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Eisenbahn

Verkehrsmittel sowie Infrastruktur für schienengebundene Transporte
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Die Eisenbahn ist ein schienengebundenes Transport- und Verkehrsmittel für die weiträumige Beförderung umfangreicher Güter- bzw. Fahrgastmengen.
Die Fahrzeuge der E. fahren mit zumeist stählernen Rädern auf stählernen Schienen. Spurkränze an den Rädern gewährleisten im Regelbetrieb den Verbleib der Fahrzeuge auf dem Schienen. Die Fortbewegung erfolgt durch verschiedenartige maschinelle Antriebe in den Fahrzeugen selbst oder durch spezielle Zugfahrzeuge (Lokomotive).

Rechtlich ist in Deutschland die Eisenbahn folgendermaßen definiert:
(1) Eisenbahnen sind öffentliche Einrichtungen oder privatrechtlich organisierte Unternehmen, die Eisenbahnverkehrsleistungen erbringen oder eine Eisenbahninfrastruktur betreiben.
(2) Eisenbahnverkehrsleistungen sind die Beförderung von Personen oder Gütern auf einer Eisenbahninfrastruktur. Eisenbahnverkehrsunternehmen müssen in der Lage sein, die Zugförderung sicherzustellen.
(3) Das Betreiben einer Eisenbahninfrastruktur umfasst den Bau und die Unterhaltung von Schienenwegen sowie die Führung von Betriebsleit- und Sicherheitssystemen.
(§ 2 Abs. 1 Allgemeines Eisenbahngesetz (AEG) zuletzt geändert am 12.12.2003.(
Andere Schienenbahnen wie Magnetschwebebahnen, Straßenbahnen und die nach ihrer Bau- oder Betriebsweise ähnlichen Bahnen, Bergbahnen und sonstige Bahnen besonderer Bauart sind davon jedoch nicht erfaßt (§ 1 Abs. 1 AEG Anwendungsbereich, Wettbewerbsbedingungen.

Die E. entstand vor allem aus der Verknüpfung der Rad-und-Schiene-Technik mit maschinellen Antrieben. Das Gewicht der Maschinen-Antriebe und die Anforderung an einen glatten Fahrweg führten zum Einsatz von eisernen Schienen anstelle der damals verwendeten Materialien Holz und Stein für Räder und Fahrwege. Daraus leitet sich auch der Name ab. Die Hervorhebung des Materials ?Eisen? in der Bezeichnung ist vor allem im kontinentalen Europa und in Lateinamerika verbreitet, während in England, den Niederlanden und auf dem nordamerikanischen Kontinent mehrheitlich die ?Schienen?- Eigenschaft des Systems im Namen hervorgehoben wird (Railway, Spoorweg, Railroad)

Der Betrieb regelspuriger Eisenbahnen unterliegt nach dem Allgemeinen Eisenbahngesetz den Bestimmungen der Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung (EBO). Dies gilt [jedoch] nicht für den Bau, den Betrieb oder die Benutzung der Bahnanlagen nichtöffentlicher Eisenbahninfrastrukturunternehmen. (EBO § 1)


Technik

Rollendes Material

Ein Eisenbahn-Zug kann aus einem einzelnen oder mehreren hintereinander zusammengekuppelten Fahrzeugen bestehen.

Ein Zug aus einzelnen zusammengekuppelten Wagen wird meist von einer Lokomotive gezogen oder geschoben.

Ein Triebwagen oder Triebzug hat eine eigene Antriebsanlage, die sich entweder im Kopf- und/oder Endwagen befindet oder über die Wagen verteilt ist. Von Triebkopfzügen spricht man bei vielteiligen Triebzügen, bei denen nur ein oder zwei Endwagen angetrieben sind.

Fahrweg

Beim herkömmlichen Gleis Eisenbahnoberbau werden die Schienen in jeweils kurzen Abständen auf quer liegenden Schwellen befestigt. Die Schwellen bestehen überwiegend aus imprägniertem Holz, in geringerem Umfang auch aus Stahl. Zunehmend und für Neubau-Strecken wird Beton verwendet (Ausnahme: Y-Stahlschwellen).

Dieser Gleisrost mit den Schienen wird in einem Gleisbett (meist aus Schotter) gelagert, das die Kräfte aufnimmt, die von den Fahrbewegungen des Rollmaterials ausgehen.

Ein moderner Oberbau (z.B. auf der Hochgeschwindigkeitsstrecke von Frankfurt am Main nach Köln) hat ein Gleisbett aus Beton, auf dem die Schienen mit Dämpfungselementen montiert sind. Diese Bauweise erlaubt erst sehr hohe Geschwindigkeiten bei größerer Laufruhe.


Antrieb

Der Antrieb erfolgte zunächst mit Muskelkraft durch Zugtiere (Pferdebahn), später mit Dampfmaschinen-Antrieb, ab 1879 mit Elektroantrieb (Werner v. Siemens, Berlin) und ab 1900 auch mit Otto- bzw. Dieselmotor-Antrieben. Die Motoren- und Maschinen-Antriebe drehen meist die Räder, die auf den Schienen (oder einer Zahnstange zwischen den Schienen) abrollen und dadurch das Fahrzeug bewegen. Experimentell wurden auch Propeller- und Strahlantriebe erprobt, die sich jedoch nicht bewährt haben. Die früher üblichen ortsfesten Seilwinden, um Züge auf Steilstreckenabschnitten zu befördern, sind durch die Entwicklung der Lokomotivantrieb mittlerweile unnötig geworden.

Auf Hauptstrecken und in dichtbesiedelten Gebieten wird der Elektroantrieb mit neben oder über dem Gleis montierten Strom-Zuführungen bevorzugt, ansonsten Dieselantriebe.

Geschwindigkeits-Entwicklung

Spitzen-Werte:

  • 1769 Frankreich, Dampfwagen von Cugnot, 3 - 4,5 km/h
  • 1830 England, Liverpool-Manchester, Lokomotive "Rocket", 48 km/h
  • 1848 Frankreich, erste Lok schneller als 100 km/h: 126 km/h
  • 1889 USA, Baltimore, elektrischer Triebwagen erreicht 185 km/h
  • 1903 Deutschland, AEG-Triebwagen mit Drehstromantrieb, 210 km/h
  • 1931 Deutschland, Schienenzeppelin mit Propellerantrieb von Ing. Kruckenberg, 230 km/h
  • 1938 Großbritannien, Dampflokomotive "Mallard" (Typ LNER A4 Pacific); bis heute gültiger Rekord für Dampftraktion, 202 km/h
  • 1954 Frankreich, SNCF, Doppeltraktion aus Elektro-Loks BB 9004 und CC 7107, 331 km/h
  • 1981 Frankreich, SNCF, Elektro-Triebzug TGV, 380 km/h
  • 1988 Deutsche Bundesbahn, Elektro-Triebzug ICExperimental, 406,9 km/h
  • 1990 Frankreich, SNCF, Elektro-Triebzug TGV-Atlantique Nr.325, 515,3 km/h

Regelbetrieb:

  • 1936 Deutsche Reichsbahn, Diesel-Triebzug "Fliegender Hamburger" 160 km/h
  • 1963 Japan, JNR, Elektro-Triebzug "Shinkansen" 220 km/h
  • 1982 Japan, JNR, Elektro-Triebzug "Shinkansen Serie 200" 240 km/h
  • 1981 Frankreich, SNCF, Elektro-Triebkopfzug TGV, 270 km/h
  • 1981 Frankreich, SNCF, Elektro-Triebkopfzug TGV, 300 km/h
  • 2004 (geplant) Spanien, RENFE, Elektro-Triebzug Velaro E, 350 km/h

Leit- und Sicherungstechnik

Sicherheits-Einrichtungen

Die Triebfahrzeuge sind je nach Bahngesellschaft mit unterschiedlichen Sicherheits-Einrichtungen ausgestattet, um bei einem Versagen des Lokführers den Zug anzuhalten oder einen sicherren Zustand herbeizuführen.
In Europa gehören dazu die Sicherheitsfahrschaltung, die punktförmige und die linienförmige Zugbeeinflussung.
Diese Systeme sind jedoch noch nicht länderübergreifend standardisiert. Daher muss an den Grenzen häufig noch die Lok gewechselt werden.
Das neue System ETCS soll ein europaweiter Standard zur Zuglenkung und -beeinflussung werden.

Neue Techniken

Geschichte der Eisenbahn

Historische Definition

Eine Eisenbahn ist ein Unternehmen, gerichtet auf wiederholte Fortbewegung von Personen oder Sachen über nicht ganz unbedeutende Raumstrecken auf metallener Grundlage, welche durch ihre Konsistenz, Konstruktion und Glätte den Transport großer Gewichtsmassen beziehungsweise die Erzielung einer verhältnismäßig bedeutenden Schnelligkeit der Transportbewegung zu ermöglichen bestimmt ist, und durch diese Eigenart in Verbindung mit den außerdem zur Erzeugung der Transportbewegung benutzten Naturkräften - dampf, Elektrizität, tierischer oder menschlicher Muskeltätigkeit, bei geneigter Ebene der Bahn auch schon durch die eigene Schwere der Transportgefäße und deren Ladung usf. - bei dem Betriebe des Unternehmens auf derselben eine verhältnismäßige gewaltige, je nach den Umständen nur bezweckterweise nützliche oder auch Menschenleben vernichtende und menschliche Gesundheit verletzende Wirkung zu erzeugen fähig ist.
-- Definition Reichsgericht 1876


Anfänge in England

Technische Vorläufer der Eisenbahn waren zahlreiche Bergwerks-Transportsysteme mit Wagen, die auf Holzbohlen liefen (erstmals belegt 1519) sowie der Straßen-Dampfwagen von Nicholas Cugnot 1769. Wichtig war auch die Verbesserung der Dampfmaschine durch James Watt und ihre Weiterentwicklung zur kompakten Hochdruckdampfmaschine durch Richard Trevithick.

Trevithick baute 1804 die erste Dampflokomotive. Sie war für den Einsatz in Bergwerken gedacht. Da die verwendeten gußeisernen Schienen oft zerbrachen, war der Einsatz nur begrenzt. Die Entwicklung und Produktion der gewalzten Stahlschiene war daher eine Innovation, die zur Weiterentwicklung und Verbreitung der Eisenbahn führte.

George Stephenson baute seine erste Bergwerkslokomotive 1814. 10 Jahre später bekam er die Erlaubnis, eine Eisenbahnstrecke zwischen Stockton und Darlington, England, zu bauen. Die Spurweite der Strecke betrug 1435 mm, und wurde bald zum Standard bei den meisten Eisenbahnen der Welt. Die Eröffnung der etwa 18 Kilometer langen Strecke fand am 27. September 1825 statt und George Stephenson steuerte die Locomotion selbst.

Die nächste Strecke wurde 1830 zwischen Liverpool und Manchester eröffnet. Hierbei gab es das erste Eisenbahnopfer, als bei der Eröffnung ein Parlamentsabgeordneter von der Rocket überrollt wurde und wenig später verstarb. Die Höchstgeschwindigkeit der Rocket betrug 48 km/h.


Entwicklung in Deutschland bis zum ersten Weltkrieg

Parallel zu England entwickelten sich auch im deutschen Bergbau die Anfänge einer Eisenbahn. Die Untertage benutzten Wagen zur Förderung liefen auf Holzschienen und wurden entweder durch einen Spurnagel zwischen den Schienen oder durch Spurkränze auf den Rädern geführt. Wegen des jaulenden Geräusches beim Bewegen wurden diese Wagen von den Bergleuten "Hunde" genannt. Im Ruhrkohlebergbau entwickelte sich ab 1787 ein Netz von Eisenbahnen, die aus der Förderung untertage den direkten Transport der Kohle zu den Verladestellen an der Ruhr ermöglichten. Einzelne Strecken, so der 1787 mit Schienen aus Gußeisen gebaute Rauendahler Schiebeweg in Bochum oder die Silscheder Kohlenbahn von 1830 lassen sich heute noch im Gelände nachweisen. Die Ausdehnung dieses Streckennetzes im Ruhrgebiet wird auf 30 km Länge geschätzt. Im Unterschied zu einer "echten" Eisenbahn waren diese Strecken allerdings nur Privatanlagen, die nicht dem öffentlichen Verkehr dienten.

Die erste Strecke in Deutschland, die Ludwigsbahn, wurde am 7. Dezember 1835 zwischen Nürnberg und Fürth eröffnet. Herausragend an diesem Ereignis war die Tatsache, dass es sich um eine Strecke des öffentlichen Verkehrs handelte, auf der neben von mit Pferden gezogenen Wagen erstmals auch ein Zug fuhr, der von einer Lokomotive gezogen wurde. Die Lokomotive Adler stammte aus England und war bereits die 118. Maschine aus der Lokomotivenfabrik Stephensons (Typbezeichnung "Patentee", da die Bauart unter Patentschutz stand). Diese erste Bahnverbindung in Deutschland hatte allerdings keinerlei Einfluss auf die Entstehung des europäischen Eisenbahnnetzes.

1838 entstand die erste in Deutschland gebaute Dampflokomotive "Saxonia" bei der Maschinenbaufirma Übigau bei Dresden.

1879 führte Werner von Siemens die erste gebrauchstaugliche Elektrolokomotive vor.

1895 wurde mit der Strecke Meckenbeuren-Tettnang die erste elektrisch betriebene Vollbahn in Deutschland errichtet.

Das Aufkommen der ersten Eisenbahnverbindungen in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde von den Menschen unterschiedlich aufgenommen. Die einen fürchteten sich vor dem Qualm und dem Rauch der Lokomotiven, weitblickendere und unternehmerisch denkende Menschen wie Friedrich Harkort und Friedrich List wiederum sahen in der Eisenbahn ein willkommenes Mittel zur Überwindung kleinstaatlicher Bevormundung speziell in Deutschland.

Erste Streckennetz-Entwicklung in Deutschland

Bedeutsam waren auch die Verbindungen der damaligen Wirtschaftszentren mit den Zugängen zum Meer:

  • Köln - Antwerpen zur Umgehung des niederländischen Rheinzolles 1841
  • Köln - Minden an die mit Schiffen befahrbare Weser 1847

Die Erschließung des Ruhrgebietes als Lieferanten für Kohle und Stahl für die aufstrebende Industrie förderte den Bau weiterer Strecken:

Militärische Bedeutung

Nach anfänglichem Mißtrauen interessierte sich auch das Militär für die Eisenbahn. In der Nähe der Eisenbahnbrücken über die großen deutschen Flüsse wurden auf Veranlassung der preußischen Generalität Festungen angelegt oder erweitert. Dies betraf beispielsweise Köln und Wesel am Rhein, Minden an der Weser, Magdeburg an der Elbe und Küstrin an der Oder

Bei Kriegen wurde die Eisenbahn in die militärischen Aufmarschpläne einbezogen. Im Jahre 1866 brachte der Truppentransport mit der Eisenbahn den Sieg der preußischen Truppen gegen Österreich-Ungarn, ebenso fünf Jahre später gegen Frankreich. Im ersten Weltkrieg verhärteten sich innerhalb kürzester Zeit sämtliche Bewegungen im Stellungskrieg, weil sich die kriegführenden Mächte nicht zu weit von den Bahnhöfen als sicherer Position entfernen wollten oder konnten: Die damals verfügbaren Straßenfahrzeuge waren nur in Ausnahmefällen und unter ungeheuren Anstrengungen ("Voie sacrée" bei Verdun) in der Lage, die logistischen Anforderungen der Materialschlachten zu bewältigen.

Schnellfahrstrecken seit 1990

Internationale Entwicklung

  • Schweiz:
    • 1847 erste Eisenbahnstrecke von Zürich nach Baden. Sie wird unter dem Begriff Spanisch Brötli Bahn bekannt.
    • 1882- Eröffnung der Gotthardbahn mit dem Gotthardtunnel. Mit einer Länge von 15 003 Metern war dieser für damalige Verhältnisse ein bemerkenswertes Bauwerk.
  • Amerika:
    • 1809 Erste Pferdebahn in Philadelpia
    • 1827 Baltimore & Ohio Railroad eröffnet erste öffentliche Eisenbahn für den Personen- und Gütertransport
    • 10. Mai 1869 - die erste transkontinentale Verbindung in zwischen der Ost- und Westküste wird eröffnet. Die Streckenlänge von New York nach San Francisco betrug 5319 Kilometer.
  • Russland: Oktober 1916 - die Transsibirische Eisenbahn (Transsib) wird nach 26 Jahren Bauzeit fertiggestellt. Streckenlänge von Moskau bis Wladiwostok rund 9300 Kilometer. Die Transsib ist damit die längste Eisenbahnstrecke der Welt.
  • Australien
    • Am 15. Januar 2004 wird nach hundertjährigen Planungen mit der Strecke Darwin - Adelaide eine weitere große Transkontinentallinie fertiggestellt, diesmal in Nord-Süd-Richtung durch .

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