mini|hochkant=1.3|Schienenbus VT 98 des Deutschen Dampflokomotiv-Museums auf der Schiefen Ebene (25 ‰ Gefälle), der ersten im Adhäsionsbetrieb befahrenen Steilstrecke Deutschlands (1848)

Eine Steilstrecke ist ein stark geneigter Abschnitt einer Eisenbahnstrecke, der ausschließlich gemäß Steilstreckenvorschrift mit besonderen Sicherheitsvorkehrungen von speziell zugelassenen Triebfahrzeugen im Reibungs-Betrieb befahren wird (→ Adhäsionsbahn). In der Schweiz werden Abschnitte von Adhäsionsbahnen, für die wegen des Gefälles und dessen Länge besondere Vorschriften gelten, als starke Gefälle bezeichnet.

Begriff und Abgrenzung mini|Die 116 ‰ steile Pöstlingbergbahn in der oberösterreichischen Hauptstadt Linz gilt als eine der steilsten Adhäsionsbahnen der Welt.

In Deutschland müssen für Strecken mit einer maßgebenden Neigung von mehr als 40 ‰ besondere Vorschriften aufgestellt werden. Dies ist im Bereich der DB InfraGO AG die Richtlinie 465 Steilstreckenvorschrift. Die Neigung wird mithilfe der Gradiente berechnet.

Die Triebfahrzeuge von Zügen, die eine Steilstrecke befahren, müssen „steilstreckentauglich“, das heißt mit besonderer Ausrüstung versehen sein. Überschreitet die Streckenneigung eine obere Grenze, so ist ein wirtschaftlicher und sicherer Reibungsbetrieb nicht mehr möglich, sodass die Übertragung der Zug- und Bremskräfte entweder durch spezielle Maßnahmen (früher etwa Fell’sches System, neu Linearmotor-Booster) verstärkt oder vom Adhäsions- zum Zahnradbetrieb übergegangen werden muss. Wo diese Grenze genau anzusetzen ist, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Triebfahrzeuge neuerer Bauart vermögen größere Neigungen zu bewältigen als älteres Rollmaterial, sodass bestehende Zahnradbahnen in einzelnen Fällen in Steilstrecken mit Adhäsionsbetrieb umgebaut werden können (z. B. Strecke St. Gallen–Appenzell).

mini|Wegen den 50-‰-Rampen der Schweizerischen Südostbahn verkehrte der Voralpen-Express vom Fahr­plan­jahr 2014 bis 2019 in Sandwichtraktion.

Das Schweizer Eisenbahnrecht kennt den Begriff Steilstrecke nicht. Streckenabschnitte, für die wegen des Gefälles und dessen Länge besondere Vorschriften gelten, werden als starke Gefälle bezeichnet. Elektrische Triebfahrzeuge, die ein starkes Gefälle der Kategorie A befahren, benötigen eine elektrische Bremse. Bei Kategorie B ist ohne elektrische Bremse ein Mindestbremsverhältnis von 75 % erforderlich und das Gesamtgewicht der gebremsten Wagen muss mindestens so groß sein wie das aller Triebfahrzeuge.Betriebsvorschrift SBB Verkehr [5.4b] Starke Gefälle. Dokumentnummer 20004522, 1. Juli 2012. Bei schmalspurigen Strecken ist die Neigung im Normalfall auf 40 ‰ begrenzt. Größere Neigungen sind nur in besonderen Verhältnissen unter bestimmten Bedingungen zulässig. Bei Straßenbahnen beträgt der maximale Grenzwert 70 ‰ und darf bei Neubaustrecken in keinem Fall überschritten werden. Triebfahrzeuge auf Normal- und Schmalspurstrecken mit mehr als 60 ‰ Neigung benötigen eine Magnetschienenbremse oder eine Wirbelstromschienenbremse.

Sicherheitsvorkehrungen Bremseinrichtungen Für die Zulassung eines Triebfahrzeugs für den Steilstreckenbetrieb sind i. d. R. drei voneinander unabhängig wirkende Bremssysteme erforderlich. Steilstreckentaugliche Triebfahrzeuge verfügen daher über eine besondere Bremsausrüstung: Bei Dampflokomotiven ist das meist die Riggenbach-Gegendruckbremse, bei Verbrennungslokomotiven eine Motorbremse oder eine hydrodynamische Bremse und bei Elektrolokomotiven eine Widerstandsbremse oder eine Rekuperationsbremse.

Betriebsvorschriften mini|Schwere Züge mit zu geringer Leis­tung der elektrischen Bremse werden mit der Sägezahnmethode gebremst. Güterzug auf der Lötschberg-Süd­rampe mit Re 6/6 und Re 4/4 II der SBB in Vielfachsteuerung.

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Auf Strecken, die nach der Steilstreckenvorschrift betrieben werden, darf nur besonders eingewiesenes Personal eingesetzt werden. Es gibt Besonderheiten bei der Bremsprobe, der Bremsberechnung und bei der Durchführung von Bauarbeiten an der Steilstrecke.

Bei einzelnen Strecken sind oder waren weitere Sicherheitsvorkehrungen vorgeschrieben, z. B. dass das Triebfahrzeug immer auf der Talseite stehen muss und die bergwärts verkehrenden Züge zu schieben sind; bei Dampflokomotiven war es vielerorts Vorschrift, mit dem Schornstein bergwärts zu fahren, damit die Feuerbüchse immer vom Wasser umspült wird. Bei einigen Strecken war auch eine zusätzliche Nachschau der Bremsanlage der eingesetzten Fahrzeuge oder eine volle Bremsprobe vor Beginn der Talfahrt üblich.

Wenn in Österreich oder der Schweiz bei Gefällfahrten die elektrische Bremse des Triebfahrzeugs zum Einhalten der Geschwindigkeit nicht ausreicht, wird die Sägezahnmethode angewendet. Dabei wird mit der automatischen Druckluftbremse zunächst 60 Sekunden stark abgebremst, anschließend wird die Bremse mindestens 90 Sekunden lang gelöst. Beim Erreichen der erlaubten Geschwindigkeit wird eine weitere Bremsung von 60 Sekunden Dauer ausgelöst. So wird eine thermische Überbeanspruchung der Bremsen und ein Erschöpfen der Bremse vermieden.Entgleisung des Zuges 46676 am 16. Juni 2010. Arlbergstrecke zwischen Bf Hintergasse und Bf Braz. Untersuchungsbericht des Bundesanstalt für Verkehr, Unfalluntersuchung Fachbereich Schiene. Wien, 8. August 2011. Seite 15

Helixverwindung Bei Neigungen über 40 ‰ ist die Gleisverwindung in geneigten Gleisbögen, kurz als Helixverwindung bezeichnet, zu berücksichtigen. Sie kann sich mit der Überhöhungsverwindung überlagern und je nach Randbedingungen zu einem Entgleisungsrisiko führen.

In einigen für die Gleistrassierung verwendeten Computerprogrammen wird die Helixverwindung noch nicht berücksichtigt.

Für den Nachweis der Sicherheit gegen Entgleisen von Zahnradfahrzeugen mittels Computersimulation ist die Helixverwindung zu beachten.

→ siehe Abschnitt Helixverwindung in der Weiche im Artikel Zahnradbahn

Geschichtliche Entwicklung Alpenländer 19. Jahrhundert mini|Engerth-Lokomotive Nr. 610 für die Semmeringbahn in der Ursprungs­ausführung aus dem Jahr 1853

Um die Mitte des 19. Jahrhunderts entstand die Idee, die Alpen mit Hauptbahnen in Nord-Süd-Richtung zu überqueren, um Verbindungen zwischen den Wirtschaftsräumen des Nordens und den Hafenstädten des Südens herzustellen.Elmar Oberegger: Alpenbahnen. Auf: www.oberegger2.org, abgerufen am 15. Januar 2021 Das in Großbritannien verbreitete System der schiefen Ebenen, bei denen die Wagen mit stationären Dampfmaschinen bergwärts gezogen wurden, setzte sich nicht durch und die Steilstrecken werden mit Adhäsionsbahnen überwunden. Die 1854 eröffnete Semmeringbahn mit 28,1 ‰ Neigung war die erste Bahn über die Alpen. Zur Vermeidung übermäßiger Neigungen wurde die Trasse mit optimal ins Gelände eingepassten Kehren künstlich verlängert. Als die Bahn geplant wurde, gab es für die vorgesehenen Neigungen noch keine geeigneten Adhäsionslokomotiven. Die von Wilhelm von Engerth konstruierte weltweit erste Stütztenderlokomotive erfüllte die Anforderungen so vollkommen, dass die Befürworter einer Zahnradbahn oder eines Betriebs mit Seilzügen unterlagen.

Engerth-Lokomotiven kamen auch auf der 1858 eröffneten alten Hauensteinstrecke über Läufelfingen in der Schweiz zum Einsatz. Kehrtunnels, die erstmals bei der von 1863 bis 1873 erbauten badischen Schwarzwaldbahn zur Anwendung gelangten, dienten als Vorbild für Alpenbahnen. Auf der 1867 eröffneten Brennerbahn wurden auf der Nord- und der Südseite je ein Kehrtunnel gebaut. Die 1882 dem Betrieb übergebene Gotthardbahn war die zweite Alpenbahn mit Kehrtunnels.

Am Fuß der Rampen entstanden Bahnhöfe mit besonderen Gleisen zum Anspannen der Vorspann-, Zwischen- oder Schiebelokomotiven und zum Einstellen der Bremswagen, die vor Einführung der Druckluftbremse benötigt wurden, in die Züge. Zur Versorgung der Lokomotiven vor der Bergfahrt entstanden am gleichen Ort Lokstationen oder Bahnbetriebswerke. Der Bau dieser Bahnhöfe erfolgte nach betrieblichen Erfordernissen oft an vorher unbedeutenden Orten, die im Lauf der Jahre zu Eisenbahnerdörfern mit hervorragenden Verkehrsverbindungen wurden, denn zum Ankuppeln der Vorspannlokomotive mussten auch Schnellzüge halten.

mini|Schwerer Güterzug der Gotthard­bahn mit Vor­spann- und Schiebe­lokomotive, etwa 1885

Die betrieblichen Erschwernisse und die Einschränkung der Durchlassfähigkeit der Steilstrecken führten früh zu einem zweigleisigen Ausbau. Technische Neuerungen führten zu weiteren Kapazitätssteigerungen. Telegraphie und Streckenblock und der Bau von Blockstellen waren im 19. Jahrhundert Meilensteine dieser Entwicklung. Der schwerfällige Dampfbetrieb führte jedoch vor allem bei der Abwicklung des Güterverkehrs zu Problemen. Bei schlechter Witterung reichten oft drei Lokomotiven nicht aus, um einen Zug über eine Steilrampe von rund 25 ‰ zu befördern. Auch Schnell- und Personenzüge kamen nur langsam voran. Am Brenner lag die Durchschnittsgeschwindigkeit zwischen 26 und 37 km/h.

Auf Nebenbahnen wurden mit verhältnismäßig kleinen Dampflokomotiven wesentlich größere Neigungen überwunden als auf Hauptstrecken. Die 1888 eröffnete Mühlkreisbahn in Oberösterreich bewältigt 46 ‰, die 1877 bis 1891 in Betrieb genommene Schweizerische Südostbahn 50 ‰ und die 1875 eingeweihte Uetlibergbahn bei Zürich 79 ‰.

20. und 21. Jahrhundert mini|Bis zum Ausbruch des Ersten Welt­kriegs nahmen in der Schweiz zahl­reiche meterspurige Nebenbahnen mit oft ansehlichen Neigungen den Betrieb mit Gleichstrom auf.Triebwagen der 60 ‰ steilen Chur-Arosa-Bahn aus dem Jahr 1914.

Da der elektrische Betrieb enorme Vorteile bot, wurde schon bald nach der Jahrhundertwende die Elektrifizierung forciert. Die elektrische Energie stammt von den im Gebirge vorhandenen Wasserkräften. Wegen der größeren Leistungsfähigkeit der Elektrolokomotiven gegenüber den Dampfrössern verkehren die Züge deutlich schneller über die Steilrampen. Zudem konnten im 20. Jahrhundert mit der Verbreitung der Druckluftbremse die Zuglängen stark erhöht werden.

Die 1908 bis 1910 eröffnete Berninabahn, die seit 1912 verkehrende Mittenwaldbahn und 1913 die Lötschbergbahn wurden von Beginn an elektrisch betrieben. In den 1920er Jahren wurde ein Teil der bereits bestehenden Alpenbahnen elektrifiziert: 1920 die Gotthardbahn, 1923 die Arlbergbahn, 1924 die Salzkammergutbahn und 1928/29 die Brennerbahn.

Mit dem Einsatz laufachsenloser Drehgestelllokomotiven und moderner Stellwerkstechnik konnte nochmals eine Steigerung der Kapazität erreicht werden. Mit der Entwicklung von praxistauglichen Mehrfachtraktionssteuerungen kann ein einziger Lokomotivführer mit zwei Maschinen die Zughakenlast vollständig ausnützen. Ein Allegra-Triebzug hat die Leistung einer kräftigen Lokomotive, ersetzt aber gleichzeitig drei Personenwagen, so dass er für den Einsatz auf den steilsten Strecken der Rhätischen Bahn bestens geeignet ist.

Heute entwickeln sich die Bedürfnisse des Personen- und des Güterverkehrs in unterschiedliche Richtungen. Da der Personenverkehr vermehrt mit Triebzügen betrieben wird, spielt die Neigung eine geringere Rolle als bei klassischen, von Lokomotiven gezogenen Zügen. Im Güterverkehr geht die Tendenz heute dahin, den aufwendigen Betrieb über die Bergstrecken aufzugeben und durch neu trassierte Strecken mit langen Basistunneln zu ersetzen oder die Züge über andere Strecken zu leiten.

Deutschland Hauptbahnen mini|Das Ende der Steilrampe Erkrath–Hochdahl in Hochdahl mini|Für den Einsatz auf steilen Haupt­bahnen entwickelten die Preußischen Staatseisenbahnen die Baureihe T 20. Die Maschine 95 027 wartet auf ihren Einsatz auf der Rübelandbahn. Da­hinter die 95 6676, die ab 1920 die Zahnradlokomotiven auf der Rübe­land­bahn ablöste.