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Technik der Pilatusbahn

Die Pilatusbahn ist die steilste Zahnradbahn der Welt. Dies ist nur dank dem Zahnradsystem Locher möglich, dass weltweit nur hier zum Einsatz kommt. Dies macht die Technik der Pilatusbahn einzigartig und interessant!

Zahnradsystem
Beim Zahnradsystem Locher sind die Zahnräder am Wagen horizontal befestigt und greifen jeweils als Paar von beiden Seiten seitlich in die Zahnstange ein. Der Spurkranz unterhalb der Zahnräder führt die Wagen an der sogenannten "Voltra-Schiene" und verhindert das Abheben auch bei Steigungen bis 48%.

Trasse
Das Trasse ist nicht wie bei den meisten anderen Schienenbahnen geschottert. Stattdessen wurde eine durchgehende Trockensteinmauer errichtet und die Schienen darauf fest verankert. Die Spurweite beträgt 800mm.
Bild des Gleisunterbaus
Gleisabschnitt zwischen dem Tunnel Fleimen und der Bergstation
Das Bild rechts zeigt einen Abschnitt unterhalb der Bergstation. Gut zu erkennen sind die Anker, mit denen die Schienen und die Zahnstange auf der Trockensteinmauer fixiert sind. Am Fahrleitungsmasten ist ein gelbes Schild zu erkennen. Diese Schilder sind sind immer dort platziert, wo sich die Steigung ändert. Sie befinden sich auf Fensterhöhe und ermöglichen so den interessierten Fahrgästen die Steigungen mitzuverfolgen. An der Stelle im Bild ändert sich die Steigung von 42% auf 48%.

Mit dem Zahnradsystem Locher sind keine konventionellen Weichen möglich. Die Pilatusbahn verwendet deshalb Schiebebühnen und Gleiswender. Von den Schiebebühnen gibt es zwei verschiedene Arten.
Im Depot, in der Talstation Alpnachstad und im Obsee (Verzweigung Hauptstrecke und Depot) befinden sich Schiebebühnen wie man sie auch von anderen Bahnen kennt: Der Wagen fährt auf die Bühne und wird dann auf ein anderes Gleis verschoben.
Das Bild links zeigt die Schiebebühne im Obsee. Zu sehen sind links das Werkstattgleis, in der Mitte das Abstellgleis und auf der rechten Seite das Hauptgleis. Die beiden linken Gleise enden mit der Schiebebühne, im Gegensatz zum Hauptgleis. Wenn keine Rangierfahrten stattfinden, befindet sich die Schiebebühne in der Regel wie auf dem Foto auf dem Hauptgleis, damit die Durchfahrt über die Strecke frei ist.


In der Mittelstation und Ausweichstelle Ämsigen gibt es jedoch zwei Schiebebühnen, die nach einem leicht anderen Prinzip funktionieren: Hier befinden sich auf der Bühen zwei unterschiedlich gebogene Gleisstücke. So kann die Schiebebühne wie eine Weiche gestellt werden, in dem das eine oder andere Gleisstück in die Lücke geschoben wird.
Bild der Kreuzungsstelle Ämsigen
Mittelstation Ämsigen mit Blick auf die obere Schiebebühne
Auf dem Bild nebenan ist die obere Schiebebühne der Mittelstation Ämsigen zu sehen. Die Wagen des bergwärts fahrenden Zuges (rechts) warten die Ankunft des Gegenzuges ab, der auf der linken Seite einfährt. Sobald dies der Fall ist, wird der Triebwagenführer des ersten Wagens der Bergfahrt die Schiebebühe über den Kontrollposten nach links Verschieben. Somit wird die Lücke zwischen dem rechten Gleis und der Strecke geschlossen und die Fahrt nach Pilatus Kulm kann fortgesetzt werden.

Einer Weiche am nächsten kommen die beiden Gleiswender in der Bergstation. Hier werden Platten jeweils um 180 Grad gewendet, um die "Weiche" auf die eine oder andere Seite zu stellen.

Triebwagen
Das Rollmaterial der Pilatusbahn besteht aus einzelnen Triebwagen. Wie man es von Standseilbahnen kennt sind die Abteile geneigt angeordnet, um den Fahrgästen ein waagrechtes Sitzen zu ermöglichen. Dabei sind die Wagen auf eine Steigung von 36% ausgelegt.
Die Wagen weisen fünf Abteile für je acht Personen auf. Zu beiden Seiten befinden sich die Führerstände, von wo aus der Triebwagenführer die Wagen steuert. Dabei befindet er sich naturgemäss bei Bergfahrten im bergeitigem Führerstand, während er für die Talfahrt den talseitigen Führerstand verwendet. Allerdings werden auch alle Rangierfahrten aus dem talseitigem Führerstand durchgeführt. Definitonsgemäss ist übrigens der bergseitige Führerstand vorne, folgtlich fährt man auf der Talfahrt rückwärts.
Die Triebwagen bestehen aus zwei trennbaren Einheiten, nämlich dem Wagenkasten und dem Fahrgestell. Im Fahrgestell befinden sich alle mechanischen und elektrischen Komponenten, wie der Antrieb oder das Bremsgetriebe. Der Wagenkasten besteht aus den Abteilen mit der Inneneinrichtung. Für die Revision der Triebwagen kann der Wagenkasten abgenommen werden und so sind alle technischen Komponenten leicht zugänglich.
Es gibt übrigens zwei Triebwagen, die sich das Fahrgestell teilen: Der Personenwagenkasten Nr. 29 und der Gütertriebwagen Nr. 31 können wahlweise auf das entsprechende Gestell gesetzt werden.
Jeder Triebwagen verfügt über zwei Zahnradpaare. Talseitig sind die Antriebszahnräder untergebracht, welche über das Antriebsgetriebe von je einem der beiden Zwillingsmotoren angetrieben werden. Mittels einer Bandbremse können über die Spindeln in beiden Führerständen die Zahnräder mechanisch blockiert werden.
Bild des geöffneten Getriebekastens
Foto des Antriebsgetriebes
Man spricht von der "Getriebebremse", welche im Fahrbetrieb verwendet wird um den Triebwagen anzuhalten und anschliessend als Feststellbremse dient.
Auf der rechten Seite ist ein Bild des Antriebsgetriebes zu sehen. Das Getriebe befindet sich in einem abgedichteten Kasten, der mit Schmieröl gefüllt ist und für die Revision geöffnet wurde. Auf die beiden sichtbaren Wellenenden werden nach dem Abschluss der Revision wieder die Bremstrommeln der Getriebebremse gesetzt.
Bei der Talfahrt fährt man mit der Widerstandsbremse. Die Widerstände befinden sich bergseitig unter dem Wagenkasten. Es findet keine Rekuperation statt.
In den Führerständen kann mittels Wendeschalter die Fahrrichtung gewählt werden. Neben "Bergfahrt" und "Bremse" (also Talfahrt) gibt es auch eine Stellung "Depot". Diese dient dazu im waagrechten Werkstattareal rückwärts zu fahren. Dazu wird der Motor umgepolt, so dass auch in diese Richtung der Antrieb und nicht die Widerstandsbremse wirkt. Die Geschwindigkeit wird mittels einem Handrad reguliert, das über 19 Stufen (0-18) verfügt. Bei der Bergfahrt sind Widerstände zugeschaltet, die mit höheren Stufen nach und nach reduziert werden, bis in der achtzehnten Stufe gar kein Widerstand mehr wirksam ist und der gesamte Fahrstrom auf den Antrieb gelangt. Abhängig von Zuladung, Neigung und Anzahl Verbraucher an der Fahrleitung beträgt die Geschwindigkeit maximal 12 km/h. Die Talfahrt funktioniert nach dem gleichen Prinzip, nur dass nun die tieferen Stufen weniger Bremsstrom und damit eine höhere Geschwindigkeit bedeuten. Ausserdem werden nur die Stufen 2 bis 12 verwendet. Die zulässige Höchstgeschwindigkeit bei der Talfahrt beträgt 8,5 km/h.
Über die beiden bergseitigen Zahnräder greift die Sicherheitsbremse. Diese hat zwei grundlegende Funktionen: Erstens dient sie bei der Bergfahrt als Rückrollschutz und zweitens bringt sie den Triebwagen während der Talfahrt bei Geschwindigkeitsübertretung, Ausfall der Widerstandsbremse oder Bewusstseinsverlust des Triebfahrzeugführers zum Stillstand. Entsprechend ist das Bremsgetriebe ausgelegt. Sogenannte Klinken sorgen dafür, dass sich die Welle mit dem Zahnrad nur in eine Richtung (bergwärts) drehen kann, jedoch nur wenn die Schneckenwelle, welche beide Zahnradwellen verbindet, blockiert ist. Das bedeutet, dass auf der Bergfahrt die Klinkenbremse immer fest angezogen sein muss. Somit kann der Wagen im Falle eines Ausfalls des Antriebs nicht zurückrollen. Die Klinkenbremse lässt sich nur vom talseitigen Führerstand bedienen, muss immer vor Verlassen des Wagens angezogen werden und dient damit auch als zur Getriebebremse redundante Feststellbremse.
Auf der linken Seite sind Teile des Bremsgetriebes zu sehen. Dieses befindet sich, wie das Antriebsgetriebe, in einem Ölbad. Auch hier wurde der Kasten geöffnet. Im Zahnrad, dass man auf der linken Seite sieht, befinden sich die Klinken. Diese sind durch Bolzen befestigt, deren Enden man herausragen sieht. Auf der rechten Seite befindet sich das Gegenstück dazu: Hier wurde das Klinkenzahnrad bereits enfernt und man kann erkennen woran die Klinken anstossen. An den Enden der beiden vertikalen Wellen befinden sich die Bremszahnräder, am linken Ende der horizontalen Schneckenwelle wird die Bremstrommel der Klinkenbremse aufgesetzt.
Für die Talfahrt wird die Klinkenbremse gelöst. Eine mechanische Vorrichtung zieht die Bremse wenn nötig automatisch wieder an und bringt den Wagen damit während der Fahrt sehr schnell zum Stillstand. Dies ist notwendig wenn der Bremsstorm ausfällt, die zulässige Höchstgeschwindigkeit überschritten wird oder der Fahrer das Bewusstsein verliert. Dafür ist an der bereits genannten Schneckenwelle eine Fliehkraftvorrichtung angebracht, welche bei ca. 2 km/h auslöst. Ein Solenoid verstellt diese Mechanik in erregtem Zustand so, dass die Bremse erst bei ca. 9,2 km/h greift.
Das bedeutet: Sollte bei der Anfahrt kein Bremsstrom vorliegen oder dieser während der Fahrt ausfallen, ist der Solenoid nicht (mehr) erregt, die Sicherheitsbremse wird bei Überschreiten von 2 km/h ausgelöst und der Wagen innert kürzester Zeit sicher zum Stillstand gebracht. Lässt der Triebwagenführer das Totmannpedal los, ertönt ein Warnton, bevor im Anschluss der Solenoid stromlos wird, was zum bereits beschriebenen Ergebnis führt. Wenn der Triebwagenführer die maximale Geschwindigkeit von 9 km/h überschreitet, wird er ausgebremst: Da in diesem Fall sich der Solenoid nach wie vor in erregtem Zustand befindet, erfolgt die Auslösung der Sicherheitsbremse bei ca. 9,2 km/h.
Im bergseitigen Führerstand befindet sich der Hauptschalter. Dieser wird bei Überlast oder wenn der Triebfahrzeugführer bei der Bergfahrt das Totmannspedal loslässt (einige Sekunde nach dem Warnton) geöffnet. Damit wird der Antrieb stromlos, der Wagen kommt zum Stillstand. Über den Hauptschalter läuft der gesamte Strom von der Fahrleitung. Er hat jedoch keinen Einfluss auf die Widerstandsbremse. So kann man auch mit ausgeschaltetem Hauptschalter talwärts fahren.

Betrieb
Die Wagen der Pilatusbahn verkehren im sogenannten "Zugverband". Das bedeutet, dass ein Zug aus mehreren hintereinander fahrenden Triebwagen besteht. Der vorgeschriebene Mindestabstand von 50m zwischen den Triebwagen auf offener Strecke wird nicht technisch überwacht, sondern liegt allein in der Verantwortung des Fahrzeugführers.
Da in den Stationen nur für eine beschränkte Anzahl Triebwagen gleichzeitig Platz ist, gestaltet sich der Fahrgastwechsel aufwendig - aber interessant zum Zuschauen! In der Talstation gibt es zwei Gleise. Am Streckengleis ist seitlich eine Treppe zum Einsteigen angebracht und so können hier zwei Triebwagen (die unmittelbar zueinander aufschliessen) gleichzeitig ein- und ausgeladen werden. Auf dem Stumpengleis nebenan stehen die leeren Wagen. Über eine Schiebebühne können die Wagen vom einen zum anderen Gleis befördert werden. Da die Kurse meist aus mehr als zwei Wagen (im Hochbetrieb in der Regel fünf, in Ausnahmen bis sieben) bestehen, werden zuerst der Reihe nach alle Triebwagen ausgeladen und auf Abstellgleis gestellt, bevor sie in umgekehrter Reihenfolge wieder auf das Hauptgleis gestellt und beladen werden.
Zum Glück sind nicht immer alle Wagen in beide Richtungen voll besetzt. So können am morgen, wenn alle auf den Berg wollen, die talwärts fahrenden Wagen jedoch beinahe leer sind, alle Wagen ab dem zweiten Folgezug bereits über die Schiebebühne Obsee auf das Abstellgleis verschoben werden.

Unterhalt
Die Strecke der Pilatusbahn befindet sich grösstenteils noch im Originalzustand. Die über 125 Jahre alte Zahnstange musste bisher nur dort ersetzt werden, wo sie zum Beispiel durch Steinschlag beschädigt wurde. Auch das Mauerwerk zeugt noch immer von der Pionierleistung von damals. Die 4,6km lange Strecke wird einmal monatlich durch einen Streckenwärter zu Fuss abgelaufen und kontrolliert. Reparaturen werden in der unteren Streckenhälfte in der Regel im Winter durchgeführt. Im oberen Streckenteil müssen diese Arbeiten jedoch während dem laufenden Betrieb durchgeführt werden, weil dieser im Winter nicht zugänglich ist.
Die Triebwagen werden nach jeweils 2000 zurückgelegten Kilometern einer Zwischenrevision unterzogen. In den Wintermonaten, wenn der Betrieb eingestellt ist, wird pro Jahr an drei Fahrzeugen die Hauptrevision durchgeführt. So wird jeder der über achtzigjähirgen Triebwagen alle vier Jahre auf Herz und Nieren geprüft und in Schuss gehalten.
Die Beschaffung von Ersatzteilen für die alten Wagen gestaltet sich ansonsten sehr schwierig. Was die Pilatusbahn nicht noch an Lager hat, bedeutet in den meisten Fällen eine entsprechend teure Spezialanfertigung.

©2018: Severin Wallimann

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