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Rauch und seine Probleme
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Bevor wir uns mit den Details zu diesem Thema befassen, muss erwähnt werden, dass der Gotthardtunnel der einzige grosse und lange Tunnel der Schweiz war, der planmässig mit Dampflokomotiven befahren wurde. Die neuen Erfindungen ermöglichten es bei den später gebauten Tunneln, elektrische Lokomotiven einzusetzen. Freiwillig war die Aktion dabei gar nicht, denn man nutzte dort lediglich die Erfahrungen beim Gotthardtunnel.
Die Probleme während dem Bau wurden bereits am 10. April 1875 in einem Schreiben von Gerwig erwähnt. Dort sah man bereits die Gefahren und sprach beim Gotthardtunnel von einem unmöglichen Projekt, das da gebaut würde.
Daher waren 1882 die Probleme mit dem Rauch bekannt, jedoch wusste man noch nicht, wie es sich mit den Gasen genau verhalten würde. Zudem behinderte der Rauch auch die Sicht, was bei den Portalen mit den Signalen zu Problemen führen könnte.
Schon die Bauarbeiter während des Baus beklagten Kopfschmerzen. Als diese mit Aufnahme des Be-triebes auch vom fahrenden Personal nach der Fahrt im Gotthardtunnel beklagt wurden, waren die Probleme grösser, als erwartet.
Die Idee war, dass im Tunnel durch die unter-schiedlich hoch gelegenen Orte Göschenen und Airolo eine natürliche Strömung einsetzte.
Man nannte diesen Effekt Kamineffekt. In den Rampen der Zufahrten funktionierte dieser in den Kehrtunnel hervorragend, jedoch war im Scheiteltunnel die Differenz bei den Höhen zu gering, so dass keine kräftige Strömung einsetzte. Ein während dem Bau erdachter Rauchabzug, hätte den Effekt jedoch verstärkt.
Die Fahrt im Gotthardtunnel sollte nach einem bestimmten Prinzip durchgeführt werden. Abgefahren wurde mit maximalem Druck im Kessel. Auch das Feuer war nun voll aktiv. Kurz vor der Einfahrt in den Gotthardtunnel wurde das Feuer in der Feuerbüchse eingeschlossen. Man verhinderte einfach die Zufuhr von ausreichend frischer Luft. Dadurch konnte sich die Glut nicht mehr entzünden und es entstand kein Rauch mehr.
Durch die heisse Glut in der Feuerbüchse, wurde immer noch ausreichend Dampf, jedoch kein Rauch mehr erzeugt.
Sie müssen bedenken, dass die Produktion von Dampf nicht augenblicklich abgestellt werden konnte, da die Metalle heiss waren und auch die Glut eine grosse Wärme abstrahlte.
Diesen Effekt machte man sich bei der Fahrt durch den Gotthardtunnel zu nutze. Man nutzte schlicht die vorhandene Hitze für die Fahrt.
Während der Durchfahrt, wurde so lange Zugkraft ausgeführt, bis der Druck im Kessel abgesunken war. Das reichte bei schweren Zügen durchaus für den grössten Teil des Gotthardtunnels. Anschliessend rollte der Zug aus und erreichte so den anderen Bahnhof. Die leichten Schnellzüge konnten die Fahrt durch den Tunnel durchaus mit dem vorhandenen Dampf absolvieren. Hier zeigte sich der Effekt mit der Restwärme sehr deutlich.
Gut war der geringe Druck schliesslich für die anschliessende Talfahrt, wo kein hoher Kesseldruck benötigt wurde. Auf der Talfahrt wurde lediglich das heisse Kesselwasser benötigt. Daher war auch das Feuer sehr gering. Es musste so vor der Talfahrt kein Druck abgelassen werden und das Feuer, das nun wieder brennen konnte, erzeugte keine zu grosse Wärme. Betrieblich gesehen, war der Gotthardtunnel daher sogar ein Vorteil.
Die Sache mit dieser Fahrweise funktionierte recht gut. Die Probleme waren aber auch vorhanden. So liess sich ein Feuer nicht komplett einschliessen. Etwas Rauch wurde daher trotzdem produziert und in den Tunnel ausgestossen. Es kam aber auch zu Situationen, wo wieder geheizt werden musste, weil der vorhandene Dampf nicht für die Fahrt reichte. In Notsituationen wurde daher auch im Gotthardtunnel geheizt und so Rauch produziert.
Schon sehr früh wurden regelmässig Messungen vorgenommen und so die Belastung mit dem Rauch bestimmt. Das Lokomotivpersonal wurde zudem angewiesen im Tunnel nach Möglichkeit keinen Rauch zu produzieren.
Harte Strafen drohten jenen, die dies ohne begründete Not taten. Einen Tageslohn Busse wegen unnötigem Qualmen im Gotthardtunnel bewegte die Leute «freiwillig», sich an diese Vorschriften zu halten und so Rauch zu vermeiden.
Diese Massnahmen führten jedoch nicht zu einem ausreichenden Erfolg. In der Folge musste der Tunnel mehrmals wegen zu viel Rauch gesperrt werden.
Gerade bei gewissen Druckverhältnissen konnte es passieren, dass im Tunnel überhaupt keine Strömung vorhanden war. Dann musste man warten, bis sich die Situation änderte.
Der dabei erreichte Rekord war, als der Tunnel sieben Tage wegen zu viel Rauch für den Verkehr gesperrt wurde.
Bei den Lokomotiven baute man ab 1885 Rauchverbrenner ein und reduzierte damit den Rauchausstoss deutlich. Das System Langer sorgte mit einer zusätzlichen Verbrennung dafür, dass das gefürchtete Kohlenmonoxyd reduziert wurde.
Auch Schwefelgase konnten dank entsprechender Kohlen reduziert werden. Ein gut funktionierendes System, das jedoch bei Bauarbeiten im Tunnel nicht mehr ausreichte. Die Klagen über Kopfschmerzen hielten daher an.
Damit war der Rauch im Tunnel zwar nicht mehr gut sichtbar, aber die giftigen Gase, die noch vorhanden waren, vermischten sich mit dem ausgestossenen Dampf. An der warmen feuchten Luft im Tunnel konnte sich der Dampf jedoch nicht immer schnell genug auflösen. So blieb er wie eine Wolke im Tunnel stehen und behinderte die Sicht für das Fahrpersonal immer wieder. Wobei die warme Luft eigentlich die Auflösung begünstigen sollte, jedoch nicht die hohe Luftfeuchtigkeit.
Auf einer dicht befahrenen internationalen Bahnlinie konnte man diese Probleme nicht anstehen lassen. Die Luftzirkulation im Tunnel musste bei der Gotthardbahn zuverlässig funktionieren. Da dies auf natürlichem Weg nicht erreicht werden konnte, musste man eine künstliche Luftströmung erzeugen. So hätte man den Rauch einfach aus dem Tunnel blasen können. Die lästigen Sperrungen hätten dann verhindert werden können.
Um die künstliche Belüftung zu ermöglichen, wurde neben dem nördlichen Portal die Ventilationshalle erbaut. Bei der 1899 nach Saccardo gebauten Anlage wurden zwei fünf Meter grosse Ventilatoren dazu genutzt, frische Luft in den Tunnel zu blasen. Diese bliesen durch einen kurzen Stollen Luft in den Gotthardtunnel. So erzeugte man eine künstliche Strömung von 2.8 m/s und der Rauch wurde im Süden, beziehungsweise Norden aus dem Tunnel geblasen.
Angetrieben wurden die Ventilatoren anfänglich mit einer ausgemusterten Dampflokomotive der Baureihe E 2/2. Diese wurde aufgebockt und über eine Transmission die Kraft von den Rädern auf die Ventilatoren übertragen.
Erst ab 1901 verwendete man für den Antrieb eine mit Wasser betriebene Turbine. Damit verschwan-den auch die Lokomotive und die Transmission. Das Gebäude mit der Anlage konnte damit vervoll-ständigt werden.
Bei entsprechender Drucklage, vermochten die Ventilatoren jedoch keine ausreichende Strömung mehr zu erzeugen. Das führt dazu, dass der Rauch ebenfalls nicht abgezogen wurde.
Die Folgen waren klar. Wobei nun die Häufigkeit reduziert werden konnte. So war der Betrieb zwar möglich, aber gesichert war er noch lange nicht. Das Problem war somit immer noch latent vorhanden und somit längst nicht vom Tisch.
So richtig funktioniert hatte die Sache mit der Ventilation jedoch auch nicht und der Rauchverbrenner verbesserte nur die Sicht. Insbesondere bei Föhnlagen wirkte sie sogar kontraproduktiv und die Luft im Tunnel blieb schlicht stehen. Damit natürlich auch der Rauch und Dampf. Somit musste man mit der Lüftung immer wieder auf die aktuelle Wetterlage reagieren, was nicht immer gelang, da sich diese schnell ändern konnte.
Es überraschte daher nicht, dass bereits 1902 eine Firma namens MFO zusammen mit Siemens-Schuckert der Gotthardbahn einen Plan für die Elektrifizierung der Gotthardstrecke mit Wechselstrom unterbreitete. Da der Gotthardbahn damals der Mut für diese extrem neue Technik fehlte, lehnte sie das Angebot ab. So wurde die gleiche Idee den Schweizerischen Bundesbahnen SBB unterbreitet und die Strecke zwischen Seebach und Wettingen wurde damit ausgerüstet.
Mit etwas mehr Mut der Direktion, würden wir heute bei der Gotthardbahn von der ersten Bahnlinie mit einphasigem Wechselstrom und hoher Spannung sprechen. So blieb es aber im Gotthardtunnel bei den Dampflokomotiven und dieser Titel bekam eine unscheinbare Nebenlinie im zürcherischen Furttal. Heute wissen wir, dass der Entscheid der Direktoren falsch war, aber 1902 konnte niemand wissen, ob die Sache funktioniert.
Bei diesen Problemen ist schnell klar, dass sich die Schweizerischen Bundesbahnen SBB beim Bau des Simplontunnels für einen Betrieb mit Drehstrom entschieden. Diese aufwendige Fahrleitung musste in Kauf genommen werden, wollte man im noch längeren Simplontunnel nicht die gleichen Probleme, wie im Gotthardtunnel haben. Die elektrischen Lokomotiven begannen daher den Siegeszug in den langen Tunneln der Schweiz.
So überrascht es wenig, dass man sich auch am Gotthard intensiv mit dieser neuen Technik befasst. Zwar funktionierte das System mit den Dampflokomotiven gut, aber wenn es durch den Tunnel ging, waren die Probleme gross. Es ist daher der Umsicht des Personals zu verdanken, dass im Gotthardtunnel nicht eine ähnliche Katastrophe, wie beim Rickentunnel zu beklagen war. Man hatte schlicht riesiges Glück im Gotthard.
Als letztlich der dritte grosse Tunnel der Schweiz ebenfalls elektrisch befahren wurde und dort das einphasige Wechselstromsystem verwendet wurde, stand der Gotthard mit einer veralteten Technik deutlich im Rückstand. Immer noch kämpfte man mit dem Rauch und während Bauarbeiten musste der Tunnel auch mit der Ventilation immer wieder gesperrt werden. Ein Umstand, den man, wie wir jetzt wissen, 1902 hätte lösen können.
Die Lötschbergbahn zeigte mit den elektrischen Lokomotiven, wie gut diese in den Steigungen und insbesondere im langen Scheiteltunnel sind. Rauchbelastungen im Lötschbergtunnel gab es daher kaum mehr und man konnte den Betrieb immer aufrechterhalten.
Die dort ebenfalls vorgesehene Tunnelbelüftung wurde daher nur selten benutzt und auch nur dann, wenn wegen Bauarbeiten Dampf-lokomotiven benötigt wurden.
Es oblag schliesslich den Schweizerischen Bundesbahnen SBB das Problem zu lösen. Diese Lösung bestand darin, dass auch am Gotthard der elektrische Betrieb mit den entsprechenden Lokomotiven, eingeführt wurde. Anfänglich reduzierte man die Spannung in der Fahrleitung auf die Hälfte. Dies war nötig, weil die alten Dampflokomotiven die Isolatoren verschmutzten und es so zu Kurzschlüssen gekommen wäre. Erst mit der vollständigen Umstellung war Ruhe.
Um bei Arbeiten im Tunnel die Belastung für das eingesetzte Personal zu reduzieren, wurden spezielle Wagen gebaut. Diese Wagen besassen Ventilatoren, die einen künstlichen Luftstrom erzeugten. Dadurch konnte die Belastung unmittelbar bei der Baustelle reduziert werden. Diese Wagen sollten eine sehr lange Zeit im Einsatz bleiben und so immer wieder für eine künstliche Ventilation im Gotthardtunnel sorgen.
Mit dem Aufkommen der Diesellokomotiven wurden die Dampflokomotiven endgültig abgelöst. Jedoch stellten sich mit den Verbrennungsmotoren ähnliche Probleme im Tunnel ein. Auch hier klagte das Personal nach längeren Einsätzen über Kopfschmerzen. Die Symptome eine Vergiftung mit Kohlenmonoxyd waren daher auch hier vorhanden. So dass diese Lokomotiven nicht planmässig eingesetzt werden sollten und die Ventilationswagen behalten wurden.
Der Gotthardtunnel sollte über 100 Jahre im Betrieb bleiben, bis beim Problem mit dem Rauch eine Lösung gefunden wurde. Diese war jedoch 1882 schlicht unmöglich. Es ist heute vergleichsweise einfach, man verbietet im Gotthard schlicht alleine fahrende Dampflokomotiven und reduziert die Einsätze von Dieselmaschinen auf ein absolutes Minimum. Damit gehörte der Gotthardtunnel zu jenen Strecken der Schweiz, die ausschliesslich elektrisch geführte Züge vorgesehen haben.
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