Der Usui-Pass (jap. ) ist ein auf gelegener Gebirgspass, der die Präfekturen Nagano und Gunma in Japan miteinander verbindet. Er ist seit dem achten Jahrhundert eine der wichtigsten Verkehrsrouten Zentraljapans. Ebenso bildet er die Hauptwasserscheide zwischen den Flusssystemen des Shinano und des Tone bzw. zwischen dem Japanischen Meer und dem Pazifik. Ab 1893 verkehrte als Teil der Shin’etsu-Hauptlinie die damals einzige Zahnradbahn Japans über den Usui-Pass. Sie wurde 1912 elektrifiziert und 1963 durch eine inzwischen stillgelegte Adhäsionsbahn ersetzt. Für den Einsatz auf der Zahnrad- und der Adhäsionsbahn war die Entwicklung spezieller Lokomotiven erforderlich.
Geographie und Klima Vor rund 12 Millionen Jahren lag die Gegend des Usui-Passes noch unter dem Meeresspiegel. Lavaeruptionen vor 7 bis 2 Millionen Jahren und nochmals vor 1,1 Millionen bis 650.000 Jahren ließen das Gelände allmählich ansteigen und flachten es im oberen Bereich ab. Anschließend kam es auf der Ostseite vor etwa 300.000 bis 200.000 Jahren zu großflächiger Erosion durch den Kirizumi-Fluss, wodurch sich steile Klippen bildeten. Infolgedessen setzen sich die Schichten aus marinen Sedimentgesteinen des mittleren Tertiärs im unteren Teil und vulkanischen Gesteinen des späten Miozäns bis frühen Pleistozäns im oberen Teil zusammen. Die unteren Schichten werden durch Mudstone, Sandstein und Tuffstein leicht erodiert. Die oberen vulkanischen Schichten erreichen eine Mächtigkeit von mehreren hundert Metern. Infolge der starken Erosion des östlichen Teils weist der heutige Usui-Pass nur an dieser Seite eine nennenswerte Steigung auf. Während der Höhenunterschied zwischen dem Ort Yokokawa (10 km Luftlinie im Osten) fast 570 m beträgt, fällt der Pass an der Westseite nur gerade 17 Meter bis zur Stadt Karuizawa ab.
Tagsüber entstehen an der Südküste der Kantō-Region großräumige pazifische Meeresbrisen, die die Atmosphäre mit etwa 5 m/s landeinwärts bewegen. Andererseits bilden sich Tiefdruckgebiete über dem Landesinneren der Chūbu-Region, die Winde aus den Tälern in Richtung der Berggipfel erzeugen. Am Morgen kommen diese beiden Strömungen von beiden Seiten auf den Usui-Pass zu, wobei sich die Winde direkt am Pass nach oben ausgleichen. Am Nachmittag verstärken die höheren Oberflächentemperaturen die Dynamik beider Strömungen. Der von der Kantō-Region wehende Wind ist stärker und strömt in Richtung Chūbu. Nachts wird die Meeresbrise dominant und die südöstlichen Winde halten an. Da sich die Luft in den Bergen ausdehnt und bei niedrigerem Luftdruck abkühlt, bildet der gesättigte Wasserdampf Nebel. Dies hat zur Folge, dass es in Karuizawa an mehr als 130 Tagen im Jahr neblig ist.
Straße Der Weg über den Usui-Pass wurde bereits im 8. Jahrhundert im Nihonshoki erwähnt, wo Yamatotakerus Reise nach Ostjapan beschrieben ist. Während der Edo-Zeit wurde der Nakasendō (eine der fünf Routen), über den Pass ausgebaut.
Die Nationalstraße 18, die über den Usui-Pass führt, dient als Hauptverbindung von der Kantō-Ebene mit dem Ballungsraum Tokio zum Touristenort Karuizawa. Die ursprüngliche Straße wurde mit dem Bau von Ortsumgehungen und dem Ausbau zur Autostraße modernisiert.
Eisenbahn Zahnradbahn mini|links|93px|Dampfzug auf Brücke Nr. 3
Die Shin’etsu-Hauptlinie führte zwischen 1893 und 1997 über den Pass. Bereits 1888 wurde auf der Nationalstraße 18 versuchsweise eine Pferdebahn zur Bewältigung der 570 Höhenmeter in Betrieb genommen. Der Verkehr entwickelte sich gut, aber die Pferde wurden stark beansprucht und mussten auf der zweieinhalb Stunden dauernden Fahrt jeweils zweimal ausgewechselt werden. Am 24. März 1891 begann nach dem Vorbild der Harzbahn in Deutschland der Bau der 11,2 km langen Bahnstrecke vom Bahnhof Yokokawa (Präfektur Gunma) zum Bahnhof Karuizawa (Präfektur Nagano) mit Eigentrasse und dreilamelliger Zahnstange System Abt. Das Mino-Owari-Erdbeben am 28. Oktober 1891 führte zum Einsturz der im Bau befindlichen Brücken. Am 22. Dezember 1892 konnten die Bauarbeiten des 11,2 Kilometer langen Streckenabschnitts mit 1 : 15 Steigung (66,7 ‰), 18 Brücken und 26 Tunneln abgeschlossen werden. Am 1. April 1893 wurde die Strecke eröffnet.
mini|links|Beim Unfall von Kumanotaira wurde der vordere Teil des hölzernen Wagenkastens der Lokomotive 10004 vollständig zertrümmert. Auf der 80 Minuten dauernden Fahrt litten das Personal und die Passagiere unter den Abgasen der Dampflokomotiven. Zur Verbesserung der Luftqualität in den vielen Tunneln wurde der Zahnstangenabschnitt 1912 mit 600 Volt Gleichstrom elektrifiziert. In den Tunneln erfolgte die Stromübertragung über eine seitliche Stromschiene, außerhalb über eine Oberleitung. Die Elektrifizierung hatte eine Halbierung der Fahrzeit auf 40 Minuten zur Folge.
Am 7. März 1918 entgleiste am Usui-Pass der aus elf Wagen bestehende Güterzug Nr. 191. Nachdem der bergwärts fahrende Zug wegen Rauchentwicklung eines Fahrmotors in einem Tunnel zum Stehen gekommen war, wurde eine Hilfslokomotive angefordert. Beim Versuch zur Weiterfahrt entrollte der Güterzug talwärts und erreichte eine Geschwindigkeit von 32 statt der erlaubten 18 km/h. Im Bahnhof Kumanotaira entgleiste die entlaufene Komposition und prallte gegen eine Felswand. Zwei Eisenbahner kamen auf der Unfallstelle ums Leben, zwei der sechs Verletzten verstarben später. Ursache des Unfalls war die verminderte Wirkung der vom Öl des defekten Fahrmotors verunreinigten Bandbremsen.鉄道災害記事. 自大正4至6年度. Eisenbahnkatastrophen während der Taishō-Zeit, 4.–6. Geschäftsjahr. Sekretariat des Forschungsministeriums, 1926
Adhäsionsbahn mini|links|Triebzug der Baureihe 489 mit zwei vorgespannten Lokomotiven der Klasse EF63 Am 15. Juli 1963 eröffnete die Japanische Staatsbahn eine neue Trasse mit Adhäsionsbetrieb mit bis zu 66,7 ‰ Steigung, die in etwa parallel zur alten Zahnstangenstrecke verläuft. Am 30. September des gleichen Jahres stellte sie den Betrieb über den Zahnstangenabschnitt ein. Die Standardzüge der Shin’etsu-Hauptlinie fuhren nun mit sechsachsigen Elektrolokomotiven der JNR-Klasse EF63 über die zweigleisige Steilstrecke. 1997 wurde aus Anlass der Olympischen Winterspiele in Nagano die Hokuriku-Shinkansen-Linie eröffnet, die den Pass in einem Tunnel unterfährt. Die Bahngesellschaft JR East stellte am 1. Oktober 1997 den Betrieb auf der Passstrecke ein. Seither wird der Lokalverkehr mittels einer Buslinie bewältigt.
Auf dem Gelände des alten Depots in Yokokawa befindet sich seit 2005 das Museum Usui-tōge Tetsudō Bunkamura. Ein 2,6 km langes Teilstück der Usui-Bergstrecke wird als Museumsbahn mit dem Namen Sherpa-kun genutzt.Rolf Höhmann: Technologietransfer im Eisenbahnwesen Japans. In: Ferrum. Nachrichten aus der Eisenbibliothek, Stiftung der Georg Fischer AG, Band 82 (2010), Seite 41–46 (E-Periodica.ch, PDF; 5,5 MB).
Lokomotiven Dampflokomotiven 3900 3920 3950 3980 Bezeichnung bis 1894: bis 1909: ADC1 AHC2 C3 Nummerierung bis 1894: bis 1894: bis 1909: ab 1909 194, 196, 198, 200126, 128, 130, 132500–503, 518–5203900–3906 168, 169504, 5053920, 3921 506–511, 496–4993950–3959 512–5173980–3985 Hersteller: Esslingen Beyer-Peacock Kisha Seizo Indienststellung: 1892, 1908 1895 1898–1908 1906–1909 Achsfolge: Czz 1’Czz 1’C1'zz Spurweite: 1067 mm (Kapspur) Länge über Puffer: 9100 mm 9169 mm 9804 mm 9931 mm Dienstmasse: 39,56 t 56,13 t 60,6 t 55,9 t Reibungsmasse: 39,56 t 45,16 t 42,1 t 37,3 t Radsatzfahrmasse: 13,78 t 16,05 t 14,07 t 13,41 t Zahnradsystem: Abt (3 Lamellen) Steuerungsart:Steuer. Zahnradantrieb: HeusingerJoy HeusingerHeusinger HeusingerHeusinger Treibraddurchmesser:Durchm. Triebzahnräder: 900 mm573 mm 914 mm432 mm 914 mm559 mm Zylinderdurchmesser:Zylinderd. Zahnradantrieb: 390 mm340 mm 394 mm298 mm 394 mm298 mm Kolbenhub:Kolbenhub Zahnradantrieb: 500 mm400 mm 508 mm406 mm 508 mm406 mm Kesselüberdruck: 12,4 kg/cm² 12,4 kg/cm² 12,7 kg/cm² Zugkraft: 84.6 kN 84,6 kN 91,3 kN Rostfläche: 1,73 m² 1,87 m² 1,87 m² Verdampfungsheizfläche: 74,6 m² 118,2 m² 118,2 m² Wasservorrat: 3,48 m³ 4,98 m³ 6,65 m³ Kohlevorrat: 1,02 t 1,72 t 2,03 t Bremsen:Gegendruckbremse, Vakuumbremse, Bandbremse, Handbremse Dampflokomotiven mini|links|Zahnradlokomotive Reihe 3900 mit Schweröltank auf dem Dampfkessel. Für den Betrieb der Passstrecke lieferte die Maschinenfabrik Esslingen 1892 zunächst vier und 1908 drei weitere Lokomotiven der Baureihe 3900 für gemischten Adhäsions- und Zahnradantrieb mit den Fabriknummern 2502–2505 und 3510–3512. Die Dreikuppler-Maschinen waren mit Außenrahmen, zwei Außenzylindern für den Adhäsionsantrieb und zwei Innenzylindern mit einfacher Dampfdehnung für Zahnradantrieb ausgestattet. Der auf der Steilstrecke mitarbeitende Adhäsionsantrieb unterstützte den Zahnradantrieb und entlastete die Zahnstange. Die Inbetriebnahme der ersten von den staatlichen Eisenbahnen Japans in Deutschland bestellten Triebfahrzeuge bereitete Schwierigkeiten und der Kunde beklagte die fehlende Unterstützung durch den Hersteller. 1898 wurde zusätzlich ein Schwerölbrenner zur Verbesserung der Kesselleistung und Verringerung des Rußausstoßes mit einem kastenförmigen Öltank auf dem Kessel installiert. Die zweite Serie war bereits bei der Ablieferung mit dieser Einrichtung ausgestattet. Nach der Elektrifizierung im Jahr 1912 blieben die Maschinen in Betrieb und wurden erst 1922 ausrangiert.
mini|links|Zahnradlokomotive AH 169, später Baureihe 3920 bezeichnet, im Zustand der Ablieferung mit T-förmigem Schornstein
Die nachfolgenden Dampflokomotiven stammten von Beyer-Peacock in Manchester. Die 1895 abgelieferte Baureihe 3920 mit innenliegenden Zahnradtriebwerk wurde zur Vergrößerung der Kohle- und Wasservorräte mit einer führenden Laufachse versehen und die Wasserkästen bis zum vorderen Ende des Kessels geführt, was jedoch der Eleganz der beiden aus Großbritannien stammenden Maschinen nicht förderlich war. Die Lokomotiven beförderten eine Zuglast von 100 bis 200 t auf der Adhäsionsstrecke mit 25 ‰ Steigung sowie auf dem Zahnstangenabschnitt mit 8 km/h Geschwindigkeit. Bei der Ablieferung hatten die Maschinen einen T-förmigen Schornstein, um das Lokomotivpersonal vor den Abgasen zu schützen. Die Vorrichtung, mit der der Rauch wahlweise an die Spitze oder das Ende der Lokomotive geführt werden konnte, wurde später entfernt. Eine Kondensationseinrichtung ähnlich wie bei der U-Bahn London führte vom Auspuffrohr in den Wasserkasten und sollte die Emissionen vermindern. Um 1909 erhielten die Lokomotiven eine Schwerölfeuerung mit einem Öltank auf dem Kessel.1C12zt Zahnradlokomotive der japanischen Staatsbahnen In: Die Lokomotive, 1910, Heft 7, Seite 164–165 Die Maschine Nummer 3920 wurde 1917 ausrangiert, die andere Lokomotive wurde durch das Große Kantō-Erdbeben 1923 zerstört.
mini|links|Baureihe 3950 mit Schweröltank auf dem Kessel Die Lokomotiven der Baureihe 3950 waren etwas größer und mit einer zusätzlichen Laufachse unter dem Tender versehen. Auf den T-Schornstein- und Kondensationseinrichtung wie bei der Reihe 3920 wurde verzichtet. Die Maschinen wurden in drei Teilserien geliefert: ● 1898 die Nr. 506–509 (ab 1909 Nr. 3950–3953) ● 1901 die Nr. 510, 511 (ab 1909 Nr. 3954, 3955) ● 1908 die Nr. 496–499 (ab 1909 Nr. 3956–3959)
Ab 1901 wurden die Lokomotiven mit der zusätzlichen Schwerölfeuerung ausgerüstet. Nach der Elektrifizierung der Zahnradstrecke blieben die Maschinen mit Ausnahme der 3951 bis 1921 im Betrieb. 3951 brannte beim Großen Kantō-Erdbeben 1923 aus. Sie wurde als Denkmal wiederhergerichtet, bis sie 1941 dem kriegsbedingten Materialmangel zum Opfer fiel.
mini|links|Japan Government Railway type 3980 steam locomotive