Überhöhung

  • Eines der neuen Features von Railworks 3 / Trainsimulator 2012 ist die sogenannte Superelevation oder zu deutsch Überhöhung. Die Überhöhung bezeichnet die Querneigung der Fahrbahn zum Kurveninneren hin.

    Dies wurde von RSC bewusst nicht in die schon vorhandenen Strecken eingebaut, da Sie befürchten mussten, dass vorhandene Szenarien nach einer Änderung nicht mehr funktionieren, da für dein Einbau der Überhöhung weitreichende Änderungen an der Strecke vorgenommen werden müssen. Daher hat man sich entschieden dieses Feature erstmal nur in der neuen Horseshoe Curve Strecke einzubauen. Eine nachträgliche Änderung bereits vorhandener Strecken ist jedoch möglich, kommt allerdings einem kompletten Neubau der Strecke gleich.

    Vorbereitung

    Damit man richtig mit Überhöhungen im Train Simulator arbeiten kann, braucht man eigens dafür angelegte Trackrules. Wie man Trackrules erstellen kann, kann man im Artikel zum Thema Trackrules erstellen nachlesen. Für die richtige Verwendung der Überhöhung ist es notwendig, dass jede verwendete Geschwindigkeit eine eigene Trackrule bekommt, anders ist ein vorbildgerechter Einbau der Überhöhung nicht möglich.
    In diesem Artikel werden für interessierte User die theoretisch zugrundeliegenden Berechnungen erläutert und anhand dieser Ergebnisse Werte für die Trackrule empfohlen, passend zu den jeweiligen Geschwindigkeiten.
    Um die Trackrule überhaupt erstellen zu können, muss zuerst der Blueprint Editor passend eingerichtet sein, wie der Blueprint Editor funktioniert, kann im entsprechenden Artikel Blueprint Editor (2) nachgelesen werden. Dort wird erklärt wie man die entsprechenden Developer und Produkt Ordner einrichtet.

    Überhöhung in der Trackrule

    Auf die Überhöhung eines Gleises im Gleisbogen haben in der Trackrule nur vier Werte Einfluss:
    • MinRadius
      • Gibt an, wie groß der kleinste Radius im Gleisbogen ist
    • MaxSpeedTolerance
      • In Abhängigkeit vom MinRadius wird durch diesen Wert die Länge L des Übergangsbogens (näheres dazu unten) bestimmt
      • Nicht durch Formel errechenbar
    • MaxCantAngleDegrees
      • Gibt an, wie groß die Überhöhung U im Gleisbogen maximal sein darf
    • CurveToAnglePercent
      • Bestimmt die Länge L´, die benötigt wird um die maximale Überhöhung U zu erreichen
      • Länge L´, sollte kleiner als Länge L sein, aber so nah wie möglich an den Wert der Länge L heran kommen
      • Ebenfalls nicht durch Formel errechenbar
    Für interessierte User wurde die Berechnung der nachfolgenden Punkte im Spoiler zusammen gefasst.
    Show Spoiler
    MinRadius

    Der errechnete Wert hängt nun von den eingesetzten Werten ab. Die maximal eingebaute Überhöhung für ein Gleis mit Schotterbett beträgt nach DB Richtlinien 160mm. Dabei darf ein maximaler Fehlbetrag von 130mm weiterhin existieren. Setzt man diese Werte nun mit einer entsprechenden Geschwindigkeit ein, so erhält man bspw. für V = 40 km/h einen Wert von 65m. Damit man in der Trackrule nun aber nicht solche unrealistischen Werte eingibt, wurde in der nachstehenden Tabelle als Anfangswert ein Radius von 190m angegeben und bei steigender Geschwindigkeit die Differenz der rechnerisch möglichen Radien hinzu addiert.

    MaxCantAngleDegrees

    Über die erste Formel wird errechnet wie hoch die Überhöhung sein muss, bei einer Entwurfsgeschwindigkeit und dem entsprechenden Minimalradius. Für die Trackrule wird aber ein Winkel benötigt, welcher über eine Winkelbeziehung am Gleiskörper berechnet wird. Die Überhöhung wurde im folgenden für eine Spurweite von 1435mm errechnet und als Minimalradius auf dem vorherigen Abschnitt der jeweils passende Wert eingesetzt.

    MaxSpeedTolerance

    In Abhängigkeit zur Überhöhung, die eingebaut werden soll, ist die Länge des Übergangsbogens zu wählen. Der errechnete Wert muss gerundet werden und entspricht nicht dem Wert für die MaxSpeedTolerance in der Trackrule. Dieser ist durch ausprobieren im Editor zu ermitteln (mehrere Werte eingeben und so lange Übergangsbögen legen, bis Länge des Übergangsbogens im TS dem errechneten Wert entspricht)

    CurveToAnglePercent
    Ähnlich wie der vorherige Wert, muss auch hier durch ausprobieren ein passender Wert ermittelt werden. Allerdings ist es hierbei ein wenig schwieriger diesen zu ermitteln, denn der Wert gibt an, wie schnell im Verlauf des Übergangsbogens die geförderte Überhöhung erreicht wird.

    Vorteile einer Überhöhung (MinRadius)

    Bei der Fahrt durch einen Gleisbogen wirkt auf den Zug eine Querbeschleunigung zum Bogenäußeren hin. Der Wert der Beschleunigung ist dabei von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges im Bogen abhängig. Ist die Geschwindigkeit und damit zusammen hängend die Beschleunigung zu groß, kann es dazu führen, dass die Fahrzeuge entgleisen und aus der Spur geraten. Für Fahrten ohne Überhöhung sind daher maximale Geschwindigkeiten bei entsprechenden Radien fest gelegt. Überhöht man nun das bogen äußere Gleis, so sinkt die resultierende Querbeschleunigung und es kann mit einer höheren Geschwindigkeit oder in einem engeren Radius ein Gleisbogen durchfahren werden. Für die genaue Berechnung des minimalen Radius bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit bitte den Spoiler öffnen.
    Hier nun die Liste der rechnerischen Minimalradien zu den passenden Geschwindigkeiten. Ausgehend von einem Minimalradius von 190m und einer Geschwindigkeit von 40km/h wurden die Werte für die höheren Geschwindigkeiten errechnet.

    Geschwindigkeit405060708090100110120130140150160170180190200
    Radius (mit Überh.)1902402903504154955806757808951015115012901440159517651940
    Radius (ohne Überh.)19030050076012002500


    Der Radius mit Überhöhung sollte als "MinRadius" in der Trackrule eingetragen werden zur passenden Geschwindigkeit! Für den Bau von Weichen empfiehlt es sich eigene Trackrules zu erstellen und den Wert des Radius ohne Überhöhung zu verwenden.

    tatsächlich eingebaute Überhöhung (MaxCantAngleDegrees)

    Die eingebaute Überhöhung bewirkt in der Realität wie im TS eine Drehung des Gleiskörpers um die Längsachse. Angegeben wird die Überhöhung des Gleises immer in Millimeter, jedoch verlangt der TS einen Wert als Winkel.
    Die errechneten Werte wurden gerundet, weshalb es bei größeren Geschwindigkeiten nicht mehr zu großen Unterschieden beim Winkel kommt.

    Geschwindigkeit405060708090100110120130140150160170180190200
    Überhöhung in mm55708595100110115120120125130130130135135135135
    Winkel2,2°2,8°3,4°3,8°4,4°4,6°4,8°4,8°5,2°5,2°5,2°5,4°5,4°5,4°5,4°


    Für den Wert "MaxCantAngleDegrees" sollte im Regelfall der in der Tabelle eingetragene Wert angegeben werden (nur die Zahl ohne °-Zeichen). Soll eine Trackrule mit maximaler Überhöhung von 160mm erstellt werden, so ist der Winkel 6,4°.

    Noch einige Wissenswerte Informationen, welche Auswirkungen der Winkel hat: Der Überhöhungswinkel gibt die maximale Neigung an, die beim minimalen Radius (und nur beim minimalen Radius) der Trackrule erreicht wird. Wird also ein größerer Radius als der minimale Radius verbaut, so wird auch der Winkel der Überhöhung sinken. Auf diese Eigenschaft haben die noch folgenden Werte ebenfalls großen Einfluss.

    Länge des Übergangsbogens (MaxSpeedTolerance)

    Bei hohen Geschwindigkeiten darf es aus Gründen der Fahrphysik keinen zu großen Wechsel zwischen den Radien geben. So wird für den Wechsel von einer Geraden in einen Bogen mit Radius 190m eine Höchstgeschwindigkeit von 40km/h vorgegeben. Durch einen Übergangsbogen wird der Radius eines Bogens langsam verringert und die Fahrt im Bogen ist dann für den Fahrgast angenehmer. Der Unterschied zwischen Bögen mit Übergangsbögen und mit abruptem Wechsel ist auch im TS selbst gut zu beobachten.
    Der Wert für die Trackrule lässt sich nicht wirklich rechnerisch ermitteln, aber die eigentlich benötigte Länge des Übergangsbogens. Für die Geschwindigkeiten von 40km/h bis 120km/h wurden folgende Werte für die Länge des Übergangsbogens und den dazu gehörigen Wert als MaxSpeedTolerance ermittelt:

    Geschwindigkeit405060708090100110120130140150160
    Länge des Übergangsbogens22355166,58099115132144162,5182195208
    MaxSpeedTolerance5265,579,592104118131144156170184196208


    Der Wert "MaxSpeedTolerance" gibt an wie lang der Übergansbogen ist in Abhängigkeit zum eingetragenen "MinRadius".

    Überhöhung im Übergangsbogen (CurveToAnglePercent)

    Der Wert "CurveToAnglePercent" gibt an, wie steil die Rampe innerhalb des Übergangsbogens ansteigt. Über diesen Wert wird somit die Länge L´fest gelegt, die benötigt wird um die maximale Überhöhung zu erreichen.

    Geschwindigkeit405060708090100110120130140150160
    CurveToAnglePercent7,51520253037,547,557,567,581100115130


    Überhöhung im Strecken Editor

    Hier im letzten Teil wird jetzt gezeigt was herauskommt, wenn man diese ganzen Werte auf eine entsprechende Trackrule anwendet und mit dieser dann ein Gleis legen will. Die Schritte zum Export und die Aktivierung im Editor ist an dieser Stelle nicht erklärt.

    Gleise legen

    In unserem Beispiel wurde jetzt ein Bogen nach rechts eingeleitet. Nachdem der Übergangsbogen gelegt ist, hat man wiederum drei Möglichkeiten. Es kann der eingeleitete Radius beibehalten werden, der Radius kann vergrößert werden (in diesem Fall nach links hinaus) oder der Radius kann verkleinert werden (in diesem Fall nach rechts hinein). Hat man bereits den kleinstmöglichen Radius mit dem Übergangsbogen erreicht, dann kann man nur mehr den aktuellen Radius beibehalten oder ihn vergrößern. Verkleinert oder vergrößert man den Radius, so findet das mit einem weiteren Übergangsbogen statt. Im Übergangsbogen wird die Krümmung von unendlich (gerade) zu einem bestimmten Radius hin immer kleiner.



    Für das Beispiel wird hier noch ein Stück im bereits eingeleiteten Radius gelegt, also der weißen Spur nach.



    Zum Schluss wird der Übergangsbogen jetzt ausgeleitet, dafür wird im
    Beispiel der lila Spur nach links gefolgt, bis wir am Ende wieder unsere
    drei Ausgangsmöglichkeiten haben. Legt man jetzt den Übergangsbogen,
    ist der Bogen vollständig ausgeleitet und es kann ein gerades Stück oder
    ein weiterer Übergangsbogen angefügt werden. In der unteren Leiste im
    Editor erkennen wir beim Wert "Krümmungsgrad" auch die Angabe 1.$ m.
    Dies bedeutet, dass hier der Bogen vollständig zu einer Geraden
    ausgeleitet wird.



    Nacharbeiten am Gleis & Hinweise zum Legen



    Hat man das Gleis wie gewünscht gelegt, dann ist es notwendig, dass vor dem Überleitungsbogen und nach dem Überleitungsbogen eine Trennung im Gleis eingefügt und wieder verschweißt wird, siehe Bild. Innerhalb des Übergangsbogens oder im Bogen zwischen den Übergangsbögen können weitere Trennungen vorhanden sein. Zu beachten ist hierbei, dass die Übergangsbögen und der Bogen zwischen den Übergangsbögen mit der gleichen Trackrule gelegt sein muss. Ist dies nicht der Fall und wird eine Trennung im Gleis eingefügt, so ist die Überhöhung später fehlerhaft, da diese dann andere Werte enthält. Somit entsteht ein Riss im Gleis welcher nur repariert werden kann, indem man das entsprechende Gleissegment neu legt.



    Legt man mehrere Gleise parallel nebeneinander (mit der Funktion im TS und nicht manuell), dann ist es notwendig, dass die Gleise immer von Außen heraus gelegt werden. Zu beachten ist hierbei, dass so nicht mit dem kleinstmöglichen Radius gelegt werden darf, da der Radius des innenliegenden Gleises um den Parallelabstand kleiner wird. Ist der Abstand also 4,2 Meter und ist der Minimalradius 300 Meter und man legt das äußerste Gleis mit einem Radius von 300 Metern, dann hat das innenliegende Gleis einen Radius von 295,8 Meter. Dies ist dann ein Radius der kleiner ist, als der Minimalradius der in der Trackrule festgelegt ist. Wird so gebaut, dann verursacht das früher oder später Probleme mit Trennungen im Gleis, die nicht entfernt werden können.Die Pfeile für das Legen kann man in die andere Richtung legen indem man an das äußere Gleis andockt, mit der linken Maustaste klickt und die Maustaste festhält und anschließend mit der Maus in die andere Richtugn zieht. So werden die Pfeile für das Legen in die andere Richtung gezogen und sie sind dann in der passenden Position für das Legen der Gleise.



    Weichen sind in Bögen mit Übergangsbögen nur eingeschränkt möglich. Innerhalb so eines Bogens können Weichen nur mit einem weiteren Übergangsbogen ausgeleitet werden, bzw wenn eine Trackrule ohne definierte Werte für Übergangsbögen verwendet wird mit einer geraden erzeugt werden. Wird so gelegt, ist allerdings keine Überhöhung im Gleis möglich. Es funktioniert zwar technisch mit Einschränkungen, allerdings beherrscht der Train Simulator die optische Darstellung solcher Weichen nicht. Überleitstellen in einem Bogen mit Überhöhung sind im TS also nicht möglich. Hier muss dann ohne Überhöhung gebaut werden, da sonst fehlerhafte Risse und Stufen im Gleis entstehen, die den Zug beim Überfahren entgleisen lassen können.

    Anwenden der Überhöhung

    Um die Überhöhung in einem Bogen mit Übergangsbögen anzuwenden, muss das abgetrennte Stück (also die Übergangsbögen und der Bogen dazwischen) mit dem Auswahlwerkzeug markiert werden. Es genügt hierbei, wenn ein nkleines Teilstück der Strecke von einer Trennung zur nächsten Markiert wird, es muss nicht der gesamte Abschnitt der Überhöht werden soll ausgewählt werden. Hat man das Gleis ausgewählt erscheint rechts ein Flyout in welchem weitere Gleiseigenschaften eingestellt werden können, unter anderem auch ob das Gleis überhöht ist oder nicht. Will man das ausgewählte Gleisstück überhöhen, dann klickt man in das im Bild markierten Kästchen. Hat man das getan ist in diesem Kästechen ein Haken vorhanden, dieser zeigt an, dass das Gleis überhöht ist. Will man die Überhöhung entfernen, so braucht man lediglich den Haken wieder zu entfernen.

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