如果你在八月的一个星期天站在 Rigi Staffel,你可以在一小时内看到四代驱动技术从你身边驶过,它们共同涵盖了大约 150 年的技术史:一辆 1873 年的立式锅炉蒸汽机车,一辆 1911 年的电动动车组,一辆 20 世纪 80 年代的摆式列车,以及一辆 Stadler 铰接式动车组,它在下坡时将电力反馈回电网。所有这四辆车都运行在同一个齿轨上。这正是 Rigi 对铁路工程师来说比几乎任何其他瑞士山脉都更有趣的真正原因。

两条铁路,一座山,一个系统

Rigi 上有两条独立的标准轨距线路,自 1992 年起归 RIGI BAHNEN AG 所有。从南部来的是 Vitznau-Rigi-Bahn,于 1871 年开通,是欧洲第一条山区铁路,全长近七公里,坡度高达 250‰,最小曲线半径为 60 米。从北部来的是 Arth-Rigi-Bahn,于 1875 年 6 月 4 日开通,全长 8.55 公里,最大坡度 201‰,最小半径 120 米。

两者都使用 Riggenbach 系统的梯形齿轨,并且都采用 1500 伏直流电电气化,通过整流站从国家电网供电。正是这种一致性才使得今天的运营成为可能。直到 1990 年,两家公司从 Rigi Staffel 沿着平行但独立的轨道开往共同的终点站 Rigi Kulm;唯一的连接是一个手动操作的转车台。直到 1990 年 6 月 12 日,Rigi Staffel 的设施才通过两个道岔连接起来,这使得车辆可以直接交换,并为合并铺平了道路,正如 Rigi-Bahnen 概览 所记载的。

电气化顺序在历史上值得注意:Arth-Rigi-Bahn 早在 1907 年 5 月 1 日就改用电力运营,成为世界上第一条采用电力牵引的标准轨距齿轨铁路。Vitznau 方面直到 1937 年 10 月 3 日才跟进。因此,较老的铁路比其竞争对手多运行了 30 年的蒸汽机车。

Rigi Staffel:左边是 Vitznau-Rigi-Bahn 的轨道,右边是 Arth-Rigi-Bahn 的轨道。照片:Chin tin tin, Wikimedia Commons, CC BY 3.0

为什么齿轨决定了整个车辆制造

在普通的粘着铁路中,车轮将驱动力和制动力都传递给轨道。当坡度达到约 40‰ 时,摩擦力就不再足够。因此,在 Rigi 上,齿轨从山谷站一直延伸到山顶,没有一个粘着段。

由此产生了一个 Stadler 在最新车辆中彻底贯彻的后果:如果车轮不需要传递动力,它就可以自由转动。因此,在铰接式动车组中,车轮与传动系统分离,从而减少了车轮和轨道的磨损。而且,由于作用在车轮上的闸瓦或盘式制动器在这些坡度下无论如何都作用不大,因此完全取消了它们。所有的制动力都通过齿轮和带式制动器传递,正如 Bhe 4/6 的技术描述 所阐述的。

在较旧的电动动车组中,制动理念相似,但机械解决方案不同。根据 BDhe 4/4 5BDhe 4/4 15, 21–22 的数据表,1964 年至 1986 年制造的车辆配备了齿轮制动器、棘爪制动器和弹簧蓄能制动器。其中,棘爪制动器是最后的安全保障:它以形状配合的方式啮合,只允许向上移动。

新旧之间的第二个主要区别在于能量。一列从 Rigi Kulm 开往 Vitznau 的列车会释放大约 1300 米的势能。对于老一代的直流串励电机,这种能量几乎无法反馈回电网,它在电阻中被消耗掉了。Rigi Bahnen 在其 车辆采购项目页面 中明确阐述了这种区别:旧车队消耗制动能量,新车队将其反馈回自己的电网,供上坡行驶的列车使用。

蒸汽:对同一个问题的两种截然不同的答案

Rigi Bahnen 目前的 车队 中有三台蒸汽机车:编号 7、16 和 17。

H 1/2 号 7 机车于 1873 年由 Winterthur 的瑞士机车和机器制造厂制造,是这座山上技术上最独特的车辆。它重 11.7 吨,功率 88 千瓦,时速 7.5 公里。它的标志性特征是立式锅炉。其原因是纯粹的安全物理学:在 250‰ 的坡度下,卧式锅炉中的水位会向后大幅移动,导致前部的受火加热管干涸,存在锅炉爆炸的危险。立式锅炉几乎没有这个问题。Rigi Bahnen 在其 7 号机车编年史 中明确描述了这一考虑。

立式锅炉存在操作上的缺点,因此几乎所有 Rigi 机车在 1882 年至 1892 年间都改建为卧式锅炉,7 号机车于 1892 年改建。随着 1937 年的电气化,蒸汽机车队变得多余;7 号机车之所以免于报废,是因为它在 1939 年的国家展览会上被恢复了原始外观。从 1959 年起,它在瑞士交通博物馆展出,1996 年首次恢复运行,在 Rigi Historic 基金会通过众筹资助修复后,它现在是世界上唯一一辆可运行的立式锅炉齿轨蒸汽机车。

1923 年和 1925 年的两台 H 2/3 号 16 和 17 机车展示了另一种解决方案。它们采用卧式锅炉,因为卧式锅炉更容易清洁。为了缓解水位问题,锅炉和上部结构倾斜安装,使其在下坡路段保持水平,正如 VRB H 2/3 的描述 所述。这些机器重 24.3 吨,功率 340 千瓦,时速 9 公里。第二次世界大战后,当动车组无法应对客流时,它们定期投入运营;自 1969 年至 1971 年间进行大修后,它们成为怀旧车辆。

一个能让人感受到工作量的数字:这些机车需要预热四个小时才能运行,Rigi Bahnen 在其 蒸汽列车页面 上写道。

7 号机车及其独特的立式锅炉在 Grubisbalm 和 Freibergen 之间。照片:Kabelleger / David Gubler, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

仍在运行的电力先驱

在 Goldau 方面,有一辆车保持着世界纪录。根据 ARB BCeh 2/3 的文章,1911 年由 SWS、SLM 和 Maschinenfabrik Oerlikon 制造的 6 号动车组是世界上仍在运行的最古老的电动齿轨动车组。它重 23.5 吨,功率 390 千瓦,提供 50 个座位。

它的历史也是一部金融史。Arth-Rigi-Bahn 在 1911 年无法自行支付这辆车的费用。一个财团资助了它,铁路公司最初租用它,然后分期付款。为了能够将其投入使用,Arth-Goldau 的转车台必须延长两米。1939 年,功率从 260 马力增加到 530 马力,使速度从 12 公里/小时提高到 15 公里/小时。Rigi Bahnen 在其 ARB 编年史 中记载,这辆强劲的车辆在冬季经常用作扫雪机。

十四年后,Arth-Rigi-Bahn 在其 50 周年庆典上赠送了 7 号动车组。它与 6 号相似,但有四个车轴和更大的功率,因此它可以向上推动多达两辆前置车厢。正如 ARB BCeh 2/4 7 的文章 所述,只有这样才能放弃定期使用蒸汽机车。1939 年的一次改造将功率从 288 马力提高到 610 马力。

1911 年的 6 号动车组在 Rigi Staffel,世界上仍在运行的最古老的电动齿轨动车组。照片:Peter elektro, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

从摆式列车到独行侠

1937 年至 1986 年间,形成了支撑运营直到几年前的车队,它分为两个学派。

Arth-Rigi-Bahn 早期就采用了摆式列车。1949 年、1954 年和 1967 年由 SLM 和日内瓦 SAAS 交付的 11 至 14 号四辆动车组,从 1958 年起配备了相应的控制车。它们功率为 480 千瓦,重约 26.5 吨,上坡速度为 21 公里/小时。每个转向架只有一个车轴驱动,正如 ARB CFeh 2/4 11–14 的数据概览 所示。这些车辆在 2005 年至 2006 年间获得的带有渐变点的蓝白色涂装在内部被称为“雪花涂装”;Vitznau 姊妹车的红色涂装被称为“浆果”。2022 年,12 号动车组和 22 号控制车内外都恢复了 1949 年的交付状态,包括原始的木制长凳和旧的镀铬数字。

Vitznau 则走了相反的道路,长期采购单节车辆。1937 年交付的 Bhe 2/4 功率为 330 千瓦,空重 16.7 吨,其两台电机和制动器都位于上坡转向架上;下坡转向架是一个纯粹的运行转向架。一个容易在照片中忽略的特点是:入口门只在面向琉森湖的一侧。

1964 年,BDhe 4/4 号 5 紧随其后,在运营中被称为 Füfi,功率为 752 千瓦,重 35.3 吨。它的上坡前端有一个用于控制车的过渡门,但由于成本过高而从未建造;已制造的部件被送入备件仓库。

1938 年的 He 2/2 号 18 是一个特例,它是这座山上唯一的电力机车。它源于成本计算:一辆机车最初的预算比第四辆动车组便宜 40,000 法郎。由于通货膨胀,它最终花费了 87,170.55 法郎,仍然便宜了大约 18,000 法郎。自 1974 年改造以来,它拥有第二个带钢滑块的受电弓,可以清除接触网上的霜冻和冰,并且它推动扫雪机上山。

1982 年和 1986 年,最终又来了三辆大致相同的摆式列车,编号 15 用于 Goldau,以及 21 和 22 用于 Vitznau。它们功率为 824 千瓦,产生 160 千牛小时牵引力,并有四个驱动齿轮。两辆 Vitznau 列车之间唯一的外部区别是前照灯:21 号是圆形的,22 号是方形的。

BDhe 4/4 号 5 带着两辆前置车厢在 Grubisbalm。照片:HundertDampf, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Rigi 上的这些车厢被称为前置车厢,因为它们在上坡时被放置在牵引车前面并被推动。最古老的车厢可追溯到 1871 年和 1875 年。目前的库存包括带有绰号“竹子”的 11 号开放式夏季车厢,1902 年在自己的车间制造的带有制动员平台座位的 14 号车厢,以及 1988 年和 1992 年改造的两辆美好时代沙龙车厢。

Stadler 世代

自 2022 年 4 月起,从 Vitznau 出发的定期班次全部由六辆 Stadler 在 Bussnang 制造、Milani Design 在 Thalwil 设计的 Bhe 4/6 型两节铰接式动车组运营。它们以 18 世纪和 19 世纪的旅行者命名:Thomas Cook、Victor Hugo、Johann Wolfgang von Goethe、Mark Twain、Queen Victoria 和 Rosa Dahinden-Pfyl。

根据 Rigi Bahnen 的数据:长度 34.8 米,宽度 3 米,150 个座位和 50 个站立位,运营速度上坡 20 公里/小时,下坡 17.5 公里/小时,坡度 250‰。两辆车可以连接成一列约 70 米长的双联列车,由一名司机单独操作。

技术上,车辆两端各有一个驱动转向架,中间由一个无驱动和制动的雅各布转向架连接两个车体。通过四个三相异步电机驱动,由车顶上两个水冷 IGBT 变流器供电。电机供应商 Traktionssysteme Austria 为 TMF 42-32-4 型号 提供了 250 千瓦的功率,1256 牛米起动扭矩和每个电机 580 公斤的质量。其中四个电机总共产生约一兆瓦的安装功率,明显高于任何前代产品。

值得注意的是,山脉对内部的影响有多大。座椅相对于水平面略微倾斜,以补偿坡度。驾驶室内部只占车厢宽度的一半,以便乘客可以向前看,旁边的设备柜设计成卧铺。此外,根据事实表,还有可升降窗户而不是空调,带排水的滑雪架,激光碰撞预警系统和用于结冰接触线的所谓破冰电路。

配色方案是一个有意识的引用:白色、黑色和青铜色在 110 年后再次采用了 1911 年电气化开始时 6 号动车组的颜色。

值得一提的是,启动并非一帆风顺。在 2022 年 4 月 7 日投入运营时,刚命名的 45 号车在 Vitznau 出发后不久因车门故障而不得不折返,正如 Bahnonline 对此事件的报道;44 号车接替了它。

2026 年实际运行的车辆

从 Vitznau 出发的定期班次只运行 Bhe 4/6。从 Goldau 出发的班次仍将使用 11 至 14 号摆式列车以及 15 号编组。作为备用、用于特快列车和货运的车辆有 5、21、22 号车,两辆剩余的 Bhe 2/4 和 18 号机车。6、7 和 12 号历史车厢将用于怀旧之旅。

根据 Rigi Bahnen 的预订页面,2026 年从 Vitznau 出发的公共蒸汽列车将使用 16 号机车,日期为 4 月 26 日、5 月 24 日、6 月 28 日、8 月 1 日和 2 日、8 月 23 日和 30 日、9 月 6 日和 20 日。在 5 月和 8 月 1 日被称为 Rigi Historic XXL 的日子里,所有定期列车都将使用历史车辆。7 号机车自 2026 年春季起在 Rigi Kulm 的免费常设展览中展出,并将在 8 月 1 日前后离开展览,用于 Goldau 和 Rigi Kulm 之间的游客列车。2026 年没有找到 17 号机车的公共运行计划;它在车队中列出,但未出现在预订选项中。

简而言之:

  • Vitznau–Rigi Kulm 定期运营:仅限 Bhe 4/6 41–46,必要时双联运行。
  • Goldau–Rigi Kulm 定期运营:BDhe 2/4 11–14 配 Bt 21–24,以及 BDhe 4/4 15 配 Bt 25。Bhe 4/6 预计要到 2030 年才从 Goldau 运营,就像 2021 年测试时那样。
  • 备用 / 特快列车 / 货运:BDhe 4/4 21/22,BDhe 4/4 5,Bhe 2/4 1/2,He 2/2 18。
  • 怀旧:BCFhe 2/3 6,BDhe 2/4 7(+ 12 恢复 1949 年状态),蒸汽 7 / 16 / 17。

接下来会发生什么

Rigi Bahnen 于 2026 年 4 月提交了 2025 年的业务报告。根据 zentralplus 的报道,首次入场人数增长了 8%,达到 102 万游客,净收入接近 4000 万法郎。Arth-Rigi-Bahn 的 150 周年庆典和 Arth-Goldau 缩短的接驳时间对此有所贡献;从苏黎世中央车站到 Rigi Kulm 的旅程仍需 89 分钟。

Goldau 方面已订购了四辆同类型铰接式动车组,将于 2030 年投入运营,投资额约为 2200 万法郎。为了使其能够投入客运运营,基础设施必须进行调整。Kräbel 站将进行无障碍改造,耗资约 150 万法郎,之后是 Klösterli 和 Staffel 的轨道段。为此,Goldau 和 Rigi Staffel 之间的线路将于 2027 年 4 月 5 日至 23 日完全关闭。根据 Nau 的报道,铁路公司解释说,不选择纯夜间施工的原因是施工时间更长、成本更高,以及需要每晚恢复轨道运营。

在齿轨铁路之外,Weggis 和 Rigi Kaltbad 之间的缆车项目仍然存在争议。Rigi Bahnen 和卢塞恩州以改善交通质量和替代现有缆车为由进行辩护;两个环保组织和一个土地所有者对分区规划变更提出了上诉,之后该州再次批准了该走廊。对这场争议的评估不属于本文的范围。

不变的是 Rigi Bahnen 自己提出的一个发现:车队的多样性使得维护变得困难,因为部件几乎无法互换,而且库存管理成本高昂。然而,正是这种多样性,才是你能在 Rigi 一天之内看到跨越五个十年技术飞跃的铁路技术的原因。

资料来源和延伸阅读