Die Baulokomotiven
Von A. Doeppner, Tegel bei Berlin, 1907.
Eine eigene Sonderstellung in dem umfangreicher und mannigfaltigen Gebiete der leichten Lokomotiven nehmen in Bezug auf ihren Verwendungszweck und auf die für ihre Bauart maßgebenden Gesichtspunkte die Lokomotiven ein, welche bei Erdbewegungen für Tiefbauten, Kanalbauten, Eisenbahnbauten, Abraumarbeiten und dergleichen Verwendung finden, kurz die Baulokomotiven genannt.
Während noch vor einem Jahrzehnt in diesen Betrieben das Pferd in den weitaus meisten Fällen der bewegende Motor war, ist es heute wohl nur noch auf kleinere Betriebe solcher Art beschränkt und wird an vielen Stellen bereits von der Baulokomotive ersetzt. In ganz besonders hervorragendem Maße hat dieser Umschwung zugunsten des Lokomotivbetriebes eingesetzt, als die Zahl der neu zu erbauenden Eisenbahnstrecken dauernd und in beschleunigtem Maße wuchs, und als auch insbesondere die gewaltigen Arbeiten am Nordostseekanal mit ihren ausgedehnten Erdbewegungen begannen.
Fig. 1. Baulokomotive von 20 PS.
Heute gibt es bereits große Tiefbaufirmen, die 30, 40 und noch mehr solcher Baulokomotiven besitzen; aber auch in kleinen Betrieben nimmt die Benutzung von Lokomotiven für Erdbewegungen um so mehr zu, als sich die Überzeugung Bahn bricht, dass in wirtschaftlicher Beziehung die Lokomotive dem bisherigen Pferdebetriebe bei weitem überlegen ist.
Schon ein oberflächlicher Vergleich beider Beförderungsarten lässt diese große Überlegenheit klar zutage treten. Nimmt man beispielsweise an, dass ein Betrieb bisher mit 20 Pferden gearbeitet habe, so wird man für die Lokomotive, welche die Pferde ersetzen soll, eine Leistung von etwa 40 PS wählen müssen. Dieses Verhältnis ist dadurch bedingt, dass ein Pferd im Augenblick des Anziehens eine erhebliche größere Arbeitsleistung zu entwickeln vermag als 1 PS. Da die Lokomotive außerdem beim Anfahren eines Zuges zur Überwindung der Reibung der Ruhe eine größere Arbeit leisten muss als in voller Fahrt, so ergibt sich die erwähnte Notwendigkeit, für eine Arbeit, die bisher dauernd von beispielsweise 20 Pferden verrichtet wurde, eine Lokomotive von etwa 40 PS zu beschaffen.
Bereits bei der Einführung des elektrischen Betriebes auf den Straßenbahnen haben sich die Techniker über das Verhältnis zwischen der maschinellen und der tierischen Pferdestärke ein Bild machen müssen, und dort ist man, da es sich gleichzeitig um schnellere Fortbewegung erheblich vergrößerter Massen handelte, sogar zu einer Verzehnfachung gekommen, so dass heute 20pferdige Elektromotoren laufen, wo früher 2 Pferde die Arbeit verrichteten. Für den Baubetrieb genügt erfahrungsgemäß eine Verdoppelung der Leistungen vollauf, so dass die Kostenberechnung, welcher diese Annahme zugrunde gelegt wird, ein richtiges Bild gibt.
Diese Kostenberechnung stellt sich für 1 Arbeitstag wie folgt:
a) Lokomotivbetrieb.
Kohlen für den 10 stündigen Arbeitstag 400 kg zu
1,90 M.............= 7,60 M
(Da die Lokomotive als dauernde Leistung nur diejenige von 20 Pferden zu entwickeln hat, wird ihre Arbeitsfähigkeit auch nur zur Hälfte ausgenutzt und der Kohlenverbrauch demnach auch nur für eine Durchschnittsleistung von etwa 2 0 PS zu bemessen sein. Bei einer richtig konstruierten und gut gebauten Baulokomotive kann erfahrungsgemäß mit einem Kohlenverbrauch von 1 ¾ bis 2 kg mittlerer Steinkohle für 1 PS-st gerechnet werden, so dass sich in diesem Fall ein Kohlenverbrauch von 20 . 1 ¾ . 10 = 350 kg ergibt. Dazu kommt die einmal täglich erforderliche Kohlenmenge zum Anheizen bei Beginn der täglichen Arbeit, die in dem vorliegenden Beispiel mit 50 kg reichlich bemessen ist.)
Schmier- und Putzmaterial.........1,50 M
Bedienung. 1 Mann...................5,00 M
Reparaturen und Ersatz.............2,00 M
Abschreibung 10 vH von 9000 M
Verzinsung 5 vH von 9000 M.…….4,50M
insgesamt für den Arbeitstag.....20,60 M
b) Pferdebetrieb.
Unterhalt für 20 Pferde, je 1,50 M......30,00 M
Geschirr und Beschlag.......................4,00 M
Bedienung, 10 Mann, zu 2 M.............20,00 M
Abschreibung 20 vH von 7000 M
Verzinsung 5vH von 7000 M……...........5,80 M
insgesamt für den Arbeitstag…..........59,80 M
Diese Zahlen sprechen bereits für sich und bedürfen kaum weiterer Erörterung. Noch ungünstiger für den Pferdebetrieb stellt sich das Verhältnis, wenn man die sonstigen Vorteile des Lokomotivbetriebes in Erwägung zieht. In erster Reihe steht hier der Umstand, dass die Lokomotive nur solange Kohlen verbraucht, als sie arbeitet, und dass der Kohlenverbrauch in unmittelbarem Zusammenhang mit der Arbeitsmenge steht, welche sie verrichtet, derart, dass er bei vorübergehend geringerer Arbeitsleistung auch entsprechend niedriger ausfällt. Das Pferd dagegen muss auch während der Ruhetage, oder wenn es einmal nur während weniger Stunden im Tage arbeitet, sein Futter erhalten.
Ähnlich steht es mit der Frage der Betriebssicherheit. Die Praxis hat zur Genüge ergeben, dass das lebendige Tier bei weitem empfindlicher und Zufälligkeiten mehr ausgesetzt ist als die Maschine, und dass es einer weit sorgfältigeren Wartung bedarf. Voraussetzung dafür ist natürlich eine in gutem Zustand befindliche und gut gehaltene Lokomotive; denn mit alten, schadhaften oder nur notdürftig ausgebesserten Maschinen wird der Unternehmer keine sonderlichen Ersparnisse machen, ebenso wenig wie er dabei auf große Betriebssicherheit wird rechnen können.
Dem steigenden Bedarf Rechnung tragend und um stets schnell liefern zu können, halten namhafte deutsche Lokomotivfabriken großen Vorrat an Baulokomotiven.
Fast ausnahmslos kommen zweiachsige Tenderlokomotiven in Frage, als die einfachste und deshalb zweckentsprechendste Ausführung. An Spurweiten haben sich in Deutschland allgemein eingeführt: 600, 750 und 900 mm.
Der größeren Spurweite entsprechen im Allgemeinen auch größere und leistungsfähigere Bauarten, und ganz allgemein ist das Bestreben vorhanden, möglichst kräftige Lokomotiven zu verwenden.
Zahlentafel 1 gibt die Abmessungen der normalen Baulokomotiven, wie sie A. Borsig in Tegel in umfangreichem Maße herstellt und vorrätig hält.
Fig. 2. Baulokomotive von 125 PS.
Fig. 1 und 2 stellen zwei dieser Lokomotiven, eine von 20 PS und eine von 125 PS, dar. Die Bezeichnung nach Pferdestärken hat sich eingebürgert, obwohl dieses Maß, auf Baulokomotiven angewendet, wenig zutrifft und keinen Anspruch auf wissenschaftliche Genauigkeit machen kann. Ein Vergleich der Leistungen einer feststehenden Betriebsdampfmaschine und einer Lokomotive ist eben nicht ohne weiteres statthaft.
Auch für die Berechnung der Zugleistung von Baulokomotiven sind im Allgemeinen andere Gesichtspunkte maßgebend als bei Lokomotiven für Voll- und Nebenbahnen. In den weitaus meisten Fällen wird das Gleis, weil für vorübergehenden Betrieb bestimmt, lange nicht mit der gleichen Sorgfalt verlegt wie bei Bahnanlagen für dauernden Betrieb. Die Gleise werden unmittelbar dem Gelände angepasst, Ausgleich von Steigungen nur in den seltensten Fällen vorgenommen, so dass es bald bergauf, bald bergab geht. Meist fehlt auch der erforderliche Platz, um einigermaßen ausreichende Krümmungshalbmesser vorsehen zu können, so dass diese Lokomotiven Kurven zu befahren haben, die sonst kaum vorkommen. Alle diese Punkte stellen an die Leistungsfähigkeit der Lokomotive sehr starke Forderungen, und es muss hier mit wesentlich höheren Widerständen gerechnet werden, als sonst üblich.
Die Praxis hat gezeigt, dass für die mittlere, dauernd erreichbare Leistung der Lokomotive unter normalen Verhältnissen mit einem Widerstandskoeffizienten gerechnet werden kann, der für 1 t Zuglast auf der waagerechten Bahn 5 kg und für 1 t Lokomotivgewicht 8 kg Zugkraft am Zughaken der Lokomotive ausmacht. Die mittlere Zugkraft der Lokomotive berechnet sich nach der Formel
Z = 0,5 p d2 l / D
worin bedeutet
p den Kesselüberdruck in at,
d den Zylinderdurchmesser in cm,
l den Kolbenhub in cm,
D den Raddurchmesser in cm.
Da ferner in den meisten Fällen die Geschwindigkeit, mit der die Lasten zu befördern sind, nur gering zu sein braucht, lautet die Hauptforderung für eine Baulokomotive: große Zylinder und kleine Raddurchmesser, die, wie die vorstehende Formel deutlich zeigt, ausschlaggebend für eine große Zugkraft sind.
Unter diesen Voraussetzungen sind die Zugleistungen (s. Zahlentafel 2) der in Zahlentafel 1 aufgeführten Lokomotiven auf verschiedenen Steigungen bei normalen Geschwindigkeiten ermittelt.
Diese Zahlen gelten für normale Betriebsverhältnisse und können je nach dem Zustand der Gleise, des rollenden Gutes und der Behandlung der Lokomotiven einen Zuschlag nach oben erhalten, oder müssen, wo besonders ungünstige Verhältnisse vorliegen. entsprechend verringert werden. Sie können aber in jedem einzelnen Falle mit genügender Sicherheit zur Auswahl der erforderlichen Lokomotivsorte und zur Aufstellung eines Voranschlages gebraucht werden.
Von besonderer Wichtigkeit für die Auswahl ist, nachdem bezüglich der Spurweite die Entscheidung getroffen, die Frage, ob die vorgesehenen Schienen für die in Aussicht genommene Lokomotive stark genug sind. Zahlentafel 3 zeigt für eine Anzahl der gebräuchlichsten Schienenprofile die zulässig größten Raddrücke an. Für ihre Ermittlung ist der Gesichtspunkt maßgebend, dass das auf zwei Querschwellen ruhende Schienenstück als ein Träger auf zwei Stützen anzusehen ist, der durch den Druck des Rades auf Biegung beansprucht wird. Das größte Biegungsmoment bei Querschwellen in n cm Entfernung, von Mitte zu Mitte gemessen, ist hierbei nach Winkler unter der Voraussetzung gleicher Stützenhöhe und ruhender Last
M = 0,189 D n,
worin D den größten Raddruck in kg bedeutet. Da dieses Biegungsmoment jedoch infolge der Bewegung der Last, der Zusammendrückung von Bettung und Unterlagen sowie anderer Einflüsse wesentlich größer ausfällt, muss bei Berechnung der Schienen ein genügend großer Sicherheitskoeffizient angenommen werden, der diesen erhöhten Beanspruchungen Rechnung trägt. Die Zahlen der Zusammenstellung 3 sind unter der Voraussetzung ermittelt, dass die Stahlschienen eine Zerreißfestigkeit von 50 kg/qmm haben, und dass mit mindestens fünffacher Sicherheit gerechnet, also eine höchste zulässige Beanspruchung von 10 kg/qmm zugrunde gelegt wird.
Ist also auf Grund der Leistungsberechnungen eine bestimmte Lokomotive gewählt worden, so kann mit Hülfe von Zahlentafel 3 das erforderliche Schienenprofil bestimmt werden.
Es ist bereits vorher gesagt worden, dass last ausnahmslos zweiachsige Tenderlokomotiven verwendet werden, weil sie die einfachste Bauart haben.
Gerade die Einfachheit in allen Einzelteilen erleichtert die Bedienung und Instandhaltung in hohem .Maße, und diese Frage ist deshalb hier von großer Wichtigkeit, weil das Führerpersonal in den meisten Fällen nicht die eingehende Ausbildung genossen hat, wie es bei den Betrieben von Eisenbahngesellschaften der Fall ist. Im Interesse sparsamen Betriebes wird jede Maschine von nur einem Mann bedient, der Führer und Heizer in einer Person vereinigt. Die Einzelteile des Triebwerkes müssen leicht zugänglich sein, so dass sie ohne Mühe ständig beobachtet werden können. Die Handgriffe und Züge zur Bedienung des Kessels und der Maschine müssen übersichtlich angeordnet sein. Ganz besondere Sorgfalt erfordert die Herstellung der Kessel, weil diese in den Baubetrieben meist sehr stark beansprucht werden, und weil das verwendete Kesselwasser oft ohne Reinigung und ohne Rücksicht auf schädliche Beimengungen ohne weiteres aus Gräben öder Brunnen, die an der Strecke liegen, entnommen wird. Meist fehlt es auch an der Zeit, den Kessel in kurzen Zwischenräumen genügend zu reinigen. Der Kessel muss deshalb in erster Linie reichliche und zweckmäßig angebrachte Waschöffnungen besitzen, kräftige Versteifungen haben, aus allerbesten Materialien bestehen und in vorzüglicher Arbeit hergestellt sein; jede Vernachlässigung dieser wichtigen Forderungen rächt sich sehr bald im Betrieb.
Fig. 3 bis 5. Kessel der 125pferdigen Lokomotive Fig. 2.
Fig. 3 bis 5 zeigen den Kessel der in Fig. 2 dargestellten 125pferdigen Baulokomotive, welcher den obigen Forderungen in vollem Maße gerecht wird.
Einfache gerade Formen, eine geradwandige Feuerbüchse ohne Einschnürungen, reichliche und zweckmäßig angebrachte Waschöffnungen, kräftige Versteifungen sind die Hauptvorzüge dieser Bauart. Der Langkessel ist aus einem Bleche gewalzt, ebenso der Feuerbüchsmantel, so dass Nietnähte nach Möglichkeit vermieden sind. Die Hinterwand und die Stiefelknechtplatte sind auf der Bördelpresse mit Presswasser gekümpelt. Erwähnenswert ist auch die besonders sorgfältige Verankerung der Rohrwände durch Ankerröhren, starkwandige Siederöhren, welche mittels Gewindes in beide Rohrwände eingeschraubt sind. Diese Konstruktion ist durch die gesetzlichen Bestimmungen vorgeschrieben.
Die Kessel der Baulokomotiven werden dauernd amtlich überwacht, und es sind dafür Sondereinrichtungen vorgeschrieben, welche bei den Lokomotiven der Bahnverwaltungen im allgemeinen als entbehrlich angesehen werden.
Wenn auch die ganze Entwicklung dieses Zweiges des Lokomotivbaues dahin drängt, die Baulokomotiven als Marktware herzustellen, so ist doch vor allem der Grundsatz maßgebend, dass das Einfachste und Beste für diese Zwecke gerade gut genug sei. und dass sich die hierdurch bedingten etwas höheren Anschaffungskosten durch eine längere Lebensdauer und größere Betriebsicherheit der Lokomotiven sehr schnell bezahlt machen.
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Quelle: A. Doeppner, Die Baulokomotiven, in: Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure, 27. April 1907, Nr. 17, Band 51, S. 665 - 668.
Rechtschreibung behutsam angepasst: Wolfgang Morscher.
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