Steigungen - weiche & realistische Übergänge ermitteln

Im Train Simulator gehört der Bau von Strecken mit Steigungen bereits zum erweiterten Wissen des Streckenbaus. Daher wird in diesem Beitrag nicht detailliert auf die Erklärung der Grundlagen eingegangen. Steigungen werden dabei in Promille angegeben und sind im Eisenbahnwesen durch die Eisenbahnbau- und Betriebsordnung (EBO) festgelegt. Bei Neubauten dürfen die Gleise bei Hauptbahnen maximal 12,5 Promille, Nebenbahnen 40 Promille und in Bahnhöfen 2,5 Promille aufweisen. In der Regel werden jedoch Strecken nachgebaut, die bereits vor der Festlegung dieser Grenzwerte trassiert wurden. Daher können auch Steigungen von bis zu 65 Promille bei Steilstrecken auftreten.

In einem ersten Schritt empfiehlt es sich anhand der vorhandenen Daten die Steigungen in einem Streckenabschnitt überschlägig zu berechnen. Dazu kann bspw. das Lineal Tool von Google Earth in Kombination mit den Höhendaten genutzt werden. Die so errechneten Werte können dann zur Trassierung im Editor heran gezogen werden. Die gewünschte Steigung wird unten links beim verlegen der Gleise definiert:

Als Ergebnis bekommt man dann einen Steigungswechsel im Gleis, der durchaus stark ausgeprägt und optisch wahrnehmbar ist. Im vorliegenden Beispiel kommt die Strecke von rechts mit 0 Promille und wechselt auf 40 Promille. Der Steigungswechsel geschieht am gelben Pfeil über den auch manuell die Höhe des Gleiskörpers geändert werden kann.

Fahrdynamisch sind solche Steigungswechsel ungünstig. Sie erzeugen ein starkes springen der Fahrzeuge und können sogar zum entgleisen führen. In der Praxis wird dem begegnet durch die Ausrundung solcher Übergänge - zum Glück ist dies genauso im Editor möglich. Dazu wird der betreffende Gleisabschnitt so markiert, dass der Übergang genau mittig liegt in der Markierung:

Die mittige Platzierung ist wichtig, damit die neu erzeugten Höhenpfeile gleichmäßig angeordnet werden. Die automatische Erzeugung erfolgt mit dem "Smooth Gradient" Werkzeug:

Im Ergebnis rundet der Editor automatisch den Übergang zu einem sanften Übergang mit vielen kleinen Steigungswechseln aus:

Vorher:

Nachher:

Je nachdem, wie groß der Steigungswechsel ist muss die Ausrundung länger oder kürzer erfolgen. Folgende Skizze verdeutlicht dies:

Die Länge zwischen AA und AE kann anhand von Trassierungsberechnungen abgeschätzt werden. Der Punkt NW_Mitte entspricht dem eigentlichen konstruktiven Ergebnis aus dem Editor. Die gestrichelte Linie verdeutlich den neuen Verlauf des Gleises im Höhenplan. Zur Berechnung müssen folgende Werte errechnet werden:

Grundlage bildet die Geschwindigkeit der Strecke. Aus dieser lässt sich nach der ersten Formel der Ausrundungsradius abschätzen. Auf Grundlage dessen kann in Verbindung mit dem Steigungswechsel, der ausgerundet werden soll, die Tangentenlänge errechnet werden. Dieser Wert kann dann für die Ausrundung genutzt werden. Dazu ein Beispiel:

V = 120 km/h

ra = 0,4 * (120 km/h)^2 = 5760

si = 10 Promille

lt = 5760 * 10 / 2000 ~ 29m

Wie ist dieser Wert nun zu interpretieren?

Ausgehend vom Punkt NW_Mitte muss zum ausrunden sowohl 29m zum Punkt AA und 29m zum Punkt AE das Gleis markiert werden. Insgesamt hat der Ausrundungsabschnitt damit eine Länge von 58m.