Druckluftbahnen

Druckluftbahnen (compressed air oder pneumatic railways; chemins de fer à air comprimé, chemins de fer pneumatiques; ferrovie ad aria compressa), Bahnen, bei denen die für die Förderung der Züge aufzuwendende mechanische Arbeit durch Druckluft übertragen wird. Man unterscheidet:

a) D., bei denen die in einer Endstation erzeugte Druckluft auf den in einem entsprechend weiten Rohr laufenden und selbst den Kolben bildenden Wagen wirkt.

b) D., bei denen ein unter dem Wagenboden angebrachter, mit dem Wagen fest verbundener Kolben in einem im Gleis liegenden Rohr läuft, dem von einer Seite Druckluft zugeführt wird.

Bei den unter a und b genannten Bahnen kann, insbesondere wenn sie wagrecht verlaufen, auch auf einer Seite des Kolbens die Luft abgesaugt werden, so daß eine teilweise Luftleere entsteht.

Die als Kolben dienenden Organe solcher Bahnen stehen dann unter ähnlichen Druckverhältnissen wie die Kolben von Kondensationsdampfmaschinen. Bahnen beider Gattungen werden auch als pneumatische Bahnen bezeichnet.

c) D., bei denen die Druckluft in bestimmten Stationen in eigene Behälter, die am Wagen oder an einer besonderen Lokomotive angebracht sind, eingefüllt wird, um ähnlich wie Dampf in Zylindern für den Antrieb der Räder Verwendung zu finden.

D. nach der unter a genannten Bauart wurden erstmalig im Jahre 1863 in London zur Beförderung von Paketen benutzt, wobei gußeiserne Rohre von ¹/₂–1¹/₂ m Durchmesser verwendet wurden. Zur Beförderung von Personen haben sie versuchsweise Anwendung gefunden. Berühmt ist ein Versuch geworden, der im Jahre 1864 im Park des Krystallpalastes zu Sydenham-London von Rammel angestellt wurde. Es war dort ein Tunnel in Mauerwerk etwa 3 m hoch und 2∙75 m breit in einer Länge von 548 m hergestellt worden, der teilweise in scharfen Krümmungen lag und Steigungen bis zu 60% besaß. Der auf dem Tunnelgleis laufende Wagen faßte 30–35 Personen. An seiner hinteren Seite trug er ein Rahmenwerk, das den Tunnelquerschnitt nahezu und mit Hilfe eines dichten, bürstenartigen Ansatzes vollständig ausfüllte. Gegen diese Kolbenfläche von bedeutender Größe wirkte der durch ein Gebläse ausgeübte Luftdruck, nachdem der Wagen in den Tunnel eingefahren und dieser luftdicht abgeschlossen worden war; bei der Rückfahrt wurde die Luft vor dem Wagen ausgesaugt. Die Fahrt dauerte 50 Sekunden.

In der Folgezeit aufgetauchte Pläne für derartige D. kamen nicht zur Ausführung. Es seien erwähnt die Projekte zur Verbindung von Waterloo-Station mit Charing-Cross in London, sodann von Warren-Street und North-River in New York, endlich Vorschläge für schweizerische Alpenbahnen.

Für D. mit starken Steigungen, die nur zu Berg durch Luftdruck zu betreiben sind und deren Wagen zu Tal vermöge der Schwerkraftwirkung laufen, hat der schweizerische Nationalrat Seiler Kraftsammler in Form von mit atmosphärischer Luft gefüllten Gasbehältern mit Wasserabschluß und Beschwerungsgewichten in Vorschlag gebracht, die die ganze, zum Tunnelbetrieb erforderliche Luftmenge fassen müßten (Seilers Glocken).

Auf ähnlichen Grundgedanken beruhte der Entwurf einer D. auf die Jungfrau in der Schweiz von Dr.-Ing. Oberst Locher, nach dem zwei kreisrunde Tunnelröhren von je 3 m innerem Durchmesser nebeneinander in gerader oder schwach gekrümmter Linie mit einer Steigung von 70% von der Talsohle nach dem Gipfel des Berges geführt werden sollten. In jeder Röhre sollte ein zylindrischer, elektrisch beleuchteter Wagen von 20 m Länge mit 50 Sitzplätzen laufen, der an drei Laufschienen (zwei am Boden, eine am Scheitel) mittels Rollen geführt und als Kolben mit Labyrinthdichtung durch Luftdruck mit einer mittleren Geschwindigkeit von 7 m/Sek. befördert werden.

Mittels besonderer Bremseinrichtungen sollte das Anhalten des Wagens bewirkt werden. Beim Oberschreiten der normalen Geschwindigkeit sollte durch eine automatische Vorrichtung sofortiges Anhalten veranlaßt werden. Bei der geplanten Länge der Bahn von 6 km würde die Berg- wie die Talfahrt je 15 Minuten betragen. Der Betrieb sollte derart stattfinden, daß gleichzeitig ein Wagen aufwärts, der andere abwärts fährt (Heusinger v. Waldegg, Handbuch f. spez. Eisenbahntechnik, I. Bd., Kap. XVII).

Die Anordnung des Druckluftrohres unter dem Wagen nach obengenannter Bauart b kam nur bei einem Versuch in der Umgebung von Paris zur Ausführung. Dieser scheiterte daran, daß es sich als unmöglich erwies, den Spalt im Treibrohre, den die Verbindungsstange zwischen Wagen und Kolben erforderte, dicht zu bringen, trotzdem die als Abdichtung verwendete Lederklappe von einem eigenen Druckrad nach Passieren der Verbindungsstange niedergewalzt wurde.

Die Bauart c kam erstmalig beim Bau des Gotthardtunnels zur Verwertung. Es wurde dort eine gewöhnliche zweiachsige Tenderlokomotive in eine Druckluftlokomotive umgewandelt, indem man ihr einen großen, auf zwei Drehgestellen ruhenden Luftbehälter anhängte und eine Vorrichtung zur Erwärmung der ausströmenden Luft beigab.

Im Jahre 1874 machte Scott Moncrieff Versuche mit Lokomotiven, die mit Druckluft von 14–22 Atm. Spannung betrieben wurden (Proceedings of mechanical Engineers, London 1881). Diesem folgte 1875 Mekarski mit Motorwagen und später auch mit Lokomotiven.

Erstere kamen in größerer Zahl für Pariser Straßenbahnen zur Ausführung, da dort infolge des Poppschen, in ganz Paris verzweigten Druckluftnetzes für sie mit geringen Kosten Füllstationen hergestellt werden konnten. Die Grundidee letzterer D. ist in einer 1876 bei Viéville & Cie. erschienenen Schrift von Mekarski: Traction à air comprimé, sowie in den Mémoires des Ingénieurs civils, Paris 1882, dargelegt.

Wagen nach Bauart Mekarski wurden auch für die Straßenbahn in Nantes und versuchsweise für Berlin erbaut.

Druckluftlokomotiven nach Mekarskis Bauart fanden für Bergwerke und vereinzelt für Pulverfabriken Verwendung. Sie haben 3–4 nach der Längsachse des Fahrzeuges liegende Luftbehälter und einen kleinen Heißwasserbehälter, dessen Inhalt der Luft vor Einlaß in die Zylinder zur Hintanhaltung von Eisbildung beigemengt wird; das Dienstgewicht solcher Lokomotiven, die von der Gesellschaft Décauville in Petit Bourg in Frankreich, von Schwartzkopff in Berlin nach dem Patent dieser Bauanstalt, später unter dem gleichen Patent vom Eisenwerk Witkowitz in Österreich und anderwärts für den Dienst in Gruben erbaut wurden, beträgt 3–6 t.

Die Mekarskischen Druckluftwagen für den Betrieb von Straßenbahnen haben unterhalb der Langträger angebrachte Luftbehälter von beiläufig 300 mm Durchmesser und einer Länge gleich der Spurweite. Der Heißwasserbehälter, von etwa 200 l Inhalt ist auf der vorderen Plattform des stets in derselben Richtung fahrenden Wagens (Wendeschleifen an den Endstationen) angebracht.

Die Luftbehälter werden zumeist in einer Mittelstation der Linie derart mit Luft gefüllt, daß sie zuerst mit einem großen, mit Druckluft gefüllten Behälter und hierauf bis zur Erreichung des Höchstdrucks unmittelbar mit den Luftkompressoren in Verbindung gesetzt werden. Gleichzeitig wird der Heißwasserbehälter von einem feststehenden Kessel aus gefüllt. Im Betrieb wird der Inhalt von beiläufig drei Viertel sämtlicher Luftbehälter vermittels eines Abspanners den Zylindern zugeführt, während ein Viertel in Reserve bleibt, um noch am Ende der Fahrt an schwierigen Stellen und beim Anfahren hohen Druck anwenden zu können. Mit derartigen Druckluftwagen wurde seit 1878 die Straßenbahn in Nantes (Bulletins des Ingenieurs civils 1880) betrieben. Das Gewicht ihrer Wagen betrug im Dienst 8∙7 t, sie führten 2800 l Luft von 30 Atm. Spannung und 120 l Heißwasser mit; sie hatten Zylinder von 135 mm Durchmesser und 260 mm Hub und Triebräder von 700 mm Durchmesser. Im Jahre 1887 wurde die Strecke Vincennes Ville-Evrard (7∙2 km) der Tramways Nogentais (Rév. gén. d. ch. 1889 und Organ 1891) eröffnet. Diese Bahn hatte Steigungen bis zu 44∙7%. Die Wagen hatten Luftbehälter für 3100 l Luft von 45 Atm. Druck und Heißwasserbehälter von 200 l Inhalt. Die Zylinder hatten 165 mm Durchmesser und 280 mm Hub.

Die Berner Straßenbahn (Ztschr. dt. Ing. 1890 und Ztg. d. VDEV. 1890) Friedhof-Bärengraben (3 km) wurde nach gleicher Bauart einige Jahre lang betrieben.

Mit Ausnahme der Straßenbahnen, die in Stadtteilen gelegen sind, in denen elektrische Oberleitung nicht gestattet wird, sind Druckluftwagen bereits überall durch diese verdrängt worden.

Im Jahre 1879 machte Robert Hardie in New York Versuche mit einer Druckluftlokomotive, die er 1881 auf der Manhattanhochbahn mit einer von Baldwin erbauten Lokomotive (American machinist 1881 und Rév. gén. d. ch. 1882) fortsetzte. Diese Lokomotive, die mit Luft von 42 Atm. Druck betrieben wurde und sich im wesentlichen wenig von der vorbeschriebenen Mekarskischen unterschied, hatte eine eigentümliche Steuerungsanordnung, die es gestattete, Luft mittels der Zylinder in den Kessel zu pumpen, und damit das Bremsen auf Talfahrten und beim Anhalten zu bewirken.

Weitere Versuche mit Druckluftlokomotiven wurden durch Oberst Beaumont gemacht.

Als besondere Arten von D. wären noch die 1884 in San Francisco zur versuchsweisen Ausführung gelangte Bauart Pardy (Ztg. d. VDEV. 1886) und die Bauart Hughes & Lancaster, Liverpool (Die Straßenbahn, Jahrgang 1889) zu erwähnen. Bei diesen zwei Bauarten werden die Luftbehälter der Straßenbahnwagen während der Fahrt aus einer unterhalb der Gleise liegenden Luftleitung mittels vom Wagen betätigter Hähne gefüllt. Die Luft gelangt sodann, wie bei den vorbeschriebenen Systemen, in Zylindern zur Wirkung.

Im Jahre 1890 wurde ein Versuch mit einer besonderen Art D. von Judson in Washington gemacht (Zentralbl. d. Bauverw. 1890). Das System Judsons besteht darin, daß kürzere oder längere Wellen durch Druckluftmotoren angetrieben werden. Wellen, Motoren und Druckluftleitung sind im Bahnunterbau gelagert. Die Bewegung wird durch Wurmräder, Vorgelege, die von den Wagen durch einen Spalt im Pflaster bis zur Triebwelle herabgelassen wurden, auf diese übertragen.

Littrow.