SLM HG 4/4

SLM HG 4/4
DFB 704 im Bahnhof Realp DFB (August 2021)
Nummerierung:	701–709
Anzahl:	9
Hersteller:	SLM
Baujahr(e):	1923/24 (Nr. 701–705), 1929 (Nr. 706–707), 1930 (Nr. 708–709)
Ausmusterung:	1940er Jahre und 1975
Bauart:	Dzz h2 (h4v)
Spurweite:	1000 mm (Meterspur)
Länge über Puffer:	8950 mm
Höhe:	3460 mm
Breite:	2650 mm
Gesamtradstand:	4440 mm
Leermasse:	36,5 t
Dienstmasse:	45,9 t
Reibungsmasse:	45,9 t
Höchstgeschwindigkeit:	40 km/h (Adhäsion) 15 km/h (Zahnrad)
Indizierte Leistung:	590 kW
Dauerzugkraft:	143 kN
Treibraddurchmesser:	855 mm
Zahnradsystem:	Abt, zweilamellig
Anzahl Antriebszahnräder:	2
Grösse Zahnräder:	840 mm (22 Zähne)
Steuerungsart:	Heusinger-Walschaerts; Kolbenschieber mit innerer Einströmung (Adhäsion) Heusinger-Walschaerts; Kolbenschieber mit äusserer Einströmung (Zahnrad)
Zylinderanzahl:	2 Adhäsion (Hochdruck), 2 Zahnrad (Niederdruck)
Zylinderdurchmesser:	455 mm
Kolbenhub:	450 mm
Zylinderd. Zahnradantrieb:	455 mm
Kolbenhub Zahnradantrieb:	430 mm
Kesselüberdruck:	14 bar
Anzahl der Rauchrohre:	18
Heizrohrlänge:	3200 mm
Rostfläche:	1,65 m²
Strahlungsheizfläche:	6,7 m²
Rohrheizfläche:	63,4 m²
Überhitzerfläche:	20,9 m² (System Schmidt)
Wasservorrat:	4,0 m³
Brennstoffvorrat:	1800 kg (Kohle)
Bremse:	Bandbremse (Zahnrad), Riggenbach-Gegendruckbremse, Vakuum-Klotzbremse
Kupplungstyp:	Mittelpuffer; darunterliegende Schraubenkupplung (Auslieferung) bzw. Ausgleichskupplung nach RhB-Normen (DFB)

Die Dampflokomotiven des Typs HG 4/4 wurden ab 1923 in neun Exemplaren durch die französische Kolonialverwaltung für den Einsatz auf der Zahnradbahn von Song Pha nach Đà Lạt in Französisch-Indochina (heute Vietnam) beschafft. Die von der Schweizerischen Lokomotiv- und Maschinenfabrik Winterthur (SLM) gebauten Zahnradlokomotiven wurden unmittelbar nach Frankreich und weiter nach Asien verbracht und blieben dort bis zur kriegsbedingten Aufgabe der Strecke in den 1970er Jahren. Zwei Maschinen, die 1990 in die Schweiz zurückgeführt wurden, sind bei der Dampfbahn Furka-Bergstrecke (DFB) erhalten, eine davon wurde bereits aufgearbeitet.

Konstruktion

Antrieb der Lok 704 (Hochdruckzylinder des Adhäsionsantriebes unten, Niederdruckzylinder des Zahnradantriebes oben)

Zwischengelegewellen der Lok 704 mit den deutlich sichtbaren Bandbremsen

Zur Zeit der Konstruktion der Lokomotiven konnte die SLM auf eine umfassende Erfahrung im Bau von Zahnradlokomotiven zurückgreifen. Als Grundlage für die HG 4/4 dienten die 1914 in sechs und 1920 in weiteren vier Exemplaren an die Nilgiri-Bahn in Indien gelieferten HG 4/5-Zahnradlokomotiven mit dem Antriebssystem Winterthur. Die Leistung konnte nochmals deutlich erhöht werden und die Konstruktion ohne Laufachsen ermöglichte, die Gesamtmasse des Fahrzeugs als Reibungsgewicht zu nutzen. Als maximale befahrbare Steigung wurden 120 ‰ vorgesehen, die Anhängelast sollte auf Adhäsions- und Zahnradabschnitten 65 Tonnen betragen. Bereits früher hatte die SLM die Lokomotiven HG 2/3 sowie HG 3/4 (Bauart Abt) gebaut.

Die Lokomotiven verfügen über vier in einem Innenrahmen gelagerte Kuppelachsen. Der Rahmen ist in Blechbauweise gefertigt und genietet. Der Adhäsionsantrieb erfolgt auf die dritte Kuppelachse. Die erste und vierte Achse sind seitenverschiebbar, um die Kurvengängigkeit zu verbessern. Die Federung erfolgt über Blattfederpakete.

Der Kessel weist ein Volumen von 2,85 m³ auf und verfügt über 104 Siede- sowie 18 Rauchrohre. Die totale Heizfläche beträgt 92 m². Der Wasservorrat wird in seitlichen Wasserkästen an beiden Seiten des Kessels mitgeführt. Die Kesselspeisung erfolgt durch zwei nicht saugende Friedmann-Injektoren.

Die insgesamt vier Zylinder arbeiten im Zahnradbetrieb in Verbundwirkung, wobei die untenliegenden Adhäsionszylinder als Hochdruck- und die darüber angebrachten Zylinder des Zahnradtriebwerks als Niederdruckzylinder ausgelegt sind („System Winterthur“). Durch diese Bauweise liegen alle wichtigen Bauteile gut zugänglich auf der Aussenseite der Lokomotive, und es sind keine schräg liegenden Zylinder wie beim „System Abt“ erforderlich. (Beiden Systemen ist gemeinsam, dass sie keine gekröpften Achsen wie bei einer Konstruktion mit Innenzylindern benötigen, sondern aus vergleichsweise einfachen Teilen bestehen.) Das Zahnradtriebwerk besteht aus zwei gekuppelten Zwischengelegewellen, die oberhalb der Treibzahnradwellen eingebaut sind und diese über eine Untersetzung von 1:2 antreiben. Das gesamte Zahnradtriebwerk ist im Rahmen aufgehängt und daher Teil der gefederten Masse; es lässt sich in der Höhe nachstellen, um die Abnützung der Bandagen auszugleichen. Durch diese Konstruktion mit einem Getriebe können Hoch- und Niederdruckzylinder trotz des deutlich unterschiedlichen Volumenstroms den gleichen Durchmesser aufweisen. Die zusätzliche Untersetzung bewirkt, dass das Zahnradtriebwerk im Zahnstangenbetrieb mit doppelter Drehzahl und in umgekehrter Richtung wie das Adhäsionstriebwerk läuft. Die Zylinder der Hochdruckseite bilden gemeinsam mit ihrem Schieberkasten je ein Gussstück, während die beiden Zylinder und Schieberkästen der Niederdruckseite zu einem Gussstück zusammengefasst sind. Der gesamte Zylinderblock besteht so aus drei Teilen, die mit dem lokal verstärkten Rahmen verschraubt sind. Alle Zylinder sind mit Kolbenschiebern ausgestattet. Die Triebwerke verfügen über eine gemeinsame Heusinger-Walschaerts-Steuerung. Im reinen Adhäsionsbetrieb arbeitet nur das Adhäsiontriebwerk mit einstufiger Dampfdehnung. Umgekehrt kann für das Anfahren auf einer Zahnstangenstrecke ein Teil des Kesseldrucks über einen Hilfsregulator auf den Zahnradantrieb gegeben werden.

Die Maschinen wurden mit Mittelpuffern und darunterliegenden Schraubenkupplungen nach französischen Normen geliefert. Diese Kupplungen wurden für den Betrieb in der Schweiz durch Ausgleichskupplungen nach RhB-Normen ersetzt.

Die Lokomotive verfügt insgesamt über fünf Bremsen, die sich abgesehen von den Bremsklötzen im Originalzustand der 1920er Jahre befinden. Die beiden mit Handspindeln bedienten Bandbremsen des Zahnradantriebes wirken auf die Zwischengelegewellen. Die Klotzbremse wirkt einseitig von vorn auf den ersten, dritten und vierten Kuppelradsatz. Im Gefälle wird in der Regel die Gegendruckbremse genutzt, weiter stehen eine Saugluftbremse für den gesamten Zug, deren Bremszylinder auf das Adhäsionsbremsgestänge der Lokomotive wirkt und eine weitere, dasselbe Bremsgestänge nutzende Handspindelbremse zur Verfügung.

Hilfseinrichtungen sind mehrere Schmierpressen für die unter Dampf gehenden Lager und den Zahnradantrieb sowie ein original nicht vorhandener Dampfgenerator für die elektrischen Anlagen. Eine Nachrüstung von Sicherheitseinrichtungen erfolgte wie in dieser Umgebung üblich nicht, die Sicherheit im Betrieb wird durch den Betrieb mit zwei Personen gewährleistet.

Geschichte

Einsatz in Indochina

Katalogillustration einer HG 4/4 aus den 1920er Jahren (SLM)

Die ersten fünf Lokomotiven (Nr. 701–705, Fabrik Nr. 2937 – 2941) wurden 1924 über Frankreich an die damalige Bahngesellschaft Compagnie Génerale de Colonies Paris nach Indochina geliefert. 1929 baute die Maschinenfabrik Esslingen weitere zwei Lokomotiven (Nr. 706 / 707, Fabrik Nr. 4227 / 4228) nach den Plänen der SLM und lieferte sie im Rahmen von Reparationsforderungen ebenfalls an Frankreich. Die letzten beiden Lokomotiven (Nr. 708 / 709 Fabrik Nr. 3413 / 3414) lieferte wiederum die SLM. In Indochina waren die Maschinen auf der Strecke Song Pha (früher Krong Pha) – Đà Lạt im Einsatz.

Im Verlauf des Zweiten Japanisch-Chinesischen Krieges gingen vier Maschinen verloren oder wurden zerstört. 1947 erhielten die noch vorhandenen Lokomotiven von der Südvietnamesischen Staatsbahn die neuen Nummern VHX 40 302, 303, 304, 306 und 308. Die fehlenden Triebfahrzeuge wurden durch die 1947 beschafften, von der Furka-Oberalp-Bahn ausgemusterten HG 3/4 ersetzt.

Der Vietnamkrieg führte mehrfach erneut zu Zerstörungen sowohl von Fahrzeugen als auch der Bahnanlagen. Schlussendlich überlebten drei HG 4/4 in mehr oder weniger betriebsfähigen Zustand, nämlich die Lokomotiven 304, 306 und 308. 1975 fanden die letzten Fahrten statt. Die beiden SLM-Lokomotiven 304 und 308 wurden im Depot Đà Lạt abgestellt. Die Esslinger Lokomotive 306 wurde im Areal der Eisenbahnwerkstatt Tháp Chàm abgestellt, gelegentlich als Warmwasser- und Dampferzeuger eingesetzt und ansonsten vernachlässigt. Als man diese Lok 1990 auf einen möglichen Rücktransport untersuchte, fehlten viele Teile des Triebwerks und Aufbaus sowie fast alle Armaturen.

Rückführung und Revision

Die zurückgeholte 704 in Luzern (1991)

Frontansicht der Lok 704 beim feierlichen Rollout in Uzwil am 16. Juni 2018

Im Rahmen der Reaktivierung der Furka-Bergstrecke wurden 1990 neben vier HG 3/4 auch die beiden HG 4/4 Nr. 40 304, resp. 704 und 40 308, resp. 708, in einer aufwändigen Aktion „Back to Switzerland“ durch die DFB in die Schweiz zurückgeführt. Die Überreste der Lokomotive 306 resp. 706 mussten damals aus verschiedenen Gründen in Vietnam zurückgelassen werden. Der Rahmen mit Radsätzen, Zahnradantrieb und den Zylinderblöcken kam erst 1998 über den Hafen von Haiphong in die Schweiz.

Seit 2006 wurden die beiden Lokomotiven 704 und 708 durch qualifizierte Fachspezialisten in der DFB-Werkstätte Chur wieder originalgetreu aufgebaut. Dabei stellte man fest, dass mit Ausnahme der Radsätze nur sehr wenige Teile von anderen Lokomotiven stammen. Auch die Kessel wurden nicht getauscht, die Nummerierungen entsprachen den im SLM-Archiv in Winterthur gefundenen Aufzeichnungen. Die Lokomotiven hatten in den letzten Betriebsjahren stark gelitten. Infolge des Vietnamkrieges wurden die Unterhaltsarbeiten in Đà Lạt ausgeführt, obwohl die Infrastruktur für grössere Arbeiten dort nicht vorhanden war. So waren viele Teile weit über die Grenzmasse abgenützt. Die Lokomotivrahmen waren durch den mangelhaften Unterhalt so stark verschlissen, dass sie entgegen der anfänglichen Absicht nicht mehr mit vernünftigem Aufwand aufgearbeitet werden konnten. Sie mussten unter Verwendung noch brauchbarer Teile neu aufgebaut werden, was durch grosszügige Unterstützung durch Fremdfirmen gelang. Ende 2011 konnten die beiden Rahmen vom Montageplatz in Winterthur in die Werkstätte Chur überführt werden.

Somit war nun das „Fundament“ vorhanden, um mit dem Aufbau der Lokomotiven beginnen zu können. Dabei wurde nur noch dort, wo es zweckmässig war, parallel gearbeitet, im Übrigen aber die Lok 704 vorgezogen. Zuerst wurden die Zylinderblöcke (Dampfmaschine) und die für den Betrieb auf der Furka-Bergstrecke erforderlichen neuen Zug- und Stossvorrichtungen (Norm MGB / RhB) eingebaut, damit konnten die Nietarbeiten am Rahmen abgeschlossen werden. Obwohl die Lok 706 als Ersatzteilspender zur Verfügung stand, musste für die Lok 704 der linke Hochdruckzylinder sowie die Zylinder- und Schieberkastendeckel neu gegossen werden. Die nötigen neuen Konstruktionspläne wurden anhand der Originalzeichnungen durch freiwillige DFB-Mitarbeiter mit CAD erstellt.

Gleichzeitig wurden die aufwändigen Reparatur- und Revisionsarbeiten am Kessel der Lok 704 aufgenommen. Auf Grund der besseren Erfahrungen mit den alten genieteten Kesseln im Vergleich mit nachgebauten Schweisskonstruktionen im Betrieb an der Furka wurde entschieden, die alten Kessel zu erhalten. Am Stehkessel mussten mehrere Teile ersetzt werden, in der 2013 neu bezogenen Werkstatt in Uzwil wurde eine neue Kupferfeuerbüchse hergestellt. Auch die Rauchkammer inkl. Rauchkammer-Rohrwand mussten neu angefertigt werden. Im Weiteren mussten neue Dampfsammelkästen und Gegendruckbremsgehäuse gegossen werden. Die neue erstellte Kupferfeuerbüchse wurde in den revidierten Kessel eingebaut. Auch die Kesselschmiedearbeiten wurden durch DFB-Personal in der eigenen Werkstätte ausgeführt. Die Armaturen wurden revidiert oder auch neu angefertigt.

Die Furka-Bergstrecke weist kleinere Bogenradien als die Strecke in Vietnam auf. Damit die Lokomotiven die etwas engeren Bögen bei der DFB problemlos befahren können, waren einige kleinere Anpassungen sowohl fahrzeug- als auch gleisseitig erforderlich. Lokseitig wurde untersucht, das Seitenspiel der ersten und vierten Kuppelachse zu vergrössern, was sich aber nicht umsetzen liess. Oberbauseitig waren an den Weichenverbindungen in Realp und in Gletsch Anpassungen erforderlich. Bei einigen weiteren Weichen wurden zudem die Radlenker leicht korrigiert. (Die DFB-Strecke weist keine Zahnstangenweichen auf.) Diese Arbeiten wurden parallel zur Arbeit an den Lokomotiven im Rahmen des laufenden Bau- und Unterhaltsprogrammes ausgeführt.

Bei der Aufarbeitung wurden viele Teile nach alten Verfahren gefertigt oder montiert, auch wenn modernere Verfahren zur Verfügung gestanden hätten. Insbesondere sind die Rahmen authentisch genietet und nicht geschweisst. Dabei zeigte es sich, dass es zunehmend schwieriger wird, Unternehmen oder Personen zu finden, die solche Arbeiten noch ausführen können oder über entsprechende Einrichtungen verfügen.

Im Frühsommer 2018 konnte die Lok 704 fertiggestellt und in einem „Rollout“ am 16./17. Juni 2018 in Uzwil der Öffentlichkeit präsentiert werden. Zu diesem Zeitpunkt waren etwa 48 000 Mannstunden Arbeit an den beiden Lokomotiven aufgelaufen.

Einsatz auf der Furka-Bergstrecke

DFB 704 im Bahnhof Furka

Im Unterschied zu allen anderen Lokomotiven der DFB waren die HG 4/4 nie in der Schweiz im Einsatz. Für den Betrieb dieser Lokomotiven auf dem Netz der DFB ist daher eine Erstzulassung erforderlich, was neben den üblichen Kesselnachweisen die Erstellung von umfangreichen Berechnungen und Sicherheitsnachweisen, beispielsweise zur Entgleisungssicherheit und dem Verhalten der verschiedenen Bremssysteme, zur Folge hatte. Die erste Betriebszulassung war eine provisorische und erlaubte Probefahrten, aber noch nicht die Beförderung von Personenzügen.

Die Lok 704 wurde ein Wochenende im Verkehrshaus ausgestellt und dann nach Realp verbracht. In der dortigen, vollständig ausgerüsteten Werkstatt wurden die letzten Teile und Armaturen montiert, die man für den Transport teils noch weggelassen hatte. Neben der Verifikation der korrekten Radlasten wurde vor allem die Steuerung vermessen und genau eingestellt. Mitte Juli 2018 wurde die Lok das erste Mal angeheizt. Nachdem letzte Undichtigkeiten beseitigt worden waren, konnten die ersten Probefahrten gemacht und bald auch mit Last die Zahnradstrecke befahren werden. Die Fahrten wurden nach und nach auf die gesamte Bergstrecke ausgedehnt und bis Oktober 2018 fortgesetzt. Nach Abschluss dieser Fahrten wurde die Lok einer gründlichen Kontrolle unterzogen und insbesondere alle entsprechenden Teile des Triebwerks auf überhöhten Verschleiss untersucht. Kurz vor Weihnachten wurde die unbefristete Betriebsbewilligung erteilt. Die ersten Fahrten mit Personenzügen fanden Ende Juni 2019 statt.

Literatur

• Hans Hofmann: Brig Furka Disentis Bahn, Dampflokomotiven. Calanda Verlag, Chur 1993. ISBN 3-905260-18-2
• Wolfgang Finke, Hans Schweers: Die Fahrzeuge der Furka-Oberalp-Bahn 1913–1999. Brig-Furka-Disentis. Schöllenenbahn. Furka-Oberalp-Bahn. Schweers + Wall, Aachen 1999, ISBN 978-3-89494-111-6. 
• Johannes von Arx: Dampfbahn Furka-Bergstrecke. Abenteuer Furka. Herausgegeben von der Dampfbahn Furka-Bergstrecke, Oberwald 2000
• Walter Frech, Michael Nold: Die HG 4/4 704, ein attraktiver Lokomotiv-Zuwachs auf der Furka-Bergstrecke. Schweizer Eisenbahn-Revue 6/2019, S. 332–335.
• Ralph Schorno: Furka-Bergstrecke. AS Buchkonzept, Zürich 1991, ISBN 3-905111-01-2. 

Weblinks

Commons: SLM HG 4/4 – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien