SSB ZT 4

SSB ZT 4
SSB ZT 4
Nummerierung:	1001–1003
Anzahl:	3
Hersteller:	Maschinenfabrik Augsburg – Nürnberg (MAN) (Mechanischer Teil, Wagenkasten), Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik Winterthur (SLM) (Drehgestelle), Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft (AEG) (elektrische Ausrüstung)
Baujahr(e):	1982
Achsformel:	(1z1)´(1z1)´(Zahnrad auf talseitiger, antriebsloser Laufachse)
Spurweite:	1000 mm (Meterspur)
Länge über Kupplung:	20.105 mm
Höhe:	3715 mm
Breite:	2650 mm
Kleinster bef. Halbmesser:	60 m
Leermasse:	33 t
Höchstgeschwindigkeit:	30 km/h, bei Talfahrt auf 21 km/h abregelbar
Dauerleistung:	2×263 kW
Zahnradsystem:	Riggenbach
Stromsystem:	750 V Gleichstrom
Stromübertragung:	Oberleitung
Kupplungstyp:	Scharfenbergkupplung
Sitzplätze:	56
Stehplätze:	56 (4 P/m²)
Fußbodenhöhe:	1005 mm

Der ZT 4 ist ein Triebfahrzeug der Stuttgarter Straßenbahnen (SSB), das seit 1982 auf der Strecke der Zahnradbahn Stuttgart eingesetzt wird. Die Bezeichnung „ZT 4“ steht für „Zahnrad-Triebwagen mit vier Achsen“. Die Spurweite des ZT 4 ist 1000 Millimeter (Meterspur), der Zahnradantrieb ist für eine einlamellige, leiterförmige Zahnstange nach dem System Riggenbach in Gleismitte und auf gleicher Höhe mit der Schienenoberkante konstruiert. Ab Herbst 2022^[veraltet] wird der ZT 4 durch die Nachfolgebaureihe ZT 4.2 abgelöst.

Vorgeschichte

In den 1970er Jahren bestand das Rollmaterial der Stuttgarter Zahnradbahn aus fünf, zum Teil rund 40 Jahre alten, Triebwagen (101–105) und fünf Vorstellwagen aus der Eröffnungszeit (116–120). Das hohe Alter der Fahrzeuge, die es meist bereits auf weit über eine Million Laufkilometer gebracht hatten, und der zunehmende Mangel an Ersatzteilen führten zu immer kürzeren Wartungsintervallen der elektrischen und mechanischen Teile und immer häufigeren Ausfällen. 1974 musste bereits der Triebwagen Nummer 102 ausgemustert werden. Nicht zuletzt verursachten die Fahrzeuge einen beträchtlichen Lärm und waren in Ausstattung und Fahrkomfort nicht mehr zeitgemäß.

Hinzu kamen verschärfend rechtliche und wirtschaftliche Probleme: der Einsatz von Wagen mit Holzaufbauten war nach Straßenbahn-Bau- und Betriebsordnung (BOStrab) nur noch mit Ausnahmegenehmigung zulässig, eine Automatisierung der Türen bzw. ein Verschließen der Plattformen wäre zumindest bei den Vorstellwagen nicht oder nur mit hohem Aufwand möglich gewesen. Doch selbst bei automatischen Türen und dem damit möglichen Wegfall des Schaffners hätte man bei den Vorstellwagen auf den Bremser nicht verzichten können, da der Triebfahrzeugführer vom talseitig angeordneten Triebwagen aus die Strecke nicht überblicken konnte.

Die SSB litt ihrerseits unter der wirtschaftlichen Situation und der nach wie vor anwachsenden Konkurrenz durch den Individualverkehr und war so zu einem konsequenten Sparkurs gezwungen, weshalb sie den kostengünstigeren Ein-Mann-Betrieb auf allen Linien anstrebte. 1978 entschloss sie sich daher zur Beschaffung neuer, größerer Triebwagen mit der Kapazität eines bisherigen Zuges und damit zum endgültigen Verzicht auf Vorstellwagen.

Entwicklung

Der ZT 4 wurde 1979 nahezu zeitgleich mit den ersten drei Stadtbahn-Prototypen von den SSB in Auftrag gegeben. Da die Firma MAN für den Aufbau und den mechanischen Teil beider Fahrzeugtypen verantwortlich zeichnete, bot es sich auch zwecks Vereinheitlichung des Fuhrparks an, auf die gewonnenen Erkenntnisse der Stadtbahnwagenentwicklung zurückzugreifen. Das Fahrzeug hat die äußere Form und das Aussehen eines halbierten DT 8 nach dem Entwurf des Designerbüros Lindinger & Partner, jedoch mit zwei Führerständen, die Innenraumaufteilung erfolgte nach dem später auch für die Stadtbahn-Serienfahrzeuge übernommenen Schema der Prototypen 1 und 3. So entstand als „Nebenprodukt“ des Stadtbahnwagens ein vierachsiger Solotriebwagen. Da die Zahnradbahn von Anfang an nicht als Straßenbahnstrecke, sondern als Eisenbahn mit entsprechend dimensionierten Fahrzeugen konzipiert war, wirkte sich auch die vermeintliche Überbreite der Meterspurwagen von 2,65 Metern kaum nachteilig aus. Auch die Überschreitung der geplanten Leermasse der Wagen um vier Tonnen auf 33 Tonnen wirkte sich nicht deutlich auf die Tragfähigkeit der Brücken aus.

Technik

Antrieb

Der Antrieb der ZT 4 erfolgt durch zwei quer zur Fahrtrichtung liegende Mischstrom-Reihenschlussmotoren über ein Getriebe nur auf das Antriebszahnrad, das sich ohne kraftschlüssige Verbindung an der jeweils talseitigen Achse eines Drehgestells befindet (Näheres siehe bei Besonderheiten). Die Drehgestelle stammen von der Schweizerischen Lokomotiv- und Maschinenfabrik Winterthur (SLM) und verfügen über keinen Drehzapfen. Der Wagenkasten stützt sich über zwei Gummi-Metall-Schichtfedern als Querträger ab, die Längskräfte werden von außen liegenden Längslenkern übernommen.

Zur Vereinfachung der Wartung und um Standzeiten zu verkürzen beschaffte die SSB außerdem ein zusätzliches Reservedrehgestell. Jeweils eines der Drehgestelle wird üblicherweise ständig in der Hauptwerkstatt der SSB gewartet und im Wechsel in die drei Wagen eingebaut. Üblicherweise jede Woche wechselt der Fahrzeugeinsatz um einen Wagen weiter.

Bremssysteme

Der ZT 4 besitzt drei voneinander unabhängige Bremssysteme. Als Haupt- und Betriebsbremse dient die generatorische Widerstandsbremse, die eine Rückspeisung der Bremsenergie ins Leitungsnetz bei Anwesenheit eines Abnehmers ermöglicht. Dies ist in der Regel der zweite eingesetzte Wagen. Außerdem dient die Fahrleitung der Zahnradbahn zum Leistungsausgleich zwischen den Talquerlinien (Degerloch) und den Tallängslinien (Marienplatz) der Stadtbahn Stuttgart, so dass ein Stromverbundnetz vorliegt. Außerdem sind zwei mechanische Federspeicherbremsen (Klinkenbremse und Getriebebremse, beides hydraulische Federspeicherbremsen) vorhanden, die im unteren Geschwindigkeitsbereichen durch den Fahrer manuell betätigt werden. Eine davon ist als Klinkenbremse zur Rücklaufsicherung bei Bergfahrt ausgeführt. Die Funktion ähnelt etwa einer Kombination von einem Fliehkraftregler mit einer Rücktrittbremse, wie man sie vom Fahrrad kennt. Typisch für die Klinkenbremse ist bei der Bergfahrt das klickende Geräusch der Rastnasen in der Bremstrommel, wo sie an einer mechanischen Kulisse entlanggleiten. Bei der Talfahrt spreizen sich die Rastnasen hingegen durch die Umdrehung der Räder so weit von ihrer Achse ab, dass sie im Luftraum der Trommel rotieren, ohne anzustoßen. Würde die Geschwindigkeit talwärts ein gewisses Maß überschreiten, berühren die Rastnasen die Kulisse und greifen dort ein. Durch einen Öldämpfer abgemildert würde das Fahrzeug dann zum Stillstand gebracht. Die eigentliche Bremswirkung erfolgt dabei durch die mechanische Reibungsbremse auf die Hauptzahnräder. Bei der Bergfahrt wird grundsätzlich mit der Hangabtriebskraft angehalten; hier dient die mechanische Bremse nur als Feststellbremse.

Besonderheit

Problem

Damit Schienenfahrzeuge bei einer normalen Reibungsbahn den geometrisch idealen Sinuslauf auf dem Gleis erzielen können, sind üblicherweise Räder und Achswellen fest miteinander verbunden, genannt Radsatz. In den Gleisbögen führt dies zum geringfügigen intervallartigen Gleiten des jeweils einen Rades ("Schlupf"), wird aber wegen der Vorteile im geraden Gleis hingenommen. Bei einem Zahnradbahnfahrzeug käme es selbst in der Geraden zum ständigen Schlupf, weil sich der Durchmesser der Laufräder durch Abnutzung verkleinern würde, während der Durchmesser des Zahnrades immer genau der gleiche bleibt. Denn das Zahnrad nützt sich nur an den talseitigen Flanken der Zähne ab, nicht an deren Spitze. Die Folge wäre, dass das Laufrad so gut wie nie die gleiche Geschwindigkeit am Umfang hätte wie das Zahnrad. Die weitere Folge wäre ein enorm hoher Verschleiß an der Oberfläche von Laufrädern und Schienen.

Lösung

Um dies zu umgehen, sitzt das Hauptzahnrad (Ritzel) lose auf der Achswelle. Damit erfolgt die Umdrehung des Hauptzahnrades jeweils exakt synchron zur Zahnstange, ohne Irritation durch die Laufräder. Alle Radsätze und Laufräder des Wagens laufen somit ohne Antrieb mit. Dadurch ist auch eine Fahrt durch den Gleisbogen ohne Ruckeln möglich, was das Sicherheitsgefühl bei einer Zahnradbahn stärkt.

Weiter ist das Hauptritzel auf der Achswelle federnd angeordnet. So übertragen sich Unebenheiten im Gleis, Schwingungen im Fahrzeuglauf oder Schwankungen des Wagenkastens, etwa bei starkem Andrang von Fahrgästen, nicht auf das Hauptritzel. Dadurch greift das Ritzel ständig mit gleichbleibender Tiefe in die Zahnstange, was für die gleichmäßige Kraftübertragung und Flächenbelastung der Zähne wichtig ist. Antrieb und Bremsung erfolgen nur durch die beiden Hauptritzel. Bei der starken Neigung der Zahnradbahn wären Antrieb oder Bremsung über die Laufräder ohne Belang. Die Achswelle dient lediglich als Widerlager für das Hauptritzel, in welches das Getriebe des Antriebsmotors eingreift. Auch die Bremsen wirken auf das Hauptritzel, nicht auf die Achswelle oder die Laufräder. Die Führung des Wagens im Gleis übernehmen in gewohnter Weise die Laufräder. Die Zahnstange hat keine führende Funktion, sie überträgt nur die Druckkräfte. Wegen der Sicherheit und der gleichmäßigeren Verteilung der Kräfte besitzt jedes Triebfahrzeug einer Zahnradbahn zwei Hauptritzel.

Ausstattung

Der ZT 4 verfügt über 56 Sitz- und ebenso viele Stehplätze, die Innenraumaufteilung entspricht der des DT8 mit zwei abgetrennten, teilweise verglasten Fahrerkabinen, zwei doppelflügeligen Türen auf beiden Seiten und Anordnung der Sitzlehnen auf Höhe der Fensterholmen. Auch der ZT 4 ist ein Hochflurfahrzeug mit 1005 Millimeter Fußbodenhöhe, allerdings muss der Höhenunterschied mittels dreier fest eingebauter Trittstufen in den Türbereichen überwunden werden. Die ursprüngliche Farbgebung wich sowohl vom Serien-DT 8 als auch von den Prototypen ab: es wurden grüne Sitzpolster mit gelben Haltestangen und einem braunkarierten Textilteppich-Fußboden kombiniert, außen waren die Wagen schwarz im Unterbereich, cadmiumgelb an den Seiten und anthrazit an Fensterpartie und Dach lackiert.

Die Linien- und Zielbeschilderung erfolgte ursprünglich über Rollbänder an den Frontseiten, auf eine seitliche Beschilderung und eine innere Perlband-Anzeige wie beim DT 8 konnte verzichtet werden.

Einsatz und schrittweise Modernisierung

Um den ZT 4 auf der Stuttgarter Zahnradbahnstrecke einsetzen zu können, musste diese zuvor grundlegend modernisiert werden. Dabei wurde unter anderem der Unterbau verstärkt, die leistungsschwache Doppelfahrleitung durch eine moderne Tragseilfahrleitung ersetzt und eine neue, längere Schiebebühne in den Betriebshof eingebaut. Der historische Zahnradbahnhof an der Filderstraße wurde zur modernen Abstellhalle für zwei ZT 4 umgestaltet, der dritte fand auf dem ertüchtigten Gleis 3 der südlichen Wagenhalle Platz. Die Werkstatthallen auf der Nordostseite wurden aufgegeben, hier zog einige Jahre später das Theater Rampe ein.

Der erste ZT 4 mit der Nummer 1001 wurde am 3. August 1982 im Zahnradbahnhof Degerloch angeliefert. Nachdem am 23. August 1982 mehrere der verkauften Altbauwagen abtransportiert worden waren und so Platz geschaffen war, traf am 27. August 1982 der Triebwagen 1002 bei der Zahnradbahn, ebenfalls in Degerloch, ein. Unter großem öffentlichem Interesse wurden die Neubaufahrzeuge von den historischen Triebwagen 103 beziehungsweise 101 und 104 in den Betriebshof Marienplatz geschleppt. Die technische Abnahme der Wagen erfolgte durch das Eidgenössische Amt für Verkehr (BAV) nach Schweizer Sicherheitsbestimmungen, da es in Deutschland keine entsprechenden Vorschriften gab. Unmittelbar danach begannen die Probefahrten, und bereits am 11. und 12. September 1982 konnten die Wagen im Rahmen eines „Zacke-Festes“ der Öffentlichkeit vorgestellt werden.

Am 23. Oktober 1982 folgte schließlich Triebwagen 1003. Seither übernahmen sie Zug um Zug den Planverkehr auf der Zahnradbahn, allerdings musste wegen anfänglicher unvorhergesehener Schwierigkeiten der zum Verkauf vorgesehene Triebwagen 105 bis Ende 1983 als Betriebsreserve vorgehalten werden. Bei den Jubiläumsfeierlichkeiten 1984 erlitt schließlich der verbliebene Museumstriebwagen 104 eine irreparable Schädigung der Wicklungsisolation des bergseitigen Motors, weil ein Fahrgast während der Bergfahrt die talseitige Handbremse festzog. Seither können ausschließlich ZT 4 samt den zwischenzeitlich ausgelieferten Fahrradbeiwagen auf der Strecke zum Einsatz kommen.

Die ZT 4 Nummer 1001 und 1002 tragen seit den 1980er Jahren die Namen „Heslach“ und „Degerloch“, Wagen 1003 wurde 1995 auf den Namen „Helene“ (nach der Degerlocher Bürgerin Helene Pfleiderer) getauft.

Ab 1989 wurden als erster größerer Umbau Zug um Zug die störanfälligen elektrischen Schwingschiebetüren durch druckluftbetriebene Außenschwingtüren aus Kunststoff ersetzt, wie sie auch bei den DT 8 zur Anwendung kommen.

Ab dem Jahr 2000 wurden die Wagen nacheinander einer grundlegenden Modernisierung unterzogen, wodurch zeitweilig nur ein Zug im Halbstundentakt auf der Strecke verkehren konnte. Als erster Triebwagen kam ab Februar 2001 Triebwagen 1001 in diesem neuen Gewand zum Einsatz, bei dem vor allem die nunmehr am Stadtbahnwagentyp DT 8.10 orientierte Farbgebung mit durchgehend ginstergelb lackiertem Wagenkasten und nachtblauem Fensterband auffällt. Des Weiteren wurde der Teppichboden durch einen Kunststoffbodenbelag wie bei der Stadtbahn ersetzt und die Fahrzeugtechnik unter anderem durch elektronische Antriebssteuerung und Installation des Zugbeeinflussungssystems ZUB und des Bordinformationssystems IBIS sowie Einbau eines Fahrtenschreibers modernisiert.

Nach entsprechender Sanierung der anderen beiden Triebwagen folgten in den nächsten Jahren im Rahmen von Werkstattaufenthalten weitere Veränderungen: Die ZT 4 erhielten wie auch die Stadtbahntypen DT 8.4-9 zweiteilige, blaue Sitzpolster; im Herbst 2008 wurden schließlich die Rollbänder zur Liniennummern- und Zielbeschilderung durch LED-Anzeigen ersetzt.

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  Wagen 1001

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  Wagen 1002

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  Wagen 1003

Außerbetriebnahme

Die drei Triebwagen scheiden mit Inbetriebnahme der Nachfolgegeneration ZT 4.2, die für Herbst 2022^[veraltet] geplant ist, aus dem Dienst, wobei ein Wagen vorübergehend als Ersatzfahrzeug dienen soll. Wagen 1001 und 1002 sollen verschrottet werden, Wagen 1003 wurde am 26. Juli 2022 als erster außer Betrieb gestellt und in das Straßenbahnmuseum Stuttgart überführt.

Literatur

• Über Berg und Tal – Nachrichtenblatt der Stuttgarter Straßenbahnen AG / Stuttgarter Straßenbahnen AG (Hrsg.)
• Ulrich Theurer: 100 Jahre Zahnradbahn Stuttgart–Degerloch
• Dirk v. Harlem: Neue Zahnradbahn-Triebwagen für Stuttgart – Technische Beschreibung
• Straßenbahn Magazin, Heft 53, August 1984, S. 163 ff. Franckh’sche Verlagshandlung Stuttgart, ISSN 0340-7071
• Gottfried Bauer: Straßenbahn in Stuttgart, „Über Berg und Tal mit der SSB“, GeraMond Verlag, München 2003, ISBN 3-7654-7188-7
• G. Bauer, U. Theurer, C. Jeanmaire: Strassenbahnen um Stuttgart, FBG, CSB, ESS, END, SSF. Verlag Eisenbahn 1984, ISBN 3-85649-047-7
• Gottfried Bauer, Ulrich Theurer: Von der Straßenbahn zur Stadtbahn Stuttgart 1975–2000. Stuttgarter Straßenbahnen AG, Stuttgart 2000, ISBN 3-00-006615-2.
• Knupfer, H.-J.: Die Bahn zur schönen Aussicht – Stuttgarts Zahnradbahn. Stuttgart 2009, ISBN 978-3-9811082-2-4

Weblinks

Commons: Zahnradbahn Stuttgart – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

• Offizielle Seite der Stuttgarter Straßenbahnen AG, welche u. a. die Stuttgarter Zahnradbahn, die Schienenseilbahn (Standseilbahn) in Stuttgart-Heslach betreibt: www.ssb-ag.de
• Zahnradbahn Stuttgart (Memento vom 20. Dezember 2005 im Internet Archive)
• Details aller Lokomotiven
• Sammelthread zur möglichen Restaurierung des historischen TW 104 im Bahnforum Stuttgart

Einzelnachweise

Straßenbahnfahrzeuge der Maschinenfabrik Esslingen

Großraumwagen:  T2 | T4b | ZT4

Gelenkwagen:  DoT4 | GT4 | GT6