Thema: Gefälle und Steigung
Wie wir alle als Autofahrer wissen, verläuft eine Straße nicht immer in der Ebene. Eine Straße kann im Einschnitt, auf Dammlage und auch in einer Anschnittslage verlaufen. Bei der großen Eisenbahn ist das ebenfalls so. Die Trassierung einer Bahn ist natürlich stark von der vorhandenen Topographie abhängig. Bei der Bahn kommt aber, gegenüber der Straße noch erschwerend hinzu, dass hier die Höchstlängsneigung viel niedriger angesetzt werden muss, als bei einer Straße.
Der Grund liegt darin, dass zwischen dem Autorad und der Straße (Gummi auf Asphalt, Pflaster oder Beton) eine wesentlich höhere Griffigkeit (Reibung) vorhanden ist, als zwischen Schiene und Wagenrad (Eisen auf Eisen). Es wird sich deshalb keinesfalls vermeiden lassen, dass wegen der vorhandenen Topographie und einer ausreichenden Griffigkeit zwischen Rad und Schiene eben Einschnitte, Dämme und auch Anschnitte gebaut werden müssen.
Die wichtigste Aufgabe des Modellbahners, ist somit die Gleisplanung und die Wegeplanung auf der Modellbahnanlage. Dabei muss der Modellplaner wie der Verkehrsplaner wissen, welche Parameter er für die Schienentrassenplanung zugrunde legen kann, damit die Loks und Wagen auch auf diesen Trassen fahren können.
Wir alle wissen nun, wenn von einer Ebene aus eine bestimmte Höhe erreicht werden muss, erfordert dies eine bestimmte Steigung und daraus resultiert dann auch die erforderliche Länge bis zum bestimmten Höhenpunkt. Des weiteren wissen wir, dass Steigungen bei Gleistrassen - außer bei einer Zahnradbahn, die auch Steigungen bis 35% überwinden kann - nie größer als 3 bis 4 % sein sollten, da sonst die meisten Zugverbände die Steigung nicht mehr schaffen. Die Folge sind dann durchdrehende Räder oder ein überhitzter Motor der Lok. Bei gebogenen Gleisen kommen zusätzlich noch erhöhte Fahrwiderstände hinzu, dort sollte die Grenze von 4% noch etwas nach unten korrigiert werden (vor allem bei Spur N). Nur bei Nebenbahnen mit sehr kurzen Zügen (mit ca. 3 bis 5 zweiachsige Wagen ohne Mittelschleifer) kann auch eine etwas höhere Steigung eingeplant werden. Aber auch hier sollten max. 5% nicht überschritten werden.
Aufgrund unserer Erfahrungen und Mitteilungen von Modellbahnern, ist besonders bei der Spurgröße N auf die Einhaltung der max. 4% Steigung zu achten. Die Modelle sind sehr klein und dementsprechend ist auch der Motor sehr klein gehalten. Diese Motoren haben in der Regel nur geringe Standzeiten und sind nicht für den Dauerbetrieb geeignet. Wenn nun auch noch erhebliche Steigungen auf der Strecke vorhanden sind, dann kann dies sehr schnell zu einer Zerstörung der Ankerwicklungen führen. Die Folge ist entweder, dass die Lok überhaupt nicht mehr fährt, oder nur noch mit verminderter Geschwindigkeit, da ein Teil der Ankerwicklungen miteinander verschmolzen sind. Toleranter sind da die Motoren bei Spur H0 und TT.
Natürlich gelten dieses Aussagen auch für den Anstieg auf eine Überführung und dem Ausstieg aus einer Unterführung. Legt man die max. Steigung von 4% zugrunde, so ist dies ein Höhenanstieg auf einer Länge von 10 cm von 4 mm. Dies klingt nun wenig, aber es ist zu bedenken, dass Modellbahnloks größere Steigungen zwar ohne Wagen durchaus bewältigen. Mit einem Wagenzug aber nur noch wenige Prozent-Steigung verkraften.
Wer sich ein wenig mit der Geometrie auskennt, der weiß auch, dass bei einer 4% Steigung keine großen Höhendifferenzen überwindet werden können. Gehen wir mal davon aus, dass wir eine Unterführung bauen wollen und wir hier ein Lichtraumprofil von 10 cm benötigen (bei H0). Wir wissen, dass bei 4% Steigung eine Höhendifferenz von 4 mm überwunden werden kann. Wir benötigen aber 100 mm Höhendifferenz. Dies bedeutet, um diese Höhendifferenz zu überwinden eine Länge von 250 cm.
Soll z.B. eine Bahnstrecke von Plattenebene "Null" (= 0 cm) ausgehend, eine andere Strecke, die ebenfalls in Plattenebene "Null" verläuft, überqueren, so wird bei einer Überführungshöhe von 9 cm eine Steigungsstrecke von 2,25 m Länge bei 4 % Steigung erforderlich. Die gleiche Streckenlänge kommt für die Rückführung der Bahnlinie auf Plattenebene "Null" noch mal dazu. Dies ist für manche Modellbahnplatte zu viel.
Grundsätzlich ist festzuhalten, dass Steigungen nur durch größere Abwicklungslängen reduziert werden können. Wir haben aber bei einer Modellbahnplatte immer das Problem, dass die Plattengröße begrenzt ist. Dies führt dazu, dass in den meisten Fällen nicht genügend Raum vorhanden ist, um einen Rampenanstieg zu einer Brücke, für einen Zugverband, in einem erträglichen Steigungsverhältnis zu bauen. Eine Lösung des Problems kann dadurch erfolgen, dass wir beim Bau der Rampenneigung für eine Brücke auch den Kurvenbereich mit einbeziehen. Dadurch wird die Abwicklungslänge entscheidend vergrößert. Der Nachteil, im Kurvenbereich erhöht sich die Reibung zwischen Rad und Schiene und es kann die max. Steigung von 4% bei einem Zugverband bereits zu viel sein.
Eine Lösung des Problems kann folgende Methode bringen.
Eine Steigungsstrecke kann dadurch verkürzt werden, indem die zu überführende Strecke, von Plattenebene "Null" ausgehend, abwärts - z.B. auf z.B. minus 4,5 cm - geführt wird. Für eine Überführung mit einer Überführungshöhe von 9 cm wird dann bei 3 % Steigung nur noch die halbe Streckenlänge, nämlich 1,5 m benötigt. Bei dieser Methode sind die Modellbahner im Vorteil, die eine Rahmenbauweise gewählt haben. Mit einer Rahmenbauweise kann ohne Probleme eine sog. resultierende Steigung angelegt werden. Wenn man von einer fiktiven Modellbahnplatte ausgeht, so wird sowohl oberhalb, als auch unterhalb des Plattenniveaus die Steigung herausgearbeitet. Dadurch kann die Steigung, ab Plattenoberkantenniveau, kleiner gehalten werden, da der Lichtraum der Unterführung auch unterhalb des Plattenniveaus genutzt werden kann. Wer also die Rahmenbauweise wählt (siehe Ausführungen am Anfang des Themas) kann die Trasse sowohl in die Höhe, als auch in die Tiefe laufen lassen. Soll ein Gleis über ein anderes hinweg geführt werden, dann kann das eine Gleis fallend und das andere Gleis steigend geplant werden. Es ergibt sich dann etwa die Hälfte der erforderlichen Steigung und natürlich auch der Rampenlänge, als ohne diese "resultierenden" Steigungen.
Wer eine Modellbahnplatte besitzt der kann die resultierende Steigung nur dann erzielen, wenn er die Modellbahnplatte entsprechend aussägt und in dem besagten Bereich eine Unterkonstruktion anbringt.
