THEMA: "Negative" Gleisüberhöhung bei langen Zügen?

Hallo Kai,
Einige Wagen und Loks reagieren allgemein schlecht auf Gleisüberhöhungen, bei größeren Radien ginge das noch aber bei kleineren kriegst du Entgleisungen, Entkupplungen, Kontakt- und Haftprobleme bei Loks. Unsere modelle sind halt meistens eingeschränkt Gelände-tauglich, ein Rollen entlang der Längsachse ist nicht vorgesehen. Meine Erfahrung bezieht sich auf Tomix-Gleise, wenn ich auch noch Gefälle habe, der Übergang ist problematisch. Mein Testfahrzeug hier ist der GySEV 5047 von Arnold, bzw. Eurofimawagen zum Thema Entkuppeln.  

LG,
Gabor

Hallo Kai
..   wenn du eine negative Überhöhung einbaust, muss der gemeine Zweiachser gegen die Schwerkraft kämpfen.
Jetzt kommt es darauf an, ob die Achsen leicht laufen und das Gewicht passt. Wenn nicht, kippt er trotzdem um und räumt dafür  den kompletten Zug ab.
Aber auch wenn alles passt, muss die Lok höhere Lasten überwinden.

Im Vorbild waren die "Zwiebelwagen" dafür berüchtigt, dass sie "klemmen"..
Konnte man in den Altepochen noch die Geschwindigkeiten in den,Kurven senken, so war ab Ep.V die "Mitteldeutsche" gezwungen im Doppel zu fahren, obwohl normal das gar nicht nötig war.

Hast du R1 und alte Eierwagen....dann mach Schluss damit. Schon in R2 ist eine leichte Überhöhung optisch ansprechend, technisch ein Gewiñn und zwar weil du mehr Wagen anhängen kannst und/oder  die Lok nicht gequält wird.

Zum Thema ausgeleierte Haftreifen, siehe Nachbarfaden...
Gruß Sven

Moin,

mal kurz über die Funktion einer Gleisüberhöhung nachgedacht:  Sie soll die nach außen ziehenden Fliehkräfte für Passagiere reduzieren und damit den Komfort  bei höheren Geschwindigkeiten erhöhen.  Gleichzeitig verteilen sich die auf das Gleis wirkenden Kräfte günstiger und können besser in den Unterbau abgeleitet werden. Die Überhöhung hat also etwas mit der Geschwindigkeit zu tun.

Daraus folgt: Passt das Tempo zur Überhöhung, kippt nichts, auch im Modell nicht. Passt die Geschwindigkeit nicht, erhöht sich die Kippneigung.

Das mal ganz allgemein. Im Modell kommen zwei erschwerende Faktoren hinzu:

Erstens sind die Radien viel kleiner als beim Vorbild.

Zweitens sind die Übergangsstücke der japanischen Gleise leider keine Übergangsbögen (europäische Anbieter machen in dieser Richtung gleich gar nichts!)

Was macht man daraus?
Auf der Paradestrecke, wo die Züge mit mittlerem bis hohen Tempo fahren, sind Überhöhungen ein optischer Gewinn. In Wendeln machen sie meist keinen Sinn - es sei denn, sie werden in einem Rutsch mit gleichbleibend hoher Geschwindigkeit befahren. Alle anderen Kurven, wo Züge mit wechselnden Geschwindigkeiten bis hin zum Stillstand fahren, lässt man sie besser weg.

Jens

Guten Morgen Kai,
Alle theoretischen Ueberlegungen zu Gleis-Ueberhoehungen in Kurven moegen schoen & gut sein - in der Praxis ist das (meistens) halb so wild bzw kann das theoretische, scheinbare Problem vernachlaessigt werden.

Ich habe auf meiner Moba in der Bahnhofs-Aus- / bzw Einfahrt (Planungs- und Platz-bedingt) im gut sichtbaren Bereich in meiner 2-gleisigen Hauptstrecke eine recht enge Kurve einbauen muessen, die ueberdies noch in einer Steigung bzw Gefaelle liegt. Auf eine positive d h nach Innen, in die Kurve geneigte Gleis-Ueberhoehung fuer beide Gleise wollte ich aber aus optischen Gruenden nicht verzichten.

Gerade auf dem ansteigendem Gleisstrang ist selbst bei langen Zuegen und Beschleunigung der Zuege in der Kurve nie ein Wagen oder gar mehrere Wagen "aus der Kurve gekippt"! Allerdings habe ich auch vor endgueltiger Festlegung der Gleise und positiven Gleis-Ueberhoehung ausgiebig getestet.

Ergo - nach meiner Erfahrung ist das Problem zumindest fuer positive Gleisueberhohungen in (engen) Kurven in der Praxis so gut wie nicht existent. Mit "negativen" Gleis-Ueberhoehungen habe ich allerdings keine Erfahrung. Kommen die beim Vorbild denn ueberhaupt vor?

Gruesse
FreddieW

https://www.youtube.com/watch?v=ArvzkBph6lY&...hannel=FreddieWelzel

Das ist leider unzutreffend.
Wie schon geschrieben wurde dient eine Überhöhung dazu die Fliehkräfte bzw. Zentrifugalbeschleunigung bei Bogenfahrt auszugleichen. Nur lässt sich diese nicht maßstäblich verkleinern, sondern folgt eigenen Gesetzen:
Da diese Beschleunigung nicht linear sondern _quadratisch_ mit der Geschwindigkeit steigt (a = v^2/r), so ergibt sich bei einer Verkleinerung auf 1/160 auch nur ein 160stel der Zentrifugalbeschleunigung - bei maßstäblich verkleinerter Geschwindigkeit und Bogenradien.
Das ermöglicht erst dass wir auf der Moba mit überhöhter Geschwindigkeit durch Bögen mit einem Bruchteil der gegenüber dem Vorbild maßstäblich verkleinerten Bogenhalbmesser fahren können!
Hat aber den Nebeneffekt dass Züge eine gewisse Tendenz entwickeln können nach innen zu kippen. Verstärkt wird dieser Effekt dadurch, dass sich Rollwiderstände und damit die erforderliche Zugkraft ebenfalls nicht maßstäblich vermindern.

LG Didi

Guten Morgen,



Ja, in genau einem Fall: bei Außenbogenweichen die im überhöhten Bogen liegen. Da hat der abzweigende äußere Strang dann zwangsläufig eine negative Überhöhung, die als "Untertiefung" bezeichnet wird.

Viele Grüße,

Simon

Hallo FreddieW
....ich glaube das Gleis hieß "Deutschländer".
Als ich Lehrling war, gab es  so etwas noch und zwar für baulich notwendige extrem enge Gleisbögen bei Werkbahnen. Geführt wurde das Rad nur aussen.  INnen lief es auf dem Spurkranz ohne Führung. Damit ergab sich eine negative Überhöhung, nicht nur durch die Konstruktion, sondern auch in der Verlegung. Mit der E- Karre waren  wir dort auf Probefahrt mal hängen geblieben, weil der Steuerdraht vom Anfahrhilfschütz durch die Überfahrt abgefallen war🤘😎 ...was damit gar nichts zu tun hat, aber mir so in Erinnerung geblieben ist.
Schuld war ja der Deutschländer! 😁
Gruß Sven

Hallo,

Hauptursache für derlei Störungen mit langen Züge sind meiner Meinung nach die von vielen verwendeten starren Radien ohne Übergangsbögen. Der direkte Übergang von der geraden in einen womöglich auch noch engen Bogen führt regelmäßig zu Unruhe im Zugverband.
Was ist eigentlich ein Übergangsbogen?

https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%9Cbergangsbogen

Wenn man das berücksichtigt dann können die Kulissen der Kupplungen ihre Arbeit in Ruhe und ohne plötzlichen Ruck ausführen. Allein das bringt schon Fahrsicherheit und vermindert Probleme mit Überpuffern und Klemmen. Außerdem sieht es einfach harmonischer aus. Das ganze sollte nicht nur im sichtbaren Bereich beachtet werden denn gerade im Untergrund brauchen wir Betriebssicherheit.
Richtige Übergangsbögen lassen sich nur mit Flexgleisen bauen.

Wenn ein Zug im Bogen nach innen kippt dann kann man das nur vermeiden wenn man
1. die Zuglänge entsprechend wählt
2. auf minimale Rollreibung achtet, ein Wagen sollte ein 2% Gefälle allein hinunter rollen können.

Schleifer zur Stromabnahme für Beleuchtung erhöhen den Rollwiderstand von nicht angetriebenen Achsen enorm, hier ergibt sich ein Zielkonflikt mit 1. und 2.
Abhilfe schafft nur ein kürzerer Zug oder Stromabnahme über die Achslager (z.B. mit PeHo Buchsen) wenn es denn unbedingt sein muss mit der Beleuchtung. Die Möglichkeit den Wagenzug über eine leitende Verbindung zwischen Lok und Wagen soll hier mal nicht betrachtet werden.

Eine gute Anlagenplanung mit Übergangsbögen und Radien über 300 mm sind dennoch immer eine gute Möglichkeit o.g. Probleme zu minimieren. Stellt man im Nachhinein fest, dass man falsch geplant und gebaut hat dann muss man damit leben und seine Züge entsprechend zusammen stellen.

Grüße Torsten

zu #7
Sven - Danke fuer Deine Erklaerung👍✌️ Ich hatte bis dato noch nie von einer negativen Gleis Ueberhoehung gehoert. Und als Ich das gestern abend das erste Mal in diesem Faden las, hatte das aus rein physikalischer Sicht fuer mich ueberhapt keinen Sinn gemacht.....
....man learnt eben nie aus!
"positive" Gruesse
FreddieW

Hallo Sven,
Hast du eine Referenz auf den Deutschländer? Ich kenne nur Engländer und Deutschlandgerät :)
LG,
Gabor

Hallo Didi,
Jain. Es sind die Kräfte, die eine Entgleisung verursachen und F=m*a, also muss man auch die Masse berücksichtigen. Was nicht Echt/160^3 ist, sondern konstruktionsbedingt einen Wert hat. Und ist wohl größer, deshalb haben wir auch Pizzaschneiderräder, damit sich unsere Loks im Straßengleisbogen festhalten können ;)

LG,
Gabor

....meiner Meinung nach die Fahreigenschaft der Zuglok. Ich fahre auch mit zum Teil 3Meter langen Zügen. Wenn die Lok gleichmäßig und ohne zu ruckeln den Zug zieht kommt er auch durch einen 222mm Radius, ohne Über/unterhöhung. Bleibt er aber abrupt stehen oder fährt abrupt wieder los, ist das Chaos vorprogrammiert.
Überhöhungen im Modell sind in erster Linie für die Optik.

Gruß aus Berlin

Ralf

Hallo,



Korrekter Spitzname ist "Deutschlandkurve", der Name kommt wie beim Deutschlandgerät vom Hersteller, der Maschinenfabrik Deutschland. Der herstellerneutrale Begriff ist Auflaufkurve.

Im Gegensatz zur Aussage in #7 ist aber der innere Radsatz durch eine Leitschiene geführt, während der äußere Radsatz auf dem Spurkranz auf einem extrabreiten Schienenkopf (teilweise mit Rille) läuft. Die Bildersuche zeigt mir auch nur solche Fälle, kräftemäßig macht das für mich so auch mehr Sinn.

https://media.3rails.fr/optimized/3X/d/c/dc8c93...b53cd_2_666x500.jpeg


Zurück zum Thema: lange Züge in der Kurve herausziehen kenne ich vor allem von der Briobahn... Ursache hier wie da sind zu enge Radien oder Zug-/Stoßthematiken, in Spur N kenne ich das nur aus R1/R2-Bögen, leichte Wagen vorne schwere/schlechtlaufende Wagen hinten, dann noch ohne Übergangsbögen und zu schnell. Zug-Stoßthematiken gibt es nicht nur wegen unrund laufender Zugloks, sondern auch dann wenn man nachschiebt und eine Lok Aussetzer hat.

Ich hatte mit 2,5m Zügen und 249mm Radius ohne Übergangsbögen keine Probleme, Ausnahme tatsächlich leichte Zweiachser vorne und zu viele Schlechtläufer hinten. Lässt sich über die Zugbildungsregel im Griff halten.

Viele Grüße,

Simon

zu #13 (Simon)
Ich kann Simon's letztem Absatz (2.5 m lange Zuege, 249mm Radius ohne Uebergangsboegen) nur voll bejahend zustimmen, des gleichen Simon's Bemerkung bezueglich Zug Zusammenstellung(en).
Alles andere sind rein theoretische Betrachtungen, die fuer die Modellbahn meist nur sehr eingeschraenkt, ueberwiegend aber ueberhaupt nicht zu treffen.
Es versteht sich meiner Ansicht nach auch von selber, dass jeder Mobaner Gleis-Ueberhoehungen in Kurven an kritischen Stellen ausgiebig tested BEVOR die Gleise endgueltig fixiert werden!
Gruesse
FreddieW

Hallo Simon,
Danke, das macht Sinn. Denn bei kleinen Radien ist die konische Form der Laufflächen ei nfach zu wenig, um den außen längeren Laufweg zu kompensieren. Auf dem Spurkranz laufend hat man aber tatsächlich eine größere Differenz der Laufflächendurchmesser, so gibt es weniger Schlupf/Gequietsche bei den Rädern.
LG,
Gabor

Glück auf,

Wie also schon oben bemerkt sind zahlreiche Ansätze aus dem Vorbild nicht anwendbar, da die Physik im Modell ganz anders wirkt: die kippenden Wagen sind im Vergleich zum Vorbild viel zu langsam und viel zu leicht.

In einem Punkt kann man aber ansetzen: der Mechanik! Die Wagen kippen, weil die Zugkraft zwischen den Wagen im Bogen auch eine seitwärts wirkende Komponente in der Höhe der Kupplung ausübt. Hierdurch entsteht ein Drehmoment um die Wagenlängsachse, die den Wagen über die innere Schiene kippt.

Wie behebt mal das? ...und ich denke das ist die eigentlich Frage von Kai #0: Das Drehmoment muss auf NULL gebracht werden. Wie? Das kurvenäußere Rad muss so geführt werden, dass über das kurveninnere Rad praktisch keine Spurführung notwendig wird. Heißt, Rillenschiene oder Doppelschiene im äußeren Gleis und ein ggfs. vergrößerter Schienenabstand, der eine Spurführung an der inneren Schiene vermeidet. Dann müsste man wie ein Stier seitlich am Wagen ziehen können, egal wie leicht er ist ohne dass er irgendwie kippen kann.

Hat das mal einer irgendwo getestet oder habe ich einen Denkfehler?

Gruß, Felix B.

Moin,

man kann es auch kompliziert machen! Ich für meinen Teil habe mir folgende Regeln aufgestellt:

- Keine Radien unter 38cm! (Auch die sind eigentlich viel zu klein)
- Überhöhung nur auf Paradestrecken
-Die Überhöhung wird mit echten Übergangsbögen eingeleitet.

Mehr braucht‘s nicht!

Jens

Hallo Felix,

Meine Deutung ist etwas anders, aber ähnlich. Eine Entgleisung nach innen passiert, weil
- bei den Wagen im Bogen die Kräfte einen orthogonalen Komponenten aufweisen, das ins Kreisinnere führt
- diese orthogonale Kraft ist mit dem Sinus des Winkels proportional, in dem Winkel die Kupplung des Wagens zum Geraden steht. Bei Geradefahrt ist also alles gut = 0. Je größer der Winkel umso viel heftiger die Kraft. Je größer der Radius, umso geringer dieser Winkel.
- die Kraft, dessen Sinus genommen wird, ist die Kraft an der Kupplung. In der Ebene ist diese Kraft für Beschleunigung und für Rollwiderstand nötig, in der Steige kommt die parallele Komponente der Gravitaion dazu, die ja, je steiler die Steigung, umso größer ist. Ein ruckelnder Lok beschleunigt auf und ab die ganze Zeit, deshalb kö nen da die Kräfte enorm schwanken.
- ein Kippen passiert, weil die Kupplung über dem Gleis ist, und bei angehaftetem inneren Spurkranz eine Drehkraft über diesen entsteht. Je größer diese Kraft und je geringer die Masse, umso eher fliegt der Wagen über.
- eine Entgleisung passiert, wenn der steile Spurkranz den Wagen über das Gleis aushebelt. Wieder je leichter der Wagen und je höher die Kraft, umso eher.
- die Loks und Wagen in der Modellbahn sind proportional schwerer als im Original und der Rollwiderstand proportional größer. Eine 4-Achsige Lok dürfte im Modell nur 20g wiegen, ein Eurofima-Wagen 10g.
- Entgegen wirkt lediglich die Fliehkraft, die mit der Geschwindigkeit quadratisch steigt. Ob sie aber so groß ist, dass ein langsemer Zug nach Innen koppen würde, ein schnelles aber nicht? Probieren kann man es ja mit Fleischmann. Ein Rangierlok von denen könnte reicben ;)

Was haben wir also in der Summe?
- zu kleine Radien also zu große Kupplungswinkel
- zu steile Steigungen
- zu großen Rollwiderstand
- ruckelnde Loks
Und all dem sollen die unproportional größeren Spurkränze entgenewirken. Das können sie aber nicht, weil die leichteren Wagen auch noch kippen könnten.

Das absolute Endresultat: wir brauchen größere Radien.

Und zur Originalfrage: eine negative Überhöhung hilft gegen Kippkraft und Entgleisung nach innen, weil ein Teil der Kräfte die ins Kreisinnere zeigen, in die Schiene geleitet werden, und das Gewicht in die Gegenrichtung nach außen dreht. Jedoch sind unsere Kupplungen nicht für solche Achterbahnen tauglich, einzig mit Magnetkupplungen geht sich das aus. Und wenn die Drehestelle zu starr sind und nicht in alle Richtungen frei drehbar sind (seitlich und längs kippen), dann kann der wagen auch entgleisen, weil er die Schiene nicht folgen kann.

Viele Grüße,

Gabor

PS: eine Zeichnung würde wohl viel helfen, ich hole das ggf in den Tagen nach, aber nicht am Handy.

Edit: Grammatik, Rechtschreibung, letzter Satz vor Viele Grüße

Jain. ;)
Die Aussage in #3 war sinngemäß dass wenn man sich bei Radien und Tempo am Vorbild orientiert es auch mit der Überhöhung passt.
Nur: damit eine Überhöhung die gleiche Wirkung wie beim Vorbild entfalten kann muss auch die Querbeschleunigung (ausgedrückt in m/s^2) _identisch_ wie beim Vorbild sein. Dann zeigt die resultierende Kraft aus Gewichts- und Fliehkraft im Idealfall rechtwinklig auf die gedachte Linie zwischen den beiden Schienenköpfen, und innere und äußere Räder werden gleich belastet. (Man spricht dann von Überhöhungsfehlbetrag Null.) Ist diese Seitenbeschleunigung zu groß entgleist der Zug nach außen.
Die Masse kürzt sich dabei raus, d. h. je schwerer das Fahrzeug desto größer auch die Fliehkraft. Dieser Wert der Beschleunigung gilt daher somit grundsätzlich einmal sowohl für das Vorbild als auch beim verkleinerten Modell.

Allerdings lassen sich diese Beschleunigungen nicht linear mit dem Maßstab skalieren, sondern hängen vom Quadrat der Geschwindigkeit ab. Bei 1:160 ist a nicht _identisch_ sondern beträgt daher nur 1/160 der beim Vorbild, und die resultierende Kraft bei Bogenfahrt mit vorbidorientierten Geschwindigkeiten weist praktisch immer ca. senkrecht nach unten. (Warum wohl können wir auf der Moba mit 180 Sachen in einen Bogen mit 30 (!) m Radius fahren, wo ein Zug beim Vorbild einfach nur geradeaus weiterfahren würde? Hinweis: Die höheren Spurkränze sind nicht der Grund.)
Aus demselben Grund haben Überhöhungen beim Modell nur rein optische Gründe ohne dass sie Fliehkräfte ausgleichen müssten. Eine gewisse Tendenz zum Nachinnenkippen ist eine Nebenwirkung davon - unebene Gleislagen, zu hohe Rollwiderstände, zu große Steigungen, ruckartiges Anfahrverhalten etc. kommen noch "on top" dazu, sind jedoch nicht der eigentliche Grund.

Ich hoffe ich konnte einigermaßen verständlich erklären was ich meinte.

LG Didi

Hallo,

nachdem hier alles mathematisch und physikalisch sehr gut erklärt wurde, bleibt die Frage nach der Praxis.
Mir ist beim lesen der Beiträge der Gedanke gekommen, ob es nicht vielleicht doch Sinn macht eine "negative" Überhöhung zum Beispiel in einer Gleiswendel zu bauen. Nur in der Steigung, im Gefälle dann wieder "positive" Überhöhung. Zumindest im analog Betrieb könnte das Sinn machen. Digital last geregelt sollte alles ja die gleiche Geschwindigkeit haben.
Nur so ein Gedanke.

Gruß aus Berlin

Ralf

Hallo zusammen,

Ohne breit angelegte mathematisch-physikalisch-mechanische Überlegungen musste ich notgedrungen eine negative Kurvenüberhöhung ins Auge fassen.

Um bei meiner Gebirgsbahn mit 20 Promille Steigung einen Abschnitt vor einem Tunnel mit großzügigem Radius zu erhalten, war ein Kompromiss angesagt (nicht der erste/einzige...). Im anschließenden Kehr-Tunnel wurde der Radius extrem verkürzt, sodass beim Probebetrieb Züge mit bis zu 3 Metern Länge gerne mal umkippten. Starke negative Kurvenüberhöhung, erreicht durch dünne Schaumstoff-Streifen unter die innenliegenden Schwellenköpfe der Flex-Gleise, waren eine praktikable und inzwischen sehr bewährte Lösung.

Damit das Ganze reibungslos funktioniert, sind Übergangsbögen bzw. Radiusverkürzung unerlässlich. Dort muss auch schon die negative Kurvenüberhöhung ansetzen.

Beim dritten Foto sieht man, wie der Wagen schon knapp vor dem Tunnel nach außen kippt, anders ging es nicht
(Modellbahner sind ja Meister der Kompromisse).

Schönes Wochenende mit und ohne Moba

wünscht Reinhard

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Hallo Zusammen,
...zu#13 muss ich meinen Fauxpas einräumen.
Lt Günter Meyer Band 3 Seite 26 ist in der Tat der "Deutschlandbogen" selbstverständlich einseitig geführt, aber eben innen.

Ich bitte meine mangelhafte Erinnerung zu entschuldigen.
Übrigens soll "die Referenz" im Verkehrshaus Luzern einsehbar sein,....steht da noch.
Gruß Sven

@22: Hallo Sven,

... was logisch begründet ist, da natürlich dezidiert der SPURKRANZ mit seinem GRÖSSEREN Durchmesser kurvenAUSSEN laufen soll, während die RadLAUFFLÄCHE mit ihrem kleineren Durchmesser (spurgeführt) kurvenINNEN agieren soll.

Mit eben diesem Trick beim "Deutschlandbogen" geht man über die allein durch die konisch geformten Radlaufflächen ermöglichten, differierenden, jeweils "aktiven" Raddurchmesser weit hinaus.

Beste Grüße, Norrskenet