Zahnradbahn

Leiterzahnstangen

• System Riggenbach

Die Zahnstange von Niklaus Riggenbach wurde 1863 in Frankreich patentiert. Zwischen zwei U-förmige Profile sind die Zähne als Sprossen eingesetzt. Ursprünglich waren sie genietet, heute werden sie geschweißt. Diese Bauart zeichnet sich aus durch trapezförmige Zähne, was Evolventenverzahnung und damit eine konstante Kraftübertragung ermöglicht. Untersuchungen zeigten, dass die eingeführte Zahnform optimal war. Deren Flankenwinkel wurden auch für die späteren Zahnstangenbauarten übernommen.^[14] Ende der 1860er Jahre entwickelte Riggenbach seine Zahnstange zur Serienreife.^[15] Die Riggenbach-Zahnstange ist wegen ihrer massiven Konstruktionsweise robust und lässt sich mit einfachen Mitteln fertigen. Sie erreichte die zweitgrößte Verbreitung aller Systeme.^[16]

Bei den 1871 bis 1875 in Betrieb genommenen Bahnen auf die Rigi ragen die Zahnräder unter die Schienenoberkante. Bei der 1875 eröffneten Rorschach-Heiden-Bergbahn (RHB) befindet sich der Zahnrad-Kopfkreis über der Schienenoberkante, so dass die Triebfahrzeuge über konventionelle Weichen hinweg in den Bahnhof Rorschach einfahren können.

Da sich die Leiterzahnstange wegen der erforderlichen Längenänderung der beiden seitlichen U-Profile nachträglich nicht biegen lässt, müssen die Zahnstangenabschnitte genau für den jeweils benötigten Radius hergestellt werden. Eine Zahnstangenstrecke mit Riggenbach-Leiterzahnstangen wird deshalb so geplant, dass sie mit möglichst wenigen Grundelementen erstellt werden kann. Auf den insgesamt 9,3 km langen Zahnstangenabschnitten der Brünigbahn beispielsweise gibt es deswegen nur Bögen mit einem Radius von 120 Metern.

Der Einbau von Riggenbach-Zahnstangen in Weichen erfordert Sonderkonstruktionen. Im Bereich der Zungenvorrichtung laufen die beiden U-Profile auseinander, die Sprossen werden dafür entsprechend verlängert. Bei ausreichend Abstand spaltet sich die Zahnstange dann in zwei Stränge auf. Hochliegende Zahnstangen werden über die Schienen geführt. Der die jeweils zu befahrende Zwischenschiene kreuzende Zahnstangenabschnitt wird seitlich weggedreht. Bei tiefliegenden Zahnstangen werden die Zwischenschienen gemeinsam mit den Zahnstangen verschoben. Anfänglich wurden Schiebebühnen verwendet, während heute die Riggenbach-Zahnstange innerhalb einer konventionellen Weiche u. a. durch eine biegbare Zahnstange ersetzt wird (siehe Abschnitt Weichen und andere Gleisverbindungen).

Riggenbach-Zahnstangen werden auf Stahlsätteln gelagert oder direkt auf den Schwellen befestigt. Bei Verwendung der relativ schmalen Sättel wird Schnee auch an diesen Stellen nach unten weggedrückt und nicht zwischen den U-Profilen verdichtet.

Eine Normierung fand bei diesem Zahnstangentyp und den vielen Varianten davon kaum statt, ganz im Gegenteil wurden sie mit einer Vielzahl an unterschiedlichen Zahnteilungen, Breiten und Höhenlagen hergestellt. Alleine die Teilung variierte von 75 bis 120 mm.^[17]

Daneben gibt es verschiedene abgeänderte Arten:

• System Riggenbach-Pauli – Arnold Pauli^[18]

Die von der Maschinenfabrik Bern (später Von Roll) verbesserte Zahnstange ermöglicht kleinere Bogenradien. Die „Zähne“ (Bolzen) liegen höher, die Zahnräder tauchen weniger tief zwischen die beiden seitlichen U-Profile ein.

Die Riggenbach-Pauli-Zahnstange wurde erstmals 1893 bei der Wengernalpbahn und der Schynige Platte-Bahn angewendet.^[19]

• System Bissinger-Klose – Adolf Klose

Damit sich die Bolzen mit Zahnprofil nicht verdrehen können, liegen sie mit ihrer ebenen Unterseite auf einer ebenfalls horizontal zwischen den beiden Stangen eingefügten Rippe auf.

Dieses etwas aufwendigere System wurde als Zahnstange Riggenbach-Klose nur für die Appenzeller Straßenbahn St. Gallen–Gais–Appenzell und auf der Strecke Freudenstadt–Baiersbronn der Murgtalbahn und als System Bissinger-Klose bei der Höllentalbahn und der Zahnradbahn Honau-Lichtenstein verwendet.

• System Riggenbach: Sonderkonstruktion für Bahnübergänge

Bei der Sanierung eines Teilstücks mit Strub-Zahnstange (s. u.) baute die St. Gallen-Gais-Appenzell-Altstätten-Bahn im Jahr 1981 für zwei Bahnübergänge eine Sonderkonstruktion einer Riggenbach-Zahnstange ohne Wangenüberhöhung^[20] (siehe auch Bild links im Abschnitt Zahnstangensysteme).

Die Achenseebahn baute ihre Eisenbahnkreuzungen im Zahnstangenabschnitt anderweitig um: Die Zähne sind dort mit dem Straßenbelag bündig, dafür sind die Fahrschienen in einem breiten Kanal entsprechend tief versenkt.

• System Riggenbach: Panamakanal

Bei den Treidelbahn am Ufer des Panamakanals werden zur Überwindung der Höhenunterschiede an den Schleusen spezielle Zahnstangen verwendet, die ebenso auf dem System Riggenbach beruhen.

• System Morgan – Edmund C. Morgan

Morgan entwickelte ein mit der Riggenbach-Zahnstange verwandtes System, das die Zahnstange als dritte Schiene zur Stromversorgung der elektrischen Lokomotiven verwendete. Das System wurde in den USA in Bergwerken und bei der Chicago Tunnel Company eingesetzt.

• System Marsh – Sylvester Marsh

Das System besteht aus einer Leiterzahnstange mit Zähnen aus Rundstäben zwischen zwei L-Profilen (U-Profil bei Riggenbach). Es wird bei der ab 1866 gebauten und 1869 fertiggestellten Mount Washington Cog Railway eingesetzt und wurde auch für die Steinbruchbahn in Ostermundigen bei Bern verwendet.^[21] Im Gegensatz zu Riggenbach verzichtete Marsh weitgehend auf die Vermarktung seines Systems. Diese Triebstockverzahnung weist gegenüber der später verwendeten Evolventenverzahnung den großen Nachteil einer ungleichmäßigen Fortbewegung auf.

Bei der 1871 eröffneten Werkbahn Ostermundigen wurden die Zahnstangen so hoch verlegt, dass sich der Kopfkreis der Zahnräder so weit über der Schienenoberkante befand, dass die Lokomotiven die Regelweichen im Bahnhof Ostermundigen befahren konnten.^[22]

Zahnschienen

• System Strub – Emil Strub

Die Strub’sche Breitfußschiene mit Evolventenverzahnung ist das jüngste der drei Systeme mit nach oben zeigenden Zähnen (Riggenbach, Strub und Abt). Die erste Anwendung war 1898 die Jungfraubahn im Berner Oberland. Die seitdem gebauten Zahnradstrecken verwendeten vorwiegend nur noch diese Zahnstange. Trotz ihrer Vorteile blieb ihre Verbreitung aber verhältnismäßig gering, weil ein Großteil der Zahnradbahnen zu diesem Zeitpunkt bereits in Betrieb war. Als einziges mehrfach verwendetes System wurde die Zahnteilung einheitlich auf 100 mm festgelegt. Höhenlage und Breite variierten wie bei den anderen Systemen auch, allerdings in etwas geringerem Umfang.^[23]

Die Zähne sind in eine der Keilkopfschiene ähnlichen Schiene eingefräst. Die Herstellung der Strub-Zahnstangen ist teuer, ihre Verlegung aber einfach. Sie werden wie Fahrschienen nach der Oberbauform K mit Rippenplatten auf den Schwellen befestigt (gleiches Befestigungsmaterial für Fahr- und Zahnschienen), sie können lückenlos verschweißt werden und im Unterhalt sind sie anspruchslos.

Auf dem Meterspurnetz der Appenzeller Bahnen wurden Zahnstangen vom System Strub mit den gleichen Zahnrädern wie die Riggenbachsche Leiterzahnstangen befahren, weil die Teilung und Höhenlage beider Zahnstangen identisch war.

Durch Haken, die um den Schienenkopf herumgreifen, soll bei besonders steilen Abschnitten ein Aufklettern verhindert werden, d. h. die Lokomotive oder ein Triebwagen kann durch die an den Zähnen auftretenden Kräfte nicht aus dem Gleis gehoben werden. Die Erfahrungen mit diesen Sicherheitszangen waren nicht eindeutig.^[24] Die Jungfraubahn war die einzige Zahnradbahn, bei der die Zahnstange ursprünglich auch Teil einer schleifenden Zangenbremse war. Wegen der kleinen Berührungsfläche an der Schiene war die Abnutzung zu groß, so dass diese Anwendung aufgegeben wurde. Die Zangenbremse wurde nur noch als Festhaltebremse für Güterwagen benutzt.^[25]

• System Strub TN70 – Tensol Rail

Da das ursprüngliche Keilkopfschienenprofil nicht mehr hergestellt wurde, bot die Firma Tensol Rail ab 2008 einen Nachfolger unter der Bezeichnung TN70 an.^[26] Das Keilkopfprofil wurde dabei verlassen, das Profil ähnelt einer Fahrschiene mit einem sehr großen Kopf, aus welchem das Zahnstangenprofil herausgefräst wird. Die Zahnstangen mit einer Länge von bis zu 12 m können lückenlos verschweißt werden und mit üblichen Befestigungsmitteln mit den Stahlschwellen verbunden, auch mit Y-Schwellen.^[27]

Unter anderem bei folgenden Zahnradbahnen fand diese Zahnstange bislang Anwendung:

• Blonay–Les Pléiades, Erneuerung ab 2008 (vorher System Strub)^[28]
• Panoramique des Dômes auf den Puy de Dôme, Neubau 2010 bis 2012^[29]
• Tramway du Mont-Blanc, laufende Erneuerung 2014 bis 2019 (vorher System Strub)
• Chemin de fer du Montenvers, laufende Erneuerung 2012 bis 2021 (vorher System Strub)^[30]
• Manitou and Pike’s Peak Railway, Kompletterneuerung 2017 bis 2021 (vorher System Abt)
• Zahnradbahn Štrba–Štrbské Pleso, Kompletterneuerung 2020 bis 2022 (vorher System Von Roll)
• Chemin de Fer de la Rhune, Kompletterneuerung Winter 2022/2023 (vorher System Strub, spezielle Bearbeitung der Zahnstange für die Notbremszangen)

Lamellenzahnstangen

• System Abt – Carl Roman Abt

Als Weiterentwicklung zum System Riggenbach wurden zwei oder drei mit nach oben zeigenden Zähnen versehene Zahnstangen („Lamellen“) nebeneinander eingebaut. Die relativ schmalen Stangen sind zur Anpassung an beliebige Bogenradien genügend biegbar.^[31] Durch die Vervielfältigung der Stangen blieb die Kontaktfläche zwischen Zahnrad und Zahnstangen ausreichend groß. Die Breite der Lamellen hängt vom größten auftretenden Zahndruck ab und variiert zwischen 16 und 40 mm, ihr Abstand beträgt mehrheitlich 32–40 mm.^[32] Die Zahnteilung beträgt meist 120 mm anstelle der sonst oft üblichen 100 mm, in einzelnen Fällen kam allerdings eine leicht geringere Teilung von 118,375, 119,5 oder 119,5244 mm zum Einsatz.^[33] Wie sonst auch kamen hier ebenfalls viele unterschiedliche Höhenlagen zur Ausführung, zum Teil sogar bei Betrieben mit Wagenübergang (früher in Brig, immer noch in Zermatt).

Die Abt’sche Lösung sollte zudem die bei der Rigibahn entstandenen Probleme mit Teilungsfehlern an den Zahnstangenstößen vermeiden, aber auch preisgünstiger als die Riggenbach-Zahnstange sein.

Diese Mehrlamellenbauart erreichte weltweit die größte Verbreitung.^[16] Die Anwendung der dreilamelligen Zahnstange blieb in Europa auf die seinerzeitige Harzbahn beschränkt. In Übersee kommt das dreilamellige Abt-System auf der Strecke Santos–Jundiaí und der Ikawa-Linie^[34] sowie früher bei der Transandenbahn^[35], der Bahn über den Usui-Pass und in Venezuela bei der Strecke Puerto Cabello–Valencia zum Einsatz.

Die Lamellen ruhen auf Gusssätteln, die mit den Schwellen verschraubt sind. Sie sind um die Hälfte beziehungsweise um ein Drittel ihrer Länge gegeneinander verschoben, sodass die Stöße nicht auf gleicher Höhe liegen. Ein besonderer Vorteil bei Verwendung mehrerer Lamellen ist die ruhige, stoßfreie und betriebssichere Kraftübertragung durch die um einen halben bzw. Drittel Zahn versetzte Teilung der Lamellen; dabei ist allerdings eine Torsionsfederung der Triebzahnräder-Scheiben gegeneinander erforderlich, um eine annähernd gleichmäßige Aufteilung des Zahndrucks auf die Lamellen zu erreichen. Die Zahnstangeneinfahrten mit gefederter Spitze und kleineren Zähnen waren von Anfang an Teil des Systems.

Vorteilhaft ist, dass in Zahnstangenweichen beim System Abt in der Regel keine beweglichen Zwischenschienen erforderlich sind. Die Lamellen werden im Kreuzungsbereich nach beiden Seiten aus dem Durchlaufbereich der Räder herausgeschwenkt. Mit der Einführung weicherer Triebzahnradfederungen traten dabei aber zunehmend Probleme auf, weshalb mittlerweile auch Weichen für das System Abt mit demselben Aufwand wie andere Zahnstangenweichen gebaut werden. Beide Lamellen werden dabei durchgängig verlegt und die Zwischenschienen entsprechend verschwenkt.

Das System wurde insbesondere für den durchgehenden Betrieb auf Strecken mit Zahnstangen- und Adhäsionsabschnitten entwickelt, die Zahnräder liegen generell oberhalb der Schienenoberkante. Die erste Anwendung war die zwischen 1880 und 1886 gebaute Harzbahn von Blankenburg nach Tanne der Halberstadt-Blankenburger Eisenbahn.^[36]

• System Von Roll – Firma Von Roll

Die früher von der Firma Von Roll hergestellte Zahnstange ist eine einlamellige Zahnstange. Sie kann in beliebiger Zahnteilung als Ersatz für Zahnstangen der Systeme Riggenbach oder Strub aus einem massiven Flachstahl gefräst werden, auch die Höhenlage ist durch Profilstahl-Sättel frei wählbar. Sie kann auch durchgehend verschweißt werden.

Diese Zahnstange kommt in erster Linie als preisgünstiger Ersatz alter Zahnstangen nach dem System Riggenbach zur Anwendung. Neben der günstigeren Herstellung ist dabei vor allem das mögliche Biegen entsprechend dem Bogenradius von großem Vorteil. Separate Radien-Segmente sind hier nicht notwendig, trotz der meist großen Dicke (30–80 mm, je nach Zahndruck). Bekannte Einsatzorte in jüngerer Vergangenheit sind unter anderem die Luzern-Stans-Engelberg-Bahn^[38] (2010), die Bayerische Zugspitzbahn^[39] (2011) oder auch die Strecke über den Brünigpass (zuletzt im Herbst 2023).

Auch bei Neubauten oder beim Ersatz von Zahnstangen der Bauart Strub kamen diese Lamellen zum Einsatz. Seit die Bauart TN70 verfügbar ist, wird aber dieses Profil bevorzugt verwendet und löste bei Umbauten teilweise auch Zahnstangen der Bauart Abt oder Von Roll ab.

Nach der Ausgliederung der Tensol Rail bei Von Roll Infratec im Jahr 2000 übernahm Tensol die Herstellung der Lamellen, auch anderes Zahnstangenzubehör wird dort hergestellt.^[40]

Zahnstangen für waagrechten Eingriff zweier Zahnräder

• System Locher – Eduard Locher

Zwei gegenüber liegende Zahnräder greifen von den Seiten aus in die fischgrätenartige Zahnstange ein. Die Zahnteilung beträgt 85,7 mm.^[32] Das Herausdrängen der Zahnräder aus der Zahnstange („Aufklettern“) wird durch die entgegengesetzte Anordnung der beiden Zahnpaarungen kompensiert.

Je ein Ring auf der Unterseite der Zahnräder dient zur horizontalen Führung der Fahrzeuge (dieser Ring wirkt radial gegen den Unterbau der Zahnstange) und ist eine zusätzliche Maßnahme gegen Trennung der Verzahnung in Breitenrichtung (Hochsteigen des Triebwagens; Spurkranz wirkt axial von unten gegen eine schmale Zusatzschiene am Unterbau).

Das System Locher ermöglicht als einziges der verwendeten Zahnstangensysteme die Überwindung von wesentlich mehr als 300 ‰ Neigung, weil es das Aufsteigen^{[Anm. 2]} aus der Zahnstange verhindert. Es wurde bislang nur bei der Pilatusbahn verwendet. Eine weitere Verwendung hat die Locher-Zahnstange wegen der großen Kosten nicht gefunden (nur ähnliches System am Schiffshebewerk am Krasnojarsker Stausee).

Gleisverbindungen verlangen Schiebebühnen oder Gleiswender, da Weichen nicht ausführbar sind. Für Mischbetriebsstrecken (sowohl Zahnstangen-, als auch Adhäsionsantrieb) war es nicht vorgesehen.

• System Peter – Hans Heinrich Peter

Die Fischgräten-Zahnstange Peter besteht wie die von Strub aus einem schienenartig geformten Träger, in dessen Kopf beidseits waagrechte Zähne ausgefräst werden. Die Zahnstange ist einfacher herzustellen als die von Locher. Hans Heinrich Peter (28. Februar 1875^[41]-1931^[42][43]) war Civil-Ingenieur in Zürich und publizierte vorrangig zur Technik von Bergbahnen. Sein System war für die Dreikreuzberg-Bahn in Karlsbad mit 500 ‰ Neigung vorgesehen, deren Bau wegen des Ausbruchs des Ersten Weltkrieges eingestellt wurde.^[44]

Andere Bauarten

• System Wetli – Kaspar Wetli

Das Walzenradsystem sollte bei der Wädenswil-Einsiedeln-Bahn Verwendung finden, kam aufgrund eines Unfalles bei einer Probefahrt am 30. November 1876 aber nicht in den kommerziellen Betrieb.

• System Fell – John Barraclough Fell

Das System Fell ist keine eigentliche Zahnradbahn, sondern ein Mittelschienen-Reibradantrieb durch liegende Reibräder auf eine in der Gleismitte erhöht liegende dritte Schiene.

Lage der Zahnstangen im Gleis

Die Zahnstange wird immer in der Gleismitte angeordnet und mittels üblichen Schienenbefestigungsmitteln auf den Bahnschwellen befestigt. Sie liegt entweder in Höhe der Schienenoberkanten der Fahrschienen oder darunter, oder ihre Zähne überragen die Schienenoberkante (SOK).

Tiefliegende Zahnstangen sind günstig für Bahnübergänge, da keine Höhendifferenzen im Straßenplanum auftreten, und die entstehenden Rillen in der Straße nicht breiter als bei Schienenrillen sind. Der Weichenbau ist aber aufwändig, weil tiefliegende Zahnstangen für den Durchgang der unter Schienenoberkante ragenden Zahnräder bewegliche Zwischenschienen erfordern. Wegen der ebenfalls tiefliegenden Zahnräder können entsprechende Fahrzeuge andere Gleise nicht kreuzen und Regelweichen nicht befahren.

Hochliegende Zahnstangen stören die Überfahrt der Straßenfahrzeuge (Bodenwelle). Eine aufwändige Lösung ist das zeitweise Versenken der Zahnstange im Überwegbereich. Eine besonders hohe Lage weisen die Zahnstangen der Strecke Martigny–Châtelard (Schweiz) auf, weil die anschließende, mit Adhäsionsantrieb befahrene Strecke bis nach Saint-Gervais (Frankreich) in Gleismitte angeordnete Bremsschienen des Systems Fell aufwies. Damit ein Wagendurchlauf auf der Gesamtstrecke möglich wurde, liegt der Teilkreis der Zahnstange 123 mm über Schienenoberkante. Ein Vorteil der hochliegenden Zahnstangen ist der weniger aufwändige Weichenbau: Die Zwischenschienen sind durchgehend, weil sich die Zahnstangen darüber einschwenken lassen. Wegen der ebenfalls hochliegenden Zahnräder können entsprechende Fahrzeuge andere Gleise kreuzen und Regelweichen befahren.

Zahnstangenstöße können auf neuzeitlichem, schwerem Oberbau wie die Fahrschienen lückenlos verschweißt werden. Die einzelnen Lamellen von Abt-Zahnstangen haben in Bögen nicht die gleiche Länge. Zum Längenausgleich wurden bisher vergleichsweise kurze Lamellen mit in den beiden Lamellenzügen verschieden breiten Stoßfugen (und damit verbundenen Teilungsfehlern) verwendet. Heute wird in Bögen eine der beiden Zahnstangenlamellen mit veränderter Teilung ausgeführt.^[14]

Runde Zahnköpfe erleichtern das Einfahren in die Zahnstange und verhindern das Aufklettern bei Teilungsfehlern, wie die Erfahrungen der Rigibahn schon sehr früh zeigten.^[45]

Eingriff der Zahnräder in die Zahnstange

Die Toleranz für die Höhenlage der Zahnstange beträgt +2 mm, die für den Höhenunterschied an den Zahnstangenstößen ±1 mm.^[46] Die höchste Lage der Trieb- und Bremszahnräder ergibt sich bei neuen Laufrädern oder Radreifen auf einem Gleis mit neuen Fahrschienen. Bei ihrer tiefsten Lage (größte Laufradabnützung und abgefahrene Schienenköpfe) dürfen kein Verklemmen in der Zahnstange und keine Berührung zwischen Zahnkopf und Zahngrund auftreten.^[47]

Die Laufräder nutzen sich während des Betriebs ab, wodurch sie im Durchmesser kleiner werden. Bei gemischtem Betrieb (Adhäsions- und Zahnradantrieb) ist die Abnutzung wegen der relativ großen Laufleistungen groß. Trieb- und Bremszahnräder hingegen verschleißen zwar an ihren Zahnflanken, aber der für den Eingriff maßgebliche Teilkreisdurchmesser ändert sich nicht. Bei Adhäsions- und Zahnradantrieb auf der gleichen Radsatzwelle reduziert sich der vom Radsatz bei einer Umdrehung zurückgelegte Weg, während der vom Triebzahnrad zurückgelegte Weg gleich bleibt. Weil bei Drehgestell-Triebfahrzeugen oder neueren Rahmenlokomotiven^[48][49] die Trieb- und Bremszahnräder fest auf der Triebachse aufgepresst und die Räder lose auf der Achse oder auf einer Hohlwelle gelagert sind,^[50] ist nur eine geringe Radreifenabnutzung zulässig (siehe auch Abschnitte Elektrische und dieselelektrische Triebfahrzeuge und Elektrische und dieselbetriebene Triebfahrzeuge).

Bei den mit getrennten Antrieben ausgestatteten ABeh 150 und ABeh 160/161 der Zentralbahn ist die Einschränkung der geringen Radreifenabnutzung hinfällig geworden. Bei den in den Jahren 2012 und 2016 abgelieferten Gelenktriebwagen kommt ein neu entwickelter Zahnradantrieb mit exzentrischer Höhenverstellung zum Einsatz, der konstruktiv einem üblichen Zahnradantrieb mit Tatzlagerung entspricht, wie er von reinen Zahnradbahnen bekannt ist. Die Trieb- beziehungsweise Bremszahnräder stützen sich nicht direkt auf der Radsatzwelle ab, sondern auf einer zusätzlich eingefügten, nicht umlaufenden Hohlwelle, die sich auf der Radsatzwelle über Exzenterscheiben abstützt. Durch Drehen an den Exzenterscheiben lässt sich der Zahneingriff auf einfache Weise dem Radverschleiß entsprechend anpassen.^[51]

Bei Dampflokomotiven mit dem Antriebssystem Winterthur sind der Adhäsions- und der Zahnradantrieb im gemeinsamen Rahmen gelagert. Das erlaubt, bei abnehmender Radreifendicke die Tiefe des Zahneingriffs durch Anziehen der Tragfedern nachzustellen.^[52]

Wagen, die regelmäßig auf Zahnradstrecken mitgeführt werden sollen, benötigen wegen ihrer größeren Masse in der Regel ein Bremszahnrad, das in einem der Drehgestelle eingebaut ist. Dem Radverschleiß entsprechend wird die Höhe des Bremszahnrads nachjustiert.^[53]

Wagen von gemischten Adhäsions- und Zahnradbahnen können mit einer Adhäsions- und einer verzögert wirkenden Zahnradbremse, einer sogenannten Nachbremse, ausgerüstet sein.^[54] Bei den auf der 246 ‰ steilen Zahnstangenstrecke nach Engelberg verkehrenden Wagen waren beide Drehgestelle mit einem Bremszahnrad ausgestattet, nachdem sich die Bremsen der 1964 beschafften sehr leichten Personenwagen mit nur einem Bremszahnrad nicht bewährt hatten.^[55] Wagen, die auch auf dem Abschnitt Giswil–Meiringen der Brünigbahn und auf den Strecken der Berner-Oberland-Bahn mit Neigungen bis 120 ‰ einsetzbar sein sollten, wurden zur Vermeidung von Überbremsungen auf diesen Abschnitten mit einer Umstellvorrichtung ausgerüstet.^[56]

Ein- und Ausfahrgeschwindgkeit

Bei der von Niklaus Riggenbach 1870 konzipierten Steinbruchbahn Ostermundigen hielt die Lokomotive auf der abgesenkten Einfahrlamelle an, worauf die Lamelle über einen Exzentermechanismus angehoben wurde. Je nach Position des Zahnrads gegenüber der Zahnstange wurde das Zahnrad durch die Dampfmaschine leicht bewegt.^[57]

Mit den danach entwickelten Einfahr-Mechanismen musste zwar nicht mehr angehalten, aber immer noch mit reduzierter Geschwindigkeit gefahren werden. Die zulässige Einfahrgeschwindigkeit betrug lange Zeit nur etwa 5 km/h. Dabei stellten die geringen umlaufenden Massen der Zahnradantriebe von Dampflokomotiven nicht einmal so hohe Anforderungen wie elektrische Lokomotiven, deren Motoren wesentlich höhere rotierenden Massen aufweisen.^[57] Nach der Umstellung auf elektrischen Betrieb gelang es dennoch bald mit den heute üblichen 10 km/h ein- und mit 20 km/h weiterzufahren, bis alle Wagen eingefahren sind.^[57] Die modernen Triebzüge mit über die ganze Zuglänge verteilten Zahnradantrieben^{[Anm. 6]} müssen aber über die vollständige Zuglänge mit 10 km/h einfahren, was zu Zeitverlusten führt.^[57]

Bei der Ausfahrt wird eine Ausfahrgeschwindigkeit von 40 km/h angestrebt. Das führt bei Einfahrlamellen mit variabler Teilung (System Brünig) zu starken Vibrationen, die zu Brüchen in der Mitte der Lamellen führen. Die Ausfahrgeschwindigkeit musste zum Teil auf 20 km/h beschränkt werden.^[57]

System Abt

Bei der Harzbahn Blankenburg–Tanne realisierte Carl Roman Abt, der Erfinder des nach ihm benannten Zahnstangensystems, 1883 eine Zahnstangeneinfahrt mit einer gefederten Einfahrlamelle. Diese später weit verbreitete Zahnstangeneinfahrt besteht aus einem vor der festen Zahnstange eingebauten, an seiner Spitze (früher an beiden Enden) gefedert gelagerten Einfahrlamelle. Mit der festen Zahnstange ist sie (heute) drehbar verbunden.^[57] Die Höhe der Zähne nimmt von anfänglich fast null kontinuierlich bis am Ende auf Norm-Höhe zu. Meist wächst auch die Zahnteilung kontinuierlich von leichtem Übermaß am Anfang auf Normmaß am Ende.^[14] Diese Zähnegeometrie dient vor allem dem Konphasmachen. Zwischen die verkürzten Stangen-Zähne greift zunächst nur ein Rad-Zahn ein, sodass dieser ohne durch einen weiteren Rad-Zahn daran gehindert zu werden, die Mittenlage in der kleiner und höher werdenden Stangen-Zahnlücke einnehmen kann. Wegen der anfänglich etwas größeren Zahnteilung ist die Wahrscheinlichkeit, eine Zahnlücke zu treffen, größer. Sollte ein auf einen verkürzten und angespitzten Stangenzahn treffender Radzahn nicht in eine Lücke einrutschen und es zu einem Aufsteigen^{[Anm. 2]} kommen, verhindern zwei relativ hohe und lange Radlenker das Entgleisen. Bis zum Ende der Radlenker muss die Verzahnung allerdings wieder eingegriffen haben.

• Zahnstangeneinfahrten: System Abt
• 
  Zahnstangeneinfahrt auf Riggenbach-Zahnstange, gefedert eingebautes Zahnstangenstück, keine Radlenker. Bahnhof Heiden der Appenzeller Bahnen
• 
  Zahnstangeneinfahrt auf Abt-Zahnstange (zwei Lamellen), keine Radlenker. Bosnisch-Herzegowi­nischen Staatsbahnen
  Eisen­bahn­museum Ljubljana
• 
  Ausschnitt von linkem Bild (vor zweiter Stangen-Lagerstelle): Zahnabnutzung durch die Bremszahnräder, die bei Einfahrt aufprallen, um auf Ein­fahrdrehzahl beschleunigt zu werden
• 
  Zahnstangeneinfahrt auf Von-Roll-Zahnstange (auf der Strecke Strub-Zahnstange) mit Rad­lenker. Bahnstrecke Altstätten–Gais der Appenzeller Bahnen
• 
  Ungleich abgenutzte Zähne der Zahnstangen­einfahrt bei der Halte­stelle Stoss der Appenzeller Bahnen
  (andere Einfahrt als im Bild links)

System Brünig

Die Einfahrlamelle nach System Brünig hatte keine verkürzten, aber am Anfang dünnere und an den Köpfen abgerundete Zähne. Bei ungünstiger Zahnstellung drückten die Zahnräder auch die Spitze der Einfahrlamelle nieder. Die Bremszahnräder wurden durch den Reibkontakt mit einem davor angeordneten Beschleunigungsbalken auf ungefähr synchrone Drehzahl zwischen ihm und den Zahnköpfen gebracht. Solche Einfahrthilfen wurden erstmals 1941 bei der Elektrifizierung der Brünigbahn verwendet und kamen auch bei der Berner-Oberland-Bahn (BOB) und andernorts zum Einsatz.^[57]

In der Mitte der Einfahrlamellen kam es häufig zu Brüchen. Bei der Ausfahrt führte die variable Zahnteilung zu heftigen Vibrationen, die zu Rissen zwischen den Zähnen führten. Die Risse vertieften sich senkrecht nach unten, bis die Lamelle bei zu kleinem Restquerschnitt brach.^[57]

System Marfurt

Um die Nachteile der Zahnstangeneinfahrten mit variabler Zahnteilung (System Brünig) zu vermeiden – insbesondere die sehr großen Vibrationen während der Ausfahrt –, ging man dazu über, die konphase Lage durch Längsverschiebung (vor und zurück) der Einfahrlamelle zu erreichen. Einen entsprechenden selbsttätigen Mechanismus entwickelte Jakob Marfurt von der Firma Tensol Rail. Die erste Einfahrt System Marfurt wurde 1996 bei den Berner-Oberland-Bahnen (BOB) eingebaut.^[57]

Die Zahnstangeneinfahrt nach Marfurt besteht aus drei Teilen mit je einer Teilaufgabe:

• Beschleunigungsbalken: ein mit Gummi belegter Balken, auf dem die stillstehenden Bremszahnräder der nicht angetriebenen Wagen durch Reibkontakt auf ungefähr synchrone Drehzahl gebracht werden,^[57]
• Eine Rollenbatterie verbessert die Synchronisierung der Bremszahnräder und stellt ihre richtige (konphase) Zahnstellung her. Die folgende Einfahrlamelle bleibt untätig, d. h. in Ruhelage.^[57]
• Einfahrlamelle: eine sich bei Auffahrt der Triebzahnräder durch Niederdrücken deren Spitze etwas entgegen der Fahrtrichtung bewegende kurze Zahnstange.

Die wesentliche Neuerung ist die Einfahrlamelle. Ihre Rückwärtsbewegung beim Herunterdrücken bewirkt, dass je ein Zahn der Lamelle und des Zahnrades gegeneinander bewegt werden, wodurch deren richtige (konphase) gegenseitige Lage hergestellt wird. Die Lamelle steht auf zwei schrägen Hebeln. In Grundstellung ist ihr vorderes Ende angehoben, und das hintere geht zur fest verlegten Zahnstange über. Das auffahrende Zahnrad drückt das vordere Ende nach unten und in Fahrtgegenrichtung (nach vorn, d. h. rückwärts). Das hintere Ende wird gehoben. Das vorwärts rollende Zahnrad findet die passenden Lücken in der Stange und hilft schließlich, deren hinteres Ende wieder herunter und in passende Lage zur festen Stange zu bringen. Die Einnahme der Grundstellung geschieht in erster Linie mit Hilfe einer kräftigen, hydraulisch gedämpften Rückstelleinrichtung.^[57]

Das System Marfurt erlaubt eine sanftere Einfahrt^[20] mit höherer Geschwindigkeit (bei Versuchsfahrten bis 30 km/h^[51][59]) und dank der nahezu vollständigen Vermeidung von Einfahrgeräuschen eine deutliche Lärmreduktion. Die Abnutzung ist geringer,^[60] die Verschleißteile sind definiert und leicht zu wechseln.

• Zahnstangeneinfahrt: System Marfurt bei den Appenzeller Bahnen (AB) im Güterbahnhof St. Gallen, 2017
• 
  Zahnstangeneinfahrt, von vorn nach hinten: Beschleunigungsbalken, die Bremszahnräder konphas machende Lamelle, Einfahrlamelle, Strub-Zahnstange
• 
  oben: Synchronisierungslamelle, Einfahrt von links
  unten: Einfahrlamelle mit hydraulisch gedämpfter Rückstelleinrichtung (links, zweifach), Einfahrt von rechts
• 
  Einfahr­lamelle aus der Sicht des Trieb­fahrzeug­führers
  Lamelle auf zwei Hebeln gelagert,
  zwei hydraulisch gedämpfte Rückstelleinrichtung

Signalisation

Zahnstangenabschnitte werden in der Schweiz an der Strecke wie folgt signalisiert:^[61]

Weitere Informationen Bezeichnung, Bedeutung ...

Bezeichnung	Bedeutung	Beziehung zu andern Signalen	Bild Deutschschweiz	Bild Romandie
Vorsignal für Zahn­stangen­abschnitt	Ab dem Anfangs­signal gilt die signalisierte Höchst­geschwindigkeit.	Das Vorsignal steht etwa 150 m vor dem Anfangssignal.
Anfangssignal für Zahnstangen­abschnitt (tronçon à crémaillère)	Bei diesem Signal befindet sich die Einfahrt in die Zahnstange. Bei der Einfahrt in die Zahnstange gilt bis zum Passieren des letzten Wagens die signalisierte Höchst­geschwindigkeit.	Es kann ein Vorsignal voraus­gehen und es folgt ein Endsignal.
Endsignal (signal final) für Zahnstangen­abschnitt	Bei diesem Signal befindet sich das Ende der Zahnstange.	Es geht ein Anfangs­signal voraus.

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Schiebebühnen, Drehscheiben und Gleiswender

Zur Zeit der ersten Zahnradbahnen war die Weiche bei Schienenbahnen längst Stand der Technik. Weichen für Zahnradbahnen, in denen sich die Zahnstangenstränge mit den Innenschienen kreuzen, mussten erst entwickelt werden, weshalb zunächst vorwiegend Schiebebühnen als Gleisverbindungen benutzt wurden, so auch bei der ältesten Zahnradbergbahn am Mount Washington und bei der Arth-Rigi-Bahn.^[62]

Schiebebühnen oder Drehscheiben gibt es noch heute in Bahnhof- und Depot­bereichen der Zahnradbahnen.

• 
  Schiebebühne mit gebogenen Gleis­abschnitten anstelle einer Weiche bei der ältesten Zahnrad-Bergbahn, der Mount Washington Cog Railway.
• 
  Schiebebühne der Pilatusbahn in der Kreuzungsstation Ämsigen; das System Locher ermöglicht keine Weichen.
• 
  Drehscheibe in der Talstation der Vitznau-Rigi-Bahn

Zungenweichen

Zahnstangenweichen sind mit beweglichen Zahnstangenelementen ausgerüstet, damit die Zahnstangen des einen Strangs die Schienen des andern Strangs kreuzen können. Weil damit ein ununterbrochener Zahnradeingriff gewährleistet ist, können sie auch auf geneigten Strecken eingebaut werden. Bei Bahnen mit gemischtem Antrieb befinden sich die Weichen oft auf den Adhäsionsabschnitten, weil Zahnstangenweichen aufwendiger und teurer als gewöhnliche Weichen sind. Andererseits muss bei Kreuzungsbahnhöfen mit durchgehenden Zahnstangen wie in Tschamut-Selva auf der Oberalpstrecke die Geschwindigkeit nicht reduziert werden, weil keine Zahnstangeneinfahrt nötig ist.

Der Vorteil von Zungenweichen mit Zahnstange gegenüber klassischen Schleppweichen mit verschiebbarem Gleisrost sind die nur geringen temperaturbedingten Längenänderungen der kurzen beweglichen Zahnstangenteile. Nennenswerte Teilungsfehler können durch Temperaturänderungen nicht auftreten. Zahnstangenweichen werden aufgrund der geringen Geschwindigkeiten mit vergleichsweise kleinen Zweiggleisradien gebaut, mehrere Verschlüsse im Zungenbereich oder bewegliche Herzstückspitzen sind deshalb nicht erforderlich.

1875 baute Riggenbach die erste Zahnstangenweiche auf der Rorschach-Heiden-Bergbahn in Wienacht ein, um eine Zufahrt zum dortigen Sandsteinbruch zu ermöglichen.^[63] Innerhalb der Weiche befindet sich statt der Riggenbach-Leiterzahnstange eine einlamellige Zahnstange. Diese Zungenweiche entspricht der für einlamellige Zahnstangenstrecken noch heute verwendeten Bauart^[14], die auch bei Bahnen mit Riggenbach-Zahnstange mehrheitlich eingesetzt wird.

Bei den Weichen der 1893 eröffneten Wengernalpbahn und Schynige-Platte-Bahn mit 800 mm Spurweite und Riggenbach-Zahnstange war die Zahnstange auf einer Länge von 90 cm unterbrochen. Zur Gewährleistung eines unterbrechungsfreien Eingriffs benötigten die Lokomotiven zwei Triebzahnräder.^[19] Heute setzen die beiden Bahnen Weichen mit beweglichen Lamellen ein.

Bereits seit 1890 verwendet die Monte-Generoso-Bahn Zahnstangenweichen des Systems Abt.^[62] Deren Konstruktion ist dank der zweilamelligen Zahnstange einfacher, weil innerhalb der Weiche abschnittweise nur eine der beiden Zahnstangenlamellen benutzt wird (siehe Bild im Abschnitt Lamellenzahnstangen). Eine solche Weiche kann aber nur in geringen Neigungen verwendet werden, wo nicht die volle Zugkraft auf die Zahnstange wirkt. Die bei neueren Triebfahrzeugen weicheren Tangentialfedern der Triebzahnräder führen nach einlamelligen Abschnitten zu starkem Verschleiß beim Wiedereingriff in die zweite Lamelle, da der belastete Zahnkranz gegenüber dem unbelasteten verdreht wird. Traditionelle Zahnstangenweichen des Systems Abt sollte deshalb nicht mehr angewendet werden.^[14] Sollen Zahnstangenweichen System Abt mit der vollen Antriebs- oder Bremskraft befahren werden, dann erhalten sie für das Durchführen des vollen Zahnstangenquerschnittes bewegliche Zwischenschienen und zusätzlich im Zungenbereich bewegliche Zahnstangen nach dem Schleppweichenprinzip. Beispiele sind die Weichen bei der Gornergratbahn und in der Schöllenenschlucht

Die Berner Oberland-Bahnen rüsteten ihre neuen Zahnstangenweichen mit drei Einzelantrieben aus, um das im Winter störanfällige Gestänge zu vermeiden.^[5]

Zahnstangenweichen mit tiefliegenden Zahnstangen oder mit unterbrochenen Zwischenschienen sowie jede Form von Schleppweichen sind nicht auffahrbar. Weil ein Auffahrvorgang immer zur Entgleisung mit insbesondere in starken Neigungen schwerwiegenden Folgen führt, müssen Auffahrvorgänge unbedingt vermieden werden. Beim System Abt und bei hochliegenden Riggenbach-Zahnstangen mit nicht unterbrochenen Zwischenschienen wurden auffahrbare Weichen, die sich schon beim Befahren des Herzstückes auf rein mechanischem Weg in die erforderliche Lage umstellen, realisiert (siehe Bild weiter oben). Eingebaut wurden sie beispielsweise bei der Rochers-de-Naye- und der Schynige-Platte-Bahn.

Federweichen

Seit 1999 setzen die Rigi-Bahnen^[64] und seit 2004 die Dolderbahn^[65] neu entwickelte Federweichen ein, in welchen das Gleis von der einen Endlage in die andere entlang einer definierten Kurve gebogen wird. Zur Kompensation der temperaturbedingten Längenänderungen über die gesamte Weichenlänge ist die Federweiche so konstruiert, dass die Längendehnungen der Zahnstange und des darunter liegenden Rahmens in entgegengesetzter Richtung wirken. Damit heben sich die beiden Längendehnungen gegenseitig auf, der Zahnabstand an der Stoßstelle bleibt innerhalb der Toleranz und Zahnteilungsfehler werden vermieden.

Die einfache Konstruktion der Federweiche hat – im Gegensatz zur konstruktiv von Adhäsionsweichen abgeleiteten üblichen Zahnstangenweichen – weniger bewegliche Teile mit entsprechend weniger Verschleiß und benötigt keine Weichenheizung. Die Anwendung wäre auch bei Adhäsionsbahnen möglich, z. B. als Doppel- oder Kreuzungsweiche.^[64] Nachteilig ist allerdings, dass sie wie alle Schleppweichen nicht auffahrbar sind. Rollt ein Fahrzeug stumpf auf eine derartige Weiche zu, kommt es zwangsläufig zu einer Entgleisung, die in steil abfallendem Gelände fatale Folgen haben kann.

Helixverwindung in der Weiche

Auf Gleisabschnitten mit Neigungen über 40 ‰ ist in Gleisbögen die Helixverwindung zu berücksichtigen (vgl. Abschnitt Helixverwindung). Weichen stellen diesbezüglich einen Spezialfall dar. Sie müssen sich in einer Ebene befinden, damit sie richtig schließen und sich die Zungen nicht verklemmen. Bei einer Weiche in einer Neigung ist die Verwindung des abzweigenden Strangs somit konstruktionsbedingt unterbunden. Erst nach der letzten durchgehenden Schwelle kann sich das Gleis wieder verwinden.^[66]

Liegt eine Weiche in der Neigung mit Weichenanfang talseitig, so ergibt sich allein aus der Geometrie eine Überhöhung der bogenäußeren Schiene des abzweigenden Stranges. Die Überhöhung entspricht in der Tendenz jener, die aus fahrdynamischen Gründen in einen Bogen ohne Weiche eingebaut worden wäre. Wenn der Bogen nach der Weiche endet, kann das Gleis verwunden werden.^[66]

Befindet sich dagegen eine Weiche umgekehrt mit dem Weichenanfang bergseitig, ist die Überhöhung aus den gleichen geometrischen Gründen auf der bogeninnen Schiene. Das ist aber fahrdynamisch ungünstig, denn die nun negative Überhöhung verstärkt die auf das Fahrzeug wirkenden Fliehkräfte. Eine solche Weiche darf nur mit verringerter Geschwindigkeit im abzweigenden Strang befahren werden. Der Effekt kann mit einem größeren Weichenradius und somit einer geringeren Weichenneigung sowie mit einer Außenbogenweiche reduziert werden. Bei der Außenbogenweiche kann der Fehler auf die beiden Gleisstränge verteilt werden. Auch bei dieser Weichenkonstallation wird das Gleis nach der letzten durchgehenden Schwelle verwunden.^[66]

Bei den bei der Pilatusbahn (System Locher) verwendeten Schiebebühnen und Gleiswendern ist die Helixverwindung bedeutungslos, denn die Verwindungen der beiden Gleisstränge sind voneinander unabhängig. Bei anderen Zahnstangensystemen sind solche Gleisverbindungen aus Kostengründen keine Alternative.^[66]

Gemischte Zahnradbahnen

Anhand der gut dokumentierten Schweizer Bergbahnen wird die Entwicklung der Betriebsergebnisse aufgezeigt. Die Visp-Zermatt- und die Berner Oberland-Bahn waren ausgesprochen touristische Bahnen und schütteten bis 1913 respektable Dividenden aus, die in den besten Jahren 7 bis 8 Prozent erreichten. Auch die Brünigbahn Luzern–Interlaken, die Stansstad-Engelberg-Bahn und die Aigle-Leysin-Bahn erschlossen Touristendestinationen und waren rentabel. Die anderen gemischten Zahnradbahnen der Schweiz hatten hingegen bereits vor dem Ersten Weltkrieg zeitweise oder dauernd finanzielle Probleme. Die Bex-Villars-Bretaye- und die 1967 eingestellte Leuk-Leukerbad-Bahn waren auf die Zuschüsse ihrer bahneigenen Elektrizitätswerke angewiesen.^[67]

Ab 1914 verschlechterte sich die Finanzlage aller Bahnen rapide. Der Betrieb wurde defizitär und erholte sich auch in den 1920er Jahren nicht. Die Bilanz vieler Bahnen musste saniert werden, wobei namhafte Teile des Aktienkapitals abgeschrieben wurde. Die 1915 in Betrieb genommene Brig-Furka-Disentis-Bahn war stets in finanzieller Schieflage und geriet 1924 in Konkurs. Ihrer Nachfolgerin, der Furka-Oberalp-Bahn, wurde auch militärische Bedeutung beigemessen. Aber finanziell sah es auch nach der Sanierung von 1925 nie gut mit ihr aus.^[67]

Nach dem Zweiten Weltkrieg fusionierten die St. Gallen-Gais-Appenzell-Bahn mit der Altstätten-Gais-Bahn. Auch die Monthey-Champéry-Morgins-Bahn und 1961 die Schöllenenbahn schlossen sich mit benachbarten Unternehmungen zusammen und profitierten von den im Privatbahnhilfegesetz festgelegten Unterstützungen des Bundes. In Deutschland wurden die St. Andreasberger Kleinbahn und die Zahnradbahn Honau–Lichtenstein stillgelegt. Baulich saniert wurden im Jahr 1964 die Stansstad-Engelberg-Bahn mit dem Loppertunnel, 1982 die Furka-Oberalp-Bahn mit dem Furka-Basistunnel und 2010 die Luzern-Stans-Engelberg-Bahn mit dem Tunnel Engelberg. In Österreich übernahmen 1979 die Anliegergemeinden die Achenseebahn und sanierten die Flachstrecke mit Hilfe von Bund und Land.

Heute sind in der Schweiz die gemischten Zahnradbahnen wie die anderen Bahnen des regionalen Personenverkehrs auf Abgeltungen angewiesen. Lediglich die zu den autofreien Touristenorten Zermatt und Wengen führenden Bahnen BVZ und WAB würden auch ohne Zuschüsse Gewinne erwirtschaften.^[68] In Deutschland ist die Wendelsteinbahn auf Ausgleichszahlungen angewiesen. Die dem Gemeindewerk Garmisch-Partenkirchen angegliederte Bayerische Zugspitzbahn erwirtschaftet dank der touristisch geprägten Bergstrecke kleinere Gewinne.^[69] Durch Fusionen können Synergien genutzt und Kosten gespart werden. Seit 1999 verkehren vier Westschweizer Meterspurbahnen unter dem Dach der Transports Publics du Chablais. Die 2003 entstandene Matterhorn-Gotthard-Bahn verkehrt auf einem Streckennetz von 144 km; die 2005 gebildete Zentralbahn hat 98 km Länge. Die seit dem Jahr 2006 bestehenden Appenzeller Bahnen betreiben Zahnradbahnen mit drei unterschiedlichen Spurweiten.

Reine Zahnradbahnen

Die Baukosten der von 1871 bis 1912 erstellten reinen Zahnradbahnen wurden zwar meist zu niedrig angesetzt, aber die Frequenzzahlen übertrafen die Erwartungen. Bis zur Jahrhundertwende war die Rendite im Allgemeinen gut.^[70] Außerordentlich erfolgreich war die Vitznau-Rigi-Bahn, die von 1871 bis 1890 eine jährliche Rendite von durchschnittlich rund 13 Prozent erzielte.^[67]

Die durch weitere Neubauten entstandene Konkurrenz verminderte die Gewinne.^[70] Die Arth-Rigi-Bahn konnte nicht an den finanziellen Erfolg der Vitznau-Rigi-Bahn anknüpfen; Dividenden gab es praktisch keine. Die Generoso-, die Brienz-Rothorn- und die Brunnen-Morschach-Bahn standen finanziell bis zum Beginn des Zweiten Weltkriegs stets knapp am Abgrund. Die Rorschach-Heiden-Bergbahn überstand die Kriegs- und Krisenjahre nur dank des Güterverkehrs vergleichsweise gut. Die Pilatus-, die Gornergrat- und die Jungfraubahn waren gemessen am Fahrpreis pro Kilometer die teuersten Bahnen der Schweiz. Wegen ihrer im Vergleich zu den damaligen Einkommen exorbitanten Fahrpreise konnten die beiden erstgenannten Bahnen bis 1913 alljährlich Dividenden von 4 bis 7 Prozent des Aktienkapitals ausschütten. Die Zinslasten der extrem hohen Baukosten der Jungfraubahn ermöglichten nur bescheidene Dividenden. Die zusätzlichen Investitionen vieler Bahnen für die elektrische Traktion widerspiegeln den Optimismus, der vor dem Ersten Weltkrieg in der Tourismusbranche noch vorherrschte.^[67]

Die beiden Weltkriege und die Krisen dazwischen trafen die Tourismusbahnen mit aller Härte^[70] ; die Betriebsergebnisse rutschten tief in die roten Zahlen.^[67] In Österreich mussten die Kahlenbergbahn und die Gaisbergbahn bereits nach dem Ersten Weltkrieg aufgeben, in der Schweiz war der Personenverkehr der Brienz-Rothorn-Bahn eingestellt. Ein Hoffnungsschimmer war der aufkommende Wintersport, der die Passagierzahlen ansteigen ließ, aber Ausbauten für den Winterbetrieb erforderte.^[70] Nach dem Zweiten Weltkrieg mussten in Deutschland die Petersbergbahn und die Barmer Bergbahn den Betrieb einstellen, die Niederwaldbahn wurde durch eine Gondelbahn ersetzt.

Heute ist die finanzielle Lage der einzelnen Unternehmungen unterschiedlich. Die Pilatus-Bahnen erzielten 2011 bis 2016 einen durchschnittlichen Cashflow von 6,6 Prozent, die Jungfraubahn-Gruppe von 6,2 Prozent.^[71] Die Jungfraubahn profitiert von den mehrheitlich aus Asien stammenden Fahrgästen, die auch bei schlechtem Wetter auf das Jungfraujoch fahren.^[72] Die anderen Bahnen, auch in Deutschland und Österreich, erzielen einen geringen oder gar keinen Gewinn. Um die Jahrtausendwende wurde geprüft, die Arth-Rigi-Bahn und einen Teil der Wengernalpbahn durch kostengünstigere Luftseilbahnen zu ersetzen.^[67]