Eine gewöhnliche Eisenbahn bewegt sich allein über die Reibung zwischen glattem Stahlrad und glatter Schiene fort.

Dieses Prinzip funktioniert hervorragend in der Ebene, stößt am Berg aber schnell an seine Grenzen.

Wird es zu steil, drehen die Räder einfach durch, und der Zug kommt nicht mehr voran.

Genau an dieser Stelle kommt bei vielen Bergbahnen eine zusätzliche, gezahnte Schiene ins Spiel.

Was eine Zahnstange ist

Die Zahnstange ist eine Art langer Kamm aus Stahl, der mittig zwischen den beiden Laufschienen liegt.

Unter dem Triebfahrzeug sitzt ein passendes Zahnrad, das formschlüssig in diese Zähne greift.

Dreht sich das Zahnrad, zieht oder bremst es den Zug entlang der festen Stange.

Weil Zahn in Zahn greift, kann hier nichts durchrutschen, ganz gleich wie steil es wird.

Aus bloßer Reibung wird so ein sicherer, mechanischer Eingriff.

Warum das am Berg nötig ist

Reine Reibungsbahnen schaffen in der Praxis nur recht mäßige Steigungen von wenigen Prozent.

Steilere Strecken wären ohne Hilfe weder sicher zu befahren noch zuverlässig zu bremsen.

Mit der Zahnstange lassen sich dagegen Steigungen bewältigen, die ein Vielfaches davon betragen.

Manche Zahnradbahnen klettern Hänge hinauf, die fast schon wie Treppen wirken.

Erst diese Technik machte den Bahnverkehr in vielen Gebirgen überhaupt möglich.

Ein Schweizer hatte die Idee

Entscheidend geprägt wurde die Technik vom Schweizer Ingenieur Niklaus Riggenbach.

Er ließ sein System in den 1860er Jahren patentieren und machte es praxistauglich.

Seine berühmteste Anwendung war die Bahn von Vitznau auf die Rigi.

Sie gilt als die erste Bergzahnradbahn Europas und wurde 1871 eröffnet.

Von dort aus trat die Idee ihren Siegeszug in die Berge der ganzen Welt an.

Riggenbach, Abt und Locher

Riggenbachs eigenes System sieht aus wie eine Leiter aus einzelnen Rundstäben.

Der Ingenieur Roman Abt entwickelte später eine Variante mit mehreren versetzten Zahnblättern.

Diese Abt-Zahnstange läuft besonders ruhig und ist bis heute weit verbreitet.

Für die extrem steile Pilatusbahn erfand Eduard Locher sogar eine Stange mit seitlichen Zähnen.

So entstand für jede Anforderung die passende Bauform.

Hinauf und wieder hinab

Die Zahnstange hilft nicht nur beim Anstieg, sondern vor allem auch bei der Talfahrt.

Beim Hinunterfahren wirkt das Zahnrad als sichere, verschleißarme Bremse.

Ein durchgehendes Rutschen wie bei glatten Rädern ist dadurch praktisch ausgeschlossen.

Gerade an steilen Hängen ist dieses sichere Bremsen mindestens so wichtig wie der Antrieb.

Fahrgäste bemerken davon meist nichts außer einem leisen, gleichmäßigen Surren.

Reine und gemischte Zahnbahnen

Manche Strecken tragen nur auf den steilen Abschnitten eine Zahnstange.

Dort fahren die Züge in der Ebene normal und kuppeln vor der Steigung in die Zähne ein.

Andere Bahnen sind von Anfang bis Ende als reine Zahnradbahnen gebaut.

Beide Varianten haben ihre Berechtigung, je nach Gelände und Verkehr.

Das Einfädeln des Zahnrads in die Stange ist dabei ein fein abgestimmter Vorgang.

Technik, die Touristen liebt

Viele Zahnradbahnen sind heute vor allem bei Ausflüglern beliebt.

Sie bringen Wanderer und Schaulustige bequem zu Aussichtsbergen und Gipfeln.

Die Fahrt selbst ist dabei oft schon ein kleines Erlebnis.

Historische Wagen und steile Rampen machen die Technik unmittelbar erlebbar.

So verbindet sich nüchterne Ingenieurskunst mit purer Freude an der Aussicht.

Ein Prinzip, das bleibt

Seit über 150 Jahren hat sich am Grundgedanken der Zahnstange kaum etwas geändert.

Moderne Fahrzeuge sind leiser, stärker und komfortabler geworden.

Das Zusammenspiel von Zahnrad und gezahnter Schiene aber ist dasselbe geblieben.

Es ist eine jener Ideen, die einfach zu gut sind, um zu verschwinden.

Wie steil es wirklich werden kann

Eine normale Reibungsbahn kommt in der Praxis kaum über Steigungen von etwa sieben Prozent hinaus, und selbst das gilt schon als außergewöhnlich steil.

Zahnradbahnen mit dem verbreiteten Abt-System bewältigen dagegen Steigungen von rund einem Viertel, also etwa 250 von 1000 Metern.

Die Pilatusbahn in der Schweiz treibt es mit ihrem Spezialsystem bis auf fast fünfhundert Promille und gilt damit als steilste Zahnradbahn der Welt.

Solche Werte wären für glatte Räder vollkommen undenkbar und nur mit der gezahnten Schiene überhaupt beherrschbar.

An diesen Zahlen erkennt man am besten, welchen gewaltigen Unterschied die Zahnstange im Gebirge ausmacht.

Zahnradbahnen rund um die Welt

Nach dem Erfolg auf der Rigi entstanden in rascher Folge ähnliche Bahnen in vielen Gebirgen Europas und darüber hinaus.

In der Schweiz führen Zahnradbahnen unter anderem auf den Pilatus, den Schafberg und hinauf in die Welt des Jungfraujochs.

In Deutschland klettert die Zugspitzbahn auf diese Weise dem höchsten Punkt des Landes entgegen.

Auch außerhalb der Alpen gibt es berühmte Beispiele wie die Snowdon-Bahn in Wales oder die Strecke auf den Pikes Peak in den USA.

Fast überall, wo Schienen besonders steile Berge erobern, steckt die gleiche Grundidee dahinter.

Von der Dampflok zum modernen Triebwagen

Die ersten Zahnradbahnen wurden noch von schweren Dampflokomotiven den Berg hinaufgeschoben, was eine rußige und anstrengende Angelegenheit war.

Mit der Zeit setzte sich bei vielen Strecken der elektrische Antrieb durch, der sauberer, leiser und kräftiger ist.

Moderne Zahnrad-Triebwagen regeln ihre Geschwindigkeit elektronisch und bremsen besonders schonend über das Zahnrad.

Einige historische Bahnen setzen ihre alten Dampffahrzeuge aber bewusst weiter ein, weil die Gäste genau das sehen möchten.

So fahren auf manchen Strecken Technik von gestern und von heute direkt nebeneinander.

Warum nicht jeder Berg eine Zahnradbahn hat

Die Zahnstange ist nicht die einzige Möglichkeit, steile Höhenunterschiede mit Schienen zu überwinden.

Standseilbahnen ziehen ihre Wagen an einem Stahlseil den Hang hinauf und kommen ganz ohne Zahnrad aus.

Seilbahnen wiederum verzichten überhaupt auf feste Schienen und schweben frei über das Gelände.

Welche Lösung gewählt wird, hängt von Gelände, Kosten und gewünschter Leistung ab.

Die Zahnradbahn ist also eine von mehreren klugen Antworten auf dieselbe Herausforderung.

Merke: Ja, bei steilen Bergbahnen liegt eine Zahnstange zwischen den Schienen, in die ein Zahnrad greift – erdacht von Niklaus Riggenbach, bis heute die sichere Art, Berge zu erklimmen.