Elektrische Zugbeleuchtung. Von Regierungsbaumeister Hans A. Martens. Elektrische Zugbeleuchtung. Die Gesundheitslehre verlangt von einer guten künstlichen Beleuchtung folgende Bedingungen: Das Licht 1. muss reichlich sein, 2. darf nicht zucken und flackern, 3. soll möglichst wenig in der Farbe vom Tageslicht abweichen, vor allem nicht blenden, 4. darf nicht durch strahlende Wärme die Wärme des Raumes erhöhen oder durch den Verbrennungsvorgang die Luft verunreinigen, 5. soll möglichst wenig gefährlich für Leben und Gesundheit sein. Einige dieser Forderungen kommen bei der Eisenbahnwagenbeleuchtung ganz besonders zur Geltung wegen der auf jeden Fahrgast entfallenden geringen Luftmenge, mit der manchmal viele Stunden hauszuhalten ist. Vom betriebstechnischen Standpunkte treten noch nachstehende Eigenschaften einer brauchbaren Zugbeleuchtung hinzu: 1. grosse Wirtschaftlichkeit in Herstellung und Verbrauch der Lichtenergie; 2. Betriebssicherheit, zuverlässige Wirkungsweise, Ungefährlichkeit gegen das Leben und die Gesundheit der Reisenden, namentlich bei Eisenbahnunfällen; 3. möglichste Unabhängigkeit jedes beleuchteten Wagens. Der Erfüllung dieser Bedingungen ist die Beleuchtungstechnik in steigender Vervollkommnung von der ersten kümmerlichen Beleuchtung der bevorzugten Wagenklasse durch das hineinscheinende Licht der ausserhalb des Wagens angebrachten Signallaternen bis zu den heutigen modernen Einrichtungen ziemlich nahe gekommen. Und es ist lehrreich zu sehen, so widersprechend es klingen mag, wie das Prinzip der Wachskerze, welche Lichterzeugungsanstalt, Leitung und Beleuchtungskörper in sich vereinigt, durch die neueren Zugbeleuchtungssysteme erstrebt wird. Die Bestrebungen der modernen Zugbeleuchtung gehen dahin, den zu beleuchtenden Wagen möglichst unabhängig zu machen. Hat schon die Fettgasbeleuchtung diese Hauptbedingung annähernd erfüllt, so scheint doch erst die elektrische Lichtenergie berufen, das Ziel vollständig zu erreichen. Man glaubte, gestützt auf das bahnbrechende Vorgehen der deutschen Reichspost, in dem reinen Sammler-(Batterie) -Betrieb die Lösung gefunden zu haben. Jedoch zeigte sich bald, dass seine Betriebsschwierigkeiten und seine Unwirtschaftlichkeit die Einführung in grösserem Umfange für ein ganzes Bahnnetz verboten, so dass dies System aus dem Wettbewerb zunächst ausscheiden musste. Seit einer Reihe von Jahren ist die Aufgabe der Einzelwagenbeleuchtung durch Ausrüstung des Wagens mit Dynamo als Lichtquelle, mit Leitung und Lampen, mit Erfolg gelöst worden, so dass dieses System z. Z. erhöhte Aufmerksamkeit in den Fachkreisen beansprucht. Es ist hier nicht der Ort, alle die EntwicklungszuständeWir verweisen auf die Aufsätze D. p. J. 1900, 315, 1901 316 u. 1902, 317. D. Verf. der elektrischen Zugbeleuchtung durchzusprechen, wie sie sich aus den ersten Versuchen auf der Strecke London–Victoria–Brighton 1881, wo ein unter Benutzung von Sammlern elektrisch beleuchteter Pullmannwagen in Schnellzügen lief, und aus den 1883–1884 auf der Linie Frankfurt–Bebra angestellten Versuchen bisher entwickelt haben. Aus den allerseits gewonnenen Erfahrungen wird das Ergebnis festgestellt: Wegen der Richtungswagen, die grosse Wegstrecken in ununterbrochener Fahrt durchlaufen und dabei nicht nur in verschiedene Züge des eigenen Bahnnetzes, sondern auch im internationalen Durchgangsverkehr in solche fremder Nachbarverwaltungen eingestellt werden, ist nur das elektrische Zugbeleuchtungssystem von praktischer Brauchbarkeit, welches jeden Wagen mit einer vollständigen, unabhängigen Beleuchtung ausrüstet, mit einem Wort, das System der Einzelwagenbeleuchtung. Deswegen werden nachstehend solche Systeme beschrieben, um einen Vergleich zu gestatten. Teils sind die Systeme aus der schüchternen Versuchszeit längst in die erprobte Brauchbarkeit eingetreten, teils versprechen sie trotz ihrer Jugend sich zu solcher auszuwachsen. Bei allen diesen Systemen steht der Abänderung dahin nichts im Wege, für geschlossene Zugparks von Vorort-und Stadtzügen eine einzige Dynamo zur Erzeugung der gesamten, für den Zug benötigten Lichtenergie zu verwenden, welche dann durch eine Hauptleitung an die einzelnen Wagen verteilt wird. Die Systeme weichen in der Einzelausführung voneinander ab; es lassen sich jedoch bei allen die gemeinsamen Grundlagen für Bauart und Betrieb erkennen. Die Unterschiede der Systeme liegen in der Art und Weise begründet, wie die Spannung konstant gehalten wird. Aber alle vereinigen sich in dem Streben, möglichst wenig Bedienung und fast gar keine Fachkenntnisse voraussetzende Wartung zu fordern. Ein grosser Vorzug liegt in dem Umstand, dass der Lokomotivführer in keiner Weise an der Aufsicht der Beleuchtungseinrichtung beteiligt ist; es wäre eine Mehrbelastung, die bei seiner Inanspruchnahme im schweren Schnellzugsdienst auf jeden Fall vermieden werden muss. Die Betriebssicherheit gegen Brände kann bei der elektrischen Beleuchtung sicher höher eingeschätzt werden als bei der Gasbeleuchtung. Die Gasbehälter enthalten etwa 80000 Wärmeeinheiten, während die von den Sammlerzellen für kurze Entladungszeit mit starker Stromstärke bei etwaigen Kurzschlüssen abgegebene Energie zu 2500 Wärmeeinheiten anzusetzen ist, was noch nicht der dreissigste Teil der in den Gasbehältern aufgespeicherten potentiellen Energie ist. Bei nennenswerten Zerstörungen des Wagens wird auch die elektrische Kraftquelle unbrauchbar werden, zum mindesten werden die Leitungen zerrissen werden, so dass die Träger der elektrischen Energie dann vernichtet sind. Beim Zertrümmern der Gasbehälter entzündet sich das ausströmende Gas an den etwa nur noch wenige Augenblicke brennenden Flammen und setzt dann meist den Wagen schnell und sicher in Brand. Ein Kostenanschlag lässt sich für die Betriebskosten der elektrischen Beleuchtung im Vergleich zur Gasbeleuchtung schwer mit Sicherheit, Genauigkeit und allgemeiner Gültigkeit aufstellen; es wirken dabei zu viele Umstände mit, die sich genauer Beurteilung ihres Eingusses entziehen. Aber so viel lässt sich wohl behaupten,dass die elektrische Beleuchtung in grösserem Umfange nicht erheblichere Kosten verursacht als die Gasbeleuchtung, so dass ihre allgemeine Einführung nur noch eine Frage der Zeit ist. Hindernd im Wege stehen die kostspieligen umfangreichen Einrichtungen der mustergüiltigen Gasbeleuchtung, die durch die elektrische Beleuchtung dann alle wertlos werden. Auch kann der Uebergang zur elektrischen Beleuchtung für eine grosse Verwaltung erst dann in Frage kommen, wenn die elektrische Beleuchtung als durchaus erprobt und unter den ungünstigsten Betriebsbedingungen als vollkommen sicher wirkend sich erwiesen hat. Dies festzustellen, sind die Versuche auf den Eisenbahnen und die Bemühungen der Konstrukteure in vollem Gange. Sehr bemerkenswert sind die Versuche über den Mehrarbeitsbedarf der elektrischen Zugbeleuchtung, der natürlich von der Zuglokomotive aufzubringen ist. Dass ein Mehrbedarf notwendig eintreten muss, ist selbstverständlich, dass er aber nicht einflussreich genug ist, um praktisch merkbar in die Erscheinung zu treten, haben die auf zahlreichen Bahnen angestellten Versuche ergeben. Eine überschlägige Rechnung wird dies Ergebnis auch zahlenmässig bestätigen. Die Leistung der Lokomotive von etwa 800 PS erhöht sich bei elektrischer Beleuchtung des Zuges um rund 30 PS, wenn für jeden Wagen 2 PS Arbeitsbedarf für die Lichtmaschine gerechnet wird. Diese Erhöhung bedeutet 4 v. H. der Maschinenleistung. Wird der Kohlenverbrauch für eine angestrengte Fahrt in einer Dienstschicht von 5 Stunden Fahrt zu 50 Zentnern gerechnet und der Kohlenverbrauch überschlägig zu der Leistung ins Verhältnis gesetzt, so ergibt dies einen Mehraufwand an Kohle von 2 Zentnern. Der Heizer hat also stündlich \frac{100}{5}=20\mbox{ kg} Kohle mehr zu verfeuern, eine Arbeitsleistung, die als Mehrleistung nicht zu bezeichnen ist, um so weniger, wenn man bedenkt, dass starker Gegenwind. Beschaffenheit des Oberbaues, Steigungsverhältnisse der Strecke weit grössere Schwankungen in der Arbeitsleistung hervorrufen. Aus diesem Grunde führen auch viele Kostenanschläge der elektrischen Zugbeleuchtung die Kosten für Kohlenverbrauch gar nicht an. Das System, welches sich bisher der grössten Verbreitung zu erfreuen hat, ist das von dem Ingenieur A. B. Gill erfundene, aber nach der ausführenden Fabrik von J. Stone & Co. in England benannte Stonesche System. Die vollständige Wagenausrüstung besteht aus der pendelnd am Wagenuntergestell aufgehängten Dynamo, auf deren Achse ein Schwungkugelapparat in Verbindung mit einem dreiarmigen Stromschlussarm sitzt. An der Dynamo ist ein Schaltbrett angebracht, von dem aus die notwendigen Schaltungen selbsttätig bewirkt werden. Zwei Sammlerketten mit den Leitungen und Lampen vervollständigen die Ausrüstung. Das Bemerkenswerteste an dem System ist die Konstanthaltung der Dynamospannung. Die Dynamo ist etwa 1,5 m von einer Wagenachse entfernt pendelnd aufgehängt und kann aus dieser Mittellage mit Hilfe einer Schraube um ein geringes Mass verstellt werden. Die durch Riemen von einer Wagenachse angetriebene Dynamo behält trotz der mit der Fahrgeschwindigkeit veränderlichen Umdrehungszahl der treibenden Wagenachse eine bestimmte, kaum schwankende Umdrehungszahl bei, was in sinnreicher Weise folgendermassen erreicht wird. Der Antriebsriemen ist so abgelängt, dass er die Dynamo etwas aus ihrer Gleichgewichtslage nach der Wagenachse hinzieht, wodurch ein selbsttätiges Spannen des Riemens eintritt. Beim Ingangsetzen des Wagens herrschen die gewöhnlichen Verhältnisse des Riementriebes bis zu einer bestimmten, festlegbaren Geschwindigkeit, bei der passender Beleuchtungsstrom von vorgeschriebener Spannung geliefert wird. Wird diese Betriebsgeschwindigkeit der Dynamo überschritten, so wird die Riemenspannung grösser als der infolge der schrägen Aufhängung der Dynamo ausgeübte Zug auf den Riemen, so dass der Riemen die Dynamo etwas mehr nach der Wagenachse hinzieht. Dadurch muss notwendig Gleiten des Riemens eintreten, so dass die Riemenspannung nachlässt und die Dynamo in die Anfangslage zurückfällt. Dieses Wechselspiel tritt bei ziemlich hoher Umdrehungszahl der Dynamo (etwa 900 i. d. Min.) ein, so dass infolge der Trägheit der sich drehenden Masse des Ankers von einer Aenderung in der Umdrehungszahl der Dynamo praktisch nichts zu spüren ist. Ohne eine ausreichend wissenschaftliche Begründung für dieses einfache Mittel des Konstanthaltens der Umdrehungszahl zunächst geben zu können, zeigte doch der Versuch bald seine praktische Brauchbarkeit. Besondere Aufmerksamkeit verdient der Riemen. Er ist aus 6,5 cm breiten Streifen, die aus Baumwollgewebe bestehen, mittels einer Gummimasse zusammengeklebt und etwa 1/10 so stark wie breit. Der Riemen ist zweimal in der Längsrichtung übernäht. Die Verbindung der Riemenenden geschieht durch eine Schnalle, so dass die Enden nach aussen vorstehen, wodurch möglichstes Ruhiglaufen gewährleistet wird. Die Riemen bleiben bei Dauerbetrieb im Durchschnitt 12 bis 18 Monate brauchbar. Durch Einstellen mittels der vorher genannten Stellschraube lässt sich die Umdrehungszahl der Dynamo in sehr engen Grenzen festlegen; eine Nacheinstellung im Regelbetriebe findet nur etwa zweimal im Jahre statt. Die Nebenschlussdynamo wird in drei Grössen hergestellt. Die Schmierung der Lager der Ankerwelle, der Schaltbuchse und des Schwungkugelreglers erfolgt durch Röhren von einem Oelbehälter aus, der seitlich an einem Elektromagnet der Dynamo, unterhalb ihrer Aufhängevorrichtung angebracht ist. Läuft die Dynamo und sind mithin die Magnetschenkel erregt, so werden die Ausflussöffnungen des Oelbehälters selbsttätig durch Ventile geöffnet, so dass die Schmierung stattfindet. Bei Stillstand der Dynamo hört auch die Schmierung auf. Die Maschine ist nebst Schaltvorrichtung staubdicht abgeschlossen. Textabbildung Bd. 319, S. 6 Fig. 1. Das Schaltbrett aus Hartholz ist an der Kollektorseite der Dynamo an den Magnetschenkeln befestigt und besitzt vier Reihen von ∪-förmigen Stromschlussklemmen 1, 2, 3, 4, 5; 1', 2', 3', 4', 5' den Umschalter U und den Ausschalter A (Fig. 1). Die Backen der Klemmen3 und 3' sind 5 mm kürzer als die Backen der übrigen Klemmen, während je eine äussere Backe der Klemmen 2, 5 und 2', 5' bedeutend verlängert ist, In die Stromschlussklemmen werden die kammähnlichen Stromschlussfedern CC, die voneinander isoliert an den Armen I und II der Buchse L angebracht sind, hineingepresst. Der dritte Arm III betätigt den Umschalter U; der Rand H der Buchse greift in das gabelförmig gestaltete Hebelende des Ausschalters A ein. Die Drehung der Buchse L, die von der Ankerwelle mittels Reibung mitgenommen wird, wird durch die verlängerten Backen der Kontakte 2, 5 und 2', 5' begrenzt, gegen welche sich die Stromschlussfedern CC legen. Nach dem Schwungkugelregler hin ist die Buchse L durch den losen, konischen Kopf K mit zwei Nuten abgeschlossen, die den beiden gebogenen Hebeln R des Reglers zur Führung dienen. Die Schwungmassen SS1 werden durch die Federn N gegengewogen. Die kräftige Feder F presst die Buchse L gegen die Hebel des Schwungkugelreglers. Bei Stillstand der Maschine wird die Buchse nach dem Regler durch die Feder F hingedrückt, wobei die Stromschlussfedern C ausser Eingriff mit den Kontaktbacken des Schaltbrettes kommen, während der Rand H der Buchse den Hebel des Schalters A mitnimmt und hierdurch die Einschaltung bewirkt. Bei Drehung der Ankerwelle überwindet die Fliehkraft des Reglers die Federkraft, so dass die Stromschlussfedern in die im Sinne der jeweiligen Drehung vorwärts liegenden Klemmen hineingepresst werden. Gleichzeitig wird durch den vom Rand H der Buchse mitgenommenen Hebel der Ausschalter A geöffnet, während der Arm III den Umschalter U betätigt hätte, falls der Drehungssinn des Ankers, der Fahrt entsprechend, sich gegen die zuletzt stattgehabte Fahrtrichtung geändert hätte. Vor völligem Eingriff der Stromschlussfedern mit den zugehörigen Backen legen sich diese gegen die etwas längeren Backen 1, 2, 4, 5 und 1', 2', 4', 5' des Schaltbrettes, wodurch die Erregung des Feldes durch den Sammlerstrom bewirkt wird. Umgekehrt wird beim Vermindern der Fahrgeschwindigkeit zuerst der Ankerstromkreis und dann der Erregerstromkreis geöffnet. Die Einschaltung der Dynamo auf Stromabgabe wird gewöhnlich für eine Fahrgeschwindigkeit von 30–40km/Std. vorgesehen. Von den einzelnen Schaltungszuständen, wie sie sich aus der Fahrtrichtung des Zuges, der Benutzung der Sammler und dem Gebrauch der Lampen ergeben, seien nur zwei an Hand von Linienzeichnungen besprochen, aus denen sich dann die übrigen Schaltungen leicht ableiten lassen. Zur Erklärung der beiden Schaltungsschemata (Fig. 2 u. 3) diene folgendes: Die nicht vom Strom durchflossenen Leitungen sind als gestrichelte Linien dargestellt. Jedem Schema ist ein Stromlauf beigefügt. Der Schwungkugelregler ist fortgelassen und der Arm III nebst Rand H der Buchse ist durch den Sektor III H dargestellt, der durch seine Drehung und Verschiebung in Richtung der Ankerwelle die beiden Schalter A und U betätigt. Der Umschalter U ist mit dem Lampenumschalter LU verbunden, durch den jeder der beiden Lampenstromkreise L für sich oder zusammen eingeschaltet und die beiden Sammlerketten B1 und B., parallel geschaltet werden können. Der Schalter A steht mit den verschieden grossen Teilwiderständen W1, W2 des Metallwiderstandes W in Verbindung. Textabbildung Bd. 319, S. 7 Fig. 2. Schaltung I (Fig. 2). Zug fährt in der durch den Pfeil gekennzeichneten Richtung; beide Sammlerketten werden geladen; die Lampen brennen nicht. Beide Sammlerketten sind durch den Umschalter LU nebeneinander geschaltet. Widerstand W ist kurzgeschlossen, daher ohne Einfluss. Der Doppelarm I, II ist im Sinne der Drehung mitgenommen und liegt daher an den Stromschlussklemmen 2 und 5 an, berührt jedoch zuerst, durch den Schwungkugelregler bei Erreichen einer bestimmten Umdrehungszahl vorgeschoben, die Stromschlussklemmen 1, 2, 4, 5, wodurch der Erregerstromkreis geschlossen wird. Dann wird Stromschlussklemme 3 erreicht, wodurch der Anker zu den Sammlerketten parallel geschaltet wird. Durch den Sektor III H ist Schalter A geöffnet und Umschalter U steht auf Stromschliesser 2. Die Verhältnisse bei der umgekehrten Fahrtrichtung können hiernach leicht gebildet werden. Schaltung II (Fig. 3). Zug fährt in derselben Richtung wie unter I. Parallelbetrieb der Dynamo mit den Sammlerketten; die Lampen brennen. Durch den Umschalter LU ist das Netz mit dem Umschalter U verbunden. Der Doppelarm I, II berührt die Stromschlussklemmen 1, 2, 3, 4, 5. Schalter A ist geöffnet, Umschalter U hat dieselbe Stellung wie bei I. Das Beleuchtungsnetz, die beiden Sammlerketten B1 und B2 und die Dynamo D sind parallel geschaltet; Widerstand W ist zwischen die negativen Pole der beiden Sammlerketten geschaltet, um die zur Ladung der Sammlerkette B2 erforderliche höhere Dynamospannung auf die Netzspannung herabzudrosseln, Während Sammlerkette B2 geladen wird, arbeiten Kette B1 und die Dynamo gemeinsam auf das Netz. Textabbildung Bd. 319, S. 7 Fig. 3. Bei umgekehrter Fahrtrichtung wird Sammlerkette B1 geladen, während B2 und die Dynamo gemeinsam Strom an das Netz liefern. Umschalter U steht auf 1. Bleibt der Zug stehen, so wird der Schalter A geschlossen, wogegen Schalter U die Stellung beibehält, die er während der Fahrt gehabt hat. Die Dynamo wird ausgeschaltet, die beiden Sammlerketten geben in Parallelschaltung Strom an das Netz, doch ist zwischen die negativen Pole der beiden Sammlerketten ein Teilwiderstand W1 oder W2 geschaltet, je nachdem vorher während der Fahrt B2 oder B1 aufgeladen worden ist. Durch diese Teilwiderstände wird die höhere Spannung der geladenen Kette vernichtet, um sie der in der Entladung begriffen gewesenen gleichzumachen. Wird der Wagen auf längere Zeit ausser Betrieb gesetzt – auf Endstationen –, so gleichen sich die Spannungen der beiden Sammlerketten allmählich aus, so dass die stärker entladene Kette etwas aufgeladen wird und nicht in einem schädlichen Entladungszustande bleiben kann. (Schluss folgt.)