Pilatusbahn

První projekt ozubnicové trati na vrchol Pilatu byl vypracován na objednávku úvěrového ústavu (Kreditanstalt) v Lucernu v letech 1871–1872.[2][3] 22. dubna 1873 byla podána první žádost o koncesi na stavbu a provozování ozubnicové dráhy s Riggenbachovým systémem.[4] V květnu 1873 dostal geometr Arnold z Triengenu objednávku na vytyčení trasy.[1]

Projekt dráhy byl vypracován podle standardů z počátku 70 let 19. století, což představovalo použití normálního rozchodu tratě 1.435 mm, maximální sklon 250 ‰ a minimální poloměr oblouku 180 m.[1] Pro zajištění přenosu trakční síly, tažnou sílu pro jízdu k vrcholové stanici a brzdící sílu při jízdě k dolní stanici, byl navržen Riggenbachův ozubnicový systém v délce 8.750 m.[4] Předpokládané náklady na zřízení dráhy v této podobě dosáhly výše 3 milionů CHF, což bylo pro potenciální investory příliš, a to i z důvodu tehdy probíhající finanční krize a souvisejícího poklesu turistického ruchu. V této době byly ale i odkládány i jiné projekty výstavby železničních tratí.[1]

S řešením pro trať na Pilatus přišel v 80. letech Ing. Eduard Locher.[2][5] Locher nebyl tehdy v oboru železničního stavitelství nováčkem, jeho firma se podílela i na stavbě gotthardského železničního tunelu.[4][6] Jeho návrh předpokládal výstavbu velmi strmé jednokolejnicové ozubnicové dráhy – monorailu. Dráha by byla konstruována jako nosník, 60 cm vysoký a 30 cm široký. Na horní straně nosníku, po kterém by se pohybovaly vozy, měly být osazeny dva ozubené hřebeny s šikmými zuby. Nosník měl být rozdělen na segmenty o délce 5 metrů a podpírány sloupy pro vyrovnání terénních nerovností. Lokomotiva se dvěma kotly měla před sebou sunout vůz.

Ing. Eduard Locher se svým společníkem – Eduardem Guyer-Freudlerem[5][7] předložili 16. dubna 1885[2] žádost o koncesi na stavbu a provoz této dráhy. 24. června 1885 byla žádost schválena a koncese udělena na 80 let. Dráha měla být postavena do dvou let. Po vyřízení vlastnických práv pozemků, přes které byla trať plánována, byla s projektem v prosinci 1885 seznámena i veřejnost.

Po získání koncese konzultoval Locher svůj projekt s mnoha odborníky. Objevily se zejména pochybnosti o funkčnosti a spolehlivosti dosud nevyzkoušené konstrukce lokomotivy a reálnosti dopravy pětimetrových segmentů dráhy do hor.[5] Výsledkem bylo opuštění koncepce jednokolejnicové dráhy a volba klasické dráhy o rozchodu 800 mm s vodorovně orientovanou oboustrannou ozubnicí. Použití úzkého rozchodu umožnilo zachovat úsporné trasování s minimálními poloměry oblouků až 80 m. Zcela nově navržený systém ozubnice s oboustranným hřebenem s vodorovně orientovanými protilehlými zuby, tzv. Locherova ozubnice umožnil i zachování maximálního sklonu stoupání 480 ‰ při zachování bezpečnosti. Další změnou byla i konstrukce kolejových vozidel. V původním projektu i u monorailu se uvažovalo o použití lokomotivou sunutých samostatných vozů pro přepravu cestujících. Ing. Eduart Locher navrhl originální konstrukci parních vozů, čímž byla snížena mrtvá, tedy nadbytečná hmotnost soupravy.

I přes vyřešení hlediska bezpečnosti a snížení ekonomických nákladů na výstavbu tratě, neposkytla švýcarská vláda finanční prostředky pro její stavbu. 29. března 1886 se konala v dnes již neexistujícím hotelu Du Lac (v překladu hotel U jezera) v Lucernu valná hromada společnosti Pilatusbahn-Gesellschaft .[7] Společnost disponovala základním jměním 2 miliony CHF a kapitálem 850 tis. CHF. Locher a Guyer-Freudler nabídli společnosti vzít na sebe všechna rizika a za sumu 1,9 milionu švýcarských franků do 15. června 1889 dráhu vybudovat a zprovoznit. V případě prodlení byla dohodnuta smluvní pokuta 1000 franků denně.[7] Nabídka byla přijata. Uplynulo pouhých 400 dní a 17. srpna 1888 se zkušebně vydal k vrcholu první osobní parní vůz. 17. května 1889 byla dráha zkolaudována a 4. června zahájen provoz.[4][7]

Tímto počinem se otevřela cesta k vybudování velkého hotelového a vyhlídkové komplexu na vrcholu Pilatu.

Přesuvna s obloukem

Trať byla vytyčena v délce 4,27 km, s maximálním stoupáním 48 % (480  ‰) a minimálním poloměrem oblouku 80m; překonávající výškový rozdíl 1.629 m.[6] Při tomto sklonu, kdy je trať místy vedena po spádnici, není možno použít uložení kolejového tělesa do štěrkového lože. Příkrý sklon, hmotnost kolejí a kolejového vozidla by již byly za soudržností štěrkového podkladu, který by se začal sesouvat. Místo na štěrkovém loži je trať bez pražců uložena na nízké kamenné vyzdívce šířky 114 cm a kotvena ocelovými sponami k tělesu. Těleso bylo z části kryto žulovými pláty. V místech větších terénních nerovností jako jsou mosty přes prolákliny nebo zídky v místech menších terénních nerovností je trať ocelovými sponami kotvena do tělesa mostu nebo zdi.[6]

Locherova ozubnice
pohled „shora“

Přetáčecí výhybka

Locherova ozubnice
pohled v úrovni kolejí

Pro řešení pohonu pro extrémně strmé stoupání nebylo již možno použít systémy s jednostranným přenosem síly. Locherův ozubnicový systém je konstruován odlišně od ostatních ozubnicových systémů.[4][6] Jedná se o dvě protiběžně se otáčející ozubená kola, zapadající do oboustranného, středově uloženého, hřebene mezi nimi. Hřeben je přitom uložen v ose koleje. Osa ozubených kol je na rozdíl od jiných ozubnicových systémů kolmá na rovinu koleje. Oboustranné ozubení a úhel záběru ozubení, spolu s hmotností kolejového vozidla, nedovoluje v takovém případě vysmeknutí ozubení ze záběru. Ozubená kola jsou ze spodní strany osazena ocelovými disky, které vozidlo vedou a zároveň i zabraňují vyklonění ozubení ze záběru při bočním větru. Konstrukce kolejového tělesa s hřebenem je velmi masivní, běžný metr tělesa váží 177 kilogramů.[6] a kvalita použitého materiálu ozubnice je tak vysoká, že i po 100 letech se používá původní ozubnice pouze s tím, že ozubené hřebeny a ozubená kola a hřebeny byly otočeny a síla se přenáší přes dříve nepoužívané boky zubů.[4] Protože oboustranný hřeben nedovoluje vybočení nápravy z kolejového tělesa, nemusely by býti běžná kola vozů opatřena okolky, ale pro zajíždění na dílenskou kolej, která je bez ozubnice, jsou kola na vnější straně okolky opatřena.

Zvláštním problémem je realizace výhybek,[6] protože samotná konstrukce Locherovy ozubnice nedovoluje použití klasického řešení. Pro dráhu na Pilatus byly vyvinuty dva principy. Prvním z nich je přesuvna, kdy drážní vozidlo najede na přesuvnu, která jej příčně přesune na vedlejší kolej, nevýhodou tohoto řešení je nutnost zastavení na přesuvně. Podobným řešením je přesuvna s kolejovými oblouky představující postavení výhybky do jednoho nebo druhého směru, kdy souprava nemusí zastavit. Druhým způsobem je tzv. přetáčecí výhybka, otočná v podélné ose společné koleje o 180°. Z každé strany je umístěna část kolejového tělesa - oblouku vedoucí jedním nebo druhým směrem odbočující koleje výhybky.

Pilatusbahn – parní vůz (~1890). Při porovnání s obrázkem napravo je zřetelná absence vypružení

Původní parní vůz z roku 1900 s vypruženou skříní vůči pojezdu
(muzeum Mnichov)

Elektrická jednotka v dolní stanici

Parní vozy vyrobila strojírna ve Winterthuru. První tři dvounápravové parní vozy na mokrou páru byly neodpružené, s tříbodovým uložením rámu na pojezdu. Kapacita vozu činila 32 sedících pasažérů – po osmi ve čtyřech stupňovitě uspořádaných oddílech. Hmotnost plně obsazeného a vyzbrojeného vozu byla 11,6 t.[6] Rozvor náprav vozů 1–3 byl 4 850 mm. Teprve další vozy č. 4–10 s rozvorem 6 00 mm měly skříň uloženou na rámu prostřednictvím čtyř párů dvojitých eliptických listových pružnic na každé straně. Vypružení bylo později doplněno i na první tři vozy. V roce 1911 doplnil park vůz č. 11 na přehřátou páru a takto byly později rekonstruovány i vozy č. 1, 2, 6 a 8.[8] Doba jízdy trvala 70-80 minut.

Krátký kotel lokomotivního typu byl uložen na spodním konci vozu napříč ke směru jízdy, aby se omezil vliv změn sklonu trati na hladinu vody v kotli. Zásoba uhlí byla 350 kg, vody 800 l. Dvojválcový parní stroj poháněl přes redukční převodovku se šikmými ozubenými koly ozubnicová hnací soukolí. Obsluhu vozu zajišťoval strojvedoucí a topič. Pro provozní brzdění byla jako na ostatních ozubnicových drahách použita Riggenbachova protitlaková brzda, kdy parní stroj pracuje jako kompresor.

S nárůstem objemu přepravy osob bylo v roce 1930 zřejmé, že parní trakce již nedostačuje aktuálním potřebám i s ohledem na její opotřebení provozem, nutné opravy nebo vyřazení z provozu. Řešením bylo provést elektrifikaci tratě s použitím nových výkonnějších elektrických vozů. První úvahy o zavedení elektrického provozu pocházejí již z roku 1905. V té době však byla elektrická trakce teprve ve stádiu raného rozvoje a náklady na její zavedení by byly příliš vysoké. Proti elektrifikaci hovořil v té době i dobrý stav relativně nových parních vozů. Na odložení plánu elektrifikace měla vliv i 1. světová válka a s ní spojená krize.

Řídicí stanoviště elektrického vozu

O elektrifikaci bylo rozhodnuto až v letech 1931–1933, kdy se ukázalo, že současné parní stroje již nejsou schopny kapacitně zvládnout přepravní požadavky v letních měsících. Náklady elektrifikace byly odhadnuty na 1,1 milionu CHF, z toho 687.000 CHF na 8 nových vozů. Pro napájení byla zvolena stejnosměrná trakční soustava s s napětím 1.550 V. Se spolkovou finanční podporou byla letní sezóna v roce 1937, 15. května,[2] zahájena již s osmi novými elektrickými motorovými vozy o kapacitě 40 sedících cestujících. S nasazením elektrické trakce byla zvýšena i cestovní rychlost a doba jízdy byla zkrácena na 30 minut. Stejně jako u parní trakce není ale možno použít klasické brzdné systémy na principu tření, a proto mají elektrické vozy elektrodynamickou odporovou brzdu.[4]

Po elektrifikaci zůstaly zachovány parní vozy 9 a 10 jako záložní. Ty se pak staly součástí muzejních sbírek v Mnichově a  Lucernu.[4]

V době výstavby[2] pod vedením a dohledem Eduarda Lochera pracovalo na stavbě jeho 20 zaměstnanců, inženýrů a techniků. Dále zde pracovalo 120 až 200 švýcarských řemeslníků a asi 600 italských zaměstnanců.

• Tramways and Light Railways of Switzerland and Austria, ISBN 0-900433-96-5, autor: R.J.Buckley, vydavatelství Light Rail Transit Association, 1984. (anglicky)
• Verena Gurtner: Pilatus via Luzern. Zürich 1975, ISBN 3-280-00784-4

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Pilatusbahn na Wikimedia Commons
• Video: Cesta z Alpnachstadu na Pilatus
• Pilatus - Der Bau (německy)
• Pilatus - Die Bahn (německy)
• Pilatus - Die Ideje (německy)
• Pilatus - Die Vision (německy)
• Stránky Pilatus.ch / historie (německy)