen einsetzen kann. Natürlich geht das bei scheibengebremsten Schnellgüterwagen nicht mehr so gut, aber die sind auch eher selten. Wenn man einen Radsatz ausbaut, kann man, je nachdem was man vorhat, dafür die Lagerschalen öffnen oder die Lager mitsamt der Achswelle abschrauben.
Auf die Radscheiben aufgeschrumpft sind die Radreifen, es sei denn, es handelt sich um Monoblocräder, die in einem Stück geschmiedet sind. Stahl auf Stahl hält zwar viel aus, aber mit zunehmender Abnutzung werden die Reifen unrund und müssen irgendwann wieder rund werden. Dazu wird Stahl auf speziellen Radsatzdrehbänken heruntergefräst. Gemäß der Maxime, Radsätze möglichst nie auszubauen, sind diese Geräte heute meist sogenannte Unterflurdrehbänke, die den Radsatz direkt am Zug bearbeiten. Natürlich kann man das nicht unbegrenzt oft machen. Dass die Räder jedes Mal ein bisschen kleiner werden, ist mit Grund dafür, warum Radumdrehungszähler nicht zur präzisen Zugortung verwendet werden können, und Luftfederung mit Niveauausgleich eine gute Idee ist.

Es fragt sich natürlich, wie es ein Zug überhaupt schafft, mit starren Achswellen ohne Differenzialgetriebe durch Gleisbögen zu fahren. Hierauf gibt es keine wirklich einfache Antwort, aber die spezielle (mehr oder minder konische) Form der Radreifen, das Profil der Schienenköpfe und die genormte Innenneigung der Schienen spielen dabei eine Rolle. Einfach gesagt stellen sich die Radsätze in Kurven so ein, dass das Außenrad auf einem größeren Umfang läuft als das Innenrad.
Was dabei noch hilft, ist, dass es heute nicht mehr viele Eisenbahnfahrzeuge mit starr montierten Einzelachsen gibt, sondern diese grundsätzlich gruppenweise in Drehgestellen angeordnet sind, sozusagen kleinen Wägelchen, die sich um einen Zapfen drehen. Nahezu alle Schienenfahrzeuge laufen auf zweiachsigen Drehgestellen. Dreiachsige Gestelle sind unter anderem bei schweren Lokomotiven noch im Einsatz, aber unbeliebt, da sie die Gleise stark abnutzen.

Keine Regel ohne Ausnahme: Es gibt auch Schienenfahrzeuge mit sogenannten Losrädern, die wirkliche Achsen oder sogar Einzelradaufhängungen, auf jeden Fall aber keine Achswellen haben, und bei denen sich dann auch die zwei Räder eines Radpaars unterschiedlich schnell drehen können. Paradoxerweise führen diese Losradsätze ohne weitere Maßnahmen zu mehr Verschleiß als starre Radsätze und brauchen komplizierte mechanische oder elektronische aktive Lenksysteme, die sie in den Kurven nachführen. Das hat mit einem Phänomen namens Sinuslauf zu tun, das zweifelsohne eine eigene Kolumne verdient hat (siehe Prellblog 23).

Bild: Goran Zec bei Flickr (Details und Lizenz)

8: Was zieht

»Zug« bedeutet, dass etwas gezogen wird. Bei einem Regionalexpress vielleicht nur sechs Wagen, bei einem Güterzug gerne mehr als dreißig, im Ausland zuweilen über hundert. Aber was zieht da eigentlich?
Von den angetriebenen Radsätzen (zur Terminologie siehe Prellblog 14) kommen die Zugkräfte über Drehzapfen oder Zug- und Druckstangen auf den Rahmen der Lokomotive, die wie jedes Fahrzeug darauf genormt ist, die Maximalzugkräfte übertragen zu können. An jedem Ende ist ein gefederter Zughaken und eine Zugöse montiert, und zum Kuppeln wird eine Öse über einen Haken gehängt.
Züge müssen aber auch geschoben werden können. Deswegen kann jedes Fahrzeug auch Druckkräfte vertragen und hat gefederte Puffer, die immer eng anliegen müssen, da sonst beim Anfahren und Bremsen die Wagen gegeneinander prallten, was für alle Beteiligten unangenehm wäre. Daher hängen die Zugösen an Schraubenspindeln, die beim Kuppeln gespannt werden. Haken und Puffer ergeben zusammen eine elastische, straffe Verbindung. Damit es, wenn die Puffer sich gegeneinander verschieben, nicht quietscht, sind sie eingefettet, und bei Eisenbahnausstellungen werden sie abgedeckt, damit sich Schaulustige keine Flecken holen.
Das System hat den Vorteil, dass es sicher und unkompliziert ist. Kuppeln ist allerdings zeitraubendes Geschraube, und man kann die Zugösen nur so stark ausführen, dass sie der Durchschnittsrangierer noch anheben kann. Das begrenzt die Zuglast und das Maximalgewicht eines Zuges. Außerdem muss man vor dem Kuppeln so rangieren, dass die Puffer anliegen, und das braucht Fingerspitzengefühl.
Nordamerika macht wie immer alles anders: Es gab dort nie Außenpuffer, sondern einen Mittelpuffer, anfangs mit einem Schlitz und einem Loch, so dass man Wagen mit einer Öse und Splinten kuppeln konnte. Für Rangierer war das derart gefährlich, dass 1888 gesetzlich eine Kupplungsklaue eingeführt wurde, die beim Auffahren einrastet. Da sie kein Rangierer heben muss, kann man riesige Zugklauen verwenden, fünf Kilometer lange Kohlenzüge fahren und den Autos zuwinken, die eine halbe Stunde lang vor den Bahnübergängen warten. Gefühl beim Rangieren braucht man auch weniger.
Entsprechend hat sich auch der Rest der Welt nach und nach auf solche Automatikkupplungen umgestellt, bis auf Europa, wo es einfach zu viele Bahnverwaltungen und zuwenig Interesse an langen Zügen gab. Technisch waren die Umstellungspläne zwar bereits ausgearbeitet, aber wirklich gemacht hat man es nie. Geschadet hätte es bestimmt nicht.

Es gibt inzwischen in jeder Lebenslage zuverlässige vollautomatische Kupplungen, die auch gleich die Bremsluftleitungen, die Stromversorgung und die Datenkabel mitverbinden, und die man übergangsweise zusammen mit dem alten System montieren kann. Man kann allerdings nicht damit rechnen, dass in Europa bald die Haken und Ösen abgeschafft werden - es kostet schon über eine halbe Milliarde Euro, bei den Schweizer Bundesbahnen alle Bremsbeläge auszutauschen; man kann abschätzen, wie teuer es wäre, an einer Million europäischer Güterwagen elektromechanische Kupplungen zu montieren.

Bild: Arnold Reinhold bei Wikipedia Commons (vollständiges Foto, Details und Lizenz)

7: Schräglage

Geht man mit schweren Schienen, Schwellen und Schotter großzügig um, kann man auf malerisch gewundenen alten Eisenbahnstrecken schneller fahren als ursprünglich vorgesehen. Nur würde das die Fahrgäste in Kurven stärker beuteln als gut ist. Der aus gutem Grund gesetzlich vorgeschriebene Fahrkomfort begrenzt das Tempo noch vor der Streckenführung.
Die Idee, trotzdem schneller zu fahren, indem man den Zug in den Kurven nach innen neigt, was die Querkräfte kompensiert, kennt man seit mindestens 1938, und es gibt unzählige technische Realisierungen. Leider ist die Geschichte der Neigetechnik weitenteils eine Geschichte von Fehlschlägen gewesen. Ausfälle und Fehlkonstruktionen begleiten sie von den 1960ern bis heute und von Großbritannien bis Neuseeland. Die Bundesbahn kämpfte mit erfolglosen Prototypen; die heute von der DB eingesetzten gut 260 Nahverkehrs-Neigezüge und die 19 neigefähigen Diesel-ICE hatten ausnahmslos alle Probleme, von kaputten Schlingerdämpfern bis zu bruchanfälligen Radsatzwellen. (Die 71 elektrischen Neige-ICE tun glücklicherweise, was sie sollen.)

Auch wenn sie laufen: Die Züge sind teuer in Erwerb und Wartung, wie auch der schwerere Oberbau und die technische Absicherung des Überschreitens der regulären Streckenhöchstgeschwindigkeit. Aber etwas muss es bringen, wenn man sich dies auf mittlerweile über 2000 Streckenkilometern leistet und kräftig weitere Ausbauten plant. In der Tat spart man sich einiges an Fahrzeit, vor allem, da man nicht nur in Kurven selber schneller fährt, sondern auch das Herunterbremsen und Beschleunigen drumherum verkürzt. Auf 390 Kilometern zwischen Nürnberg und Dresden beziffert man die Einsparung auf 40 Minuten (13%). Das ist allerdings ein Traumwert; die einstmalige Euphorie, flächendeckend 30% herausholen zu können, ist mittlerweile verklungen. Oft bringt die Neigung nur ein paar Minuten. Außerdem sind alle bisher gebauten Neigezüge aus technischen Gründen hochflurig, was die Fahrzeitkürzung durch ebenerdigen Einstieg verbaut (siehe Prellblog 5: Rein, raus, runter, rauf).

Könnte man mit mehr Neigung den Eisenbahnverkehr nun effektiver fördern als mit teuren Streckenbauten und Ähnlichem?
Neubaustrecken haben gegenüber Neigetechnik den Vorteil, dass sie neue Kapazitäten schaffen - auch für Güterzüge. Neigezüge fressen schlimmstenfalls sogar Kapazitäten auf, was weitere Ausbauten nötig macht. Außerdem sind die Geschwindigkeiten auf Neubaustrecken doch sehr viel höher (250-300 km/h statt 160-200 km/h) und die Neutrassierung macht die Fahrstrecke kürzer.
Neigetechnik hat ihre Domäne dort, wo die Strecken kurvig und verhältnismäßig wenig befahren sind. Unschlagbar ist ihr Kosten-Nutzen-Verhältnis, wo sie bewirkt, dass Anschlüsse einen Takt früher sicher erreicht werden, und dadurch Netzeffekte entfaltet. Und dafür können Minuten entscheidend sein.

Dies ist der zweite Artikel einer unregelmäßigen Serie im Ressort »Hochgeschwindigkeit« zu den Rahmenbedingungen des Schnellverkehrs in Deutschland.

Bild: Photocapy bei Flickr (vollständiges Foto, Details und Lizenz)

5: Rein, raus, runter, rauf

Wer weiß, welchen Akt es bedeuten kann, in alte Nahverkehrswagen zu klettern, kann sich ausmalen, wie es zuging, bevor der Bahnsteig erfunden wurde. Und obwohl das über hundert Jahre zurückliegt, hat allein die DB im vergangenen Monat vierzehn neue Bahnsteigkanten fertiggestellt.
Nötig ist das, weil die neuen höher sind als die meisten alten Kanten. Internationale Standardhöhe ist heute 76 cm über Schienenoberkante. Im Regionalverkehr sind 55 cm üblich. Ältere S-Bahnen haben 96 cm. Die Unterschiede führen dazu, dass viele Bahnhöfe Bahnsteigkanten unterschiedlicher Höhe haben. Warum?
Es soll zwischen Wagenboden und Bahnsteig möglichst keine Stufe geben. Das hat viele Vorteile, nicht nur für Rollstühle, Kinderwagen, Rollenkoffer etc.; jedes Ein- und Aussteigen beschleunigt sich erheblich. Sind alle Halte stufenfrei, kann sich die Fahrzeit ceteris paribus um zehn Prozent verkürzen. (Nebenbei verwandeln sich Gruppen von Fahrradtouristen von einer Landplage in beliebte Fahrgäste.)
Früher musste man dafür die Bahnsteige auf die Höhe des Wagenbodens konventioneller Fahrzeuge hochbauen: Der alte S-Bahn-Standard. Leider kann man an solchen Bahnsteigen nicht mit Güterzügen vorbeifahren - entweder die Ladung oder die Kantensteine würden das nicht überstehen. Also die Begrenzung auf 76 cm. Fernverkehrszüge haben weiter den hohen Boden (unter anderem wegen Aussicht und Fahrkomfort), und so muss man auch in die neuesten ICE hinaufsteigen.
Es gibt mittlerweile aber Fahrzeuge, bei denen die Eingangsschwelle tiefer liegt, also auf genau 76 cm oder gar 55 cm. Dazu wird der Wagenboden teilweise oder komplett tiefer (»niederflurig«) gebaut. Beides ist technisch nicht ohne.
Will man noch tiefer, muss man damit zurechtkommen, dass ein Schienenfahrzeug Achswellen hat (zur Terminologie siehe Prellblog 14). Die sind nun einmal auf halber Höhe der Räder, und unter ihnen durchbauen kann man den Fußboden schlecht. Es gibt Kunstgriffe: Zum Beispiel sogenannte Portalachsen, wo die Räder über Getriebe mit der Achswelle verbunden sind. Diese kann man dadurch tiefer legen, so dass man bis auf straßenbahntaugliche Einstiegshöhen um die 30 cm herunterkommt. Die Antriebstechnik verlegt man weitgehend aufs Dach.
Abgefahren wird es, wenn man die Achswelle ganz weglässt und Einzelräder benutzt. Treibt man die dann über Motoren an, die nicht unter dem Fußboden, sondern senkrecht in der Wand eingebaut sind, kann man so weit herunterkommen wie bei den »Ultra-Low-Floor«-Zügen der Wiener Straßenbahn, wo der Einstieg nur noch 18 cm hoch liegt (Weltrekord). Leider muss man erheblichen elektronischen Aufwand betreiben, damit die Radpaare sich so benehmen, als gebe es eine Achse, weil ansonsten die Schienen und Räder ruiniert werden.

Auch wenn eine handelsübliche Bordsteinkante dann reicht: Einen Bahnsteig braucht man immer.

Bild: Eigene Aufnahme

3: Auf Schienen und mit Strom aus der Leitung

Seit 1881 die erste elektrische Bahn der Welt durch Berlin-Lichterfelde fuhr, hat man über dem kompletten Straßenbahnnetz und gut dem halben Eisenbahnnetz Deutschlands Oberleitungen aufgehängt oder Stromschienen daneben verlegt. Das sind mehr als 22.000 Kilometer Strecke, große Teile davon zweigleisig. Und es geht weiter: Man elektrifiziert derzeit die Strecke Hamburg-Lübeck-Travemünde, was inklusive kleinerer Ausbaumaßnahmen 165 Millionen Euro kostet, knapp zwei Millionen pro Kilometer. Am 22. März sind die Mittel aufgestockt worden, mit denen einmal die gut 270 noch stromlosen Kilometer des Streckenzuges Nürnberg-Dresden verdrahtet werden sollen. (Dass Deutschland einmal vollständig elektrisch wird wie die Schweiz, ist allerdings nicht zu erwarten. Dort waren Kohlemangel und billige Wasserkraft ausschlaggebend.)
Fahrleitungen sind nur die Spitze des Eisbergs. Weil Bahnen hierzulande nicht mit Netzstrom, sondern mit niederfrequentem Wechselstrom oder Gleichstrom fahren, braucht man Umrichter- oder Gleichrichterwerke. Für Fernbahnen wird der Strom über ein Hochspannungsnetz (mit eigenen Schaltzentralen) verteilt, und durch kleinere Umspannwerke abschnittsweise in die Fahrleitungen eingespeist. Die verschiedenen Metallseile, aus denen so eine Oberleitung besteht, wollen straff gespannt, regelmäßig erneuert und auf korrekte Lage überprüft werden.

- In Nordamerika war nie mehr als ein Prozent des Fernbahnnetzes elektrifiziert, und von den vielen zehntausend Kilometern elektrischer Straßenbahn waren 1940 drei Viertel schon wieder verschwunden. Heute gibt es nur noch eine nennenswerte elektrifizierte Fernstrecke (Boston-Washington). Es geht also auch ohne Strom. Wozu dann die Mühe?
Es gibt mehrere Gründe: Elektrisch fahren ist umweltschonender, weil man Strom mit weniger Emissionen erzeugen und verteilen kann, als Diesellokomotiven das mit Bordmitteln schaffen. Das war allerdings früher kein Thema; Strom ist vor allem billiger und erlaubt mehr Leistung.
Billiger, weil eine Kilowattstunde Strom billiger ist als eine Kilowattstunde Dieselöl, aber auch, weil moderne Bahnen beim Bremsen aufgezehrte Bewegungsenergie wieder ins Netz zurückleiten können. Vor allem Elektrotriebzüge, bei denen viele Achsen angetrieben sind, sind darin gut. Mit dem Strom, den eine S-Bahn beim Anhalten abgibt, kann anderswo eine andere anfahren.
Mehr Leistung ist möglich, weil Elektroantriebe mehr Leistung auf kleinerem Raum bringen als Dieselmotoren und auch bei kleinen Drehzahlen die volle Zugkraft liefern. Man spart sich so das Hydrogetriebe oder den elektrischen Zwischenantrieb. Faustregel ist, dass eine Elektrolokomotive (Weltrekord 9,6 Megawatt) bei gleicher Baugröße etwa doppelt soviel leistet wie eine Diesellokomotive (Weltrekord unter 5 Megawatt). Das stört in Nordamerika wenig, wo man dann einfach mehr Lokomotiven vor, hinter und in den Zug setzt, aber dort kann man schwere Güterzüge ja auch oft mit dem Fahrrad überholen. Wo es um Geschwindigkeit geht, ist Dieselantrieb keine Option mehr, und der europäische Güterverkehr erreicht Geschwindigkeiten, von denen manche amerikanische Personenzüge träumen. Andererseits stört die Leitung beim doppelt hohen Beladen von Containerzügen (siehe Prellblog 15).

Nebenbei hat man mit elektrischem Antrieb keine Belüftungsprobleme in Tunnels und geschlossenen Räumen. Und man muss die Dachverglasung der Bahnhofshallen nicht mehr so oft putzen.

Der Titel dieses Eintrages ist übrigens die sinngemäße Antwort, die einmal jemand auf die Frage »Wie fährt denn dieser Zug nach Karlsruhe?« erhalten haben soll.

Bild: chelseagirl bei Flickr und Wikimedia Commons (Details und Lizenz)