Leistungsberechnung

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Rangieraufgabe

Die Rangieraufgabe ist zunächst definiert als das Zerlegen von Zügen in n neue Richtungen, aus denen n Eingruppenzüge gebildet und aus den Richtungsgleisen möglichst direkt abgefahren werden. Nachordnungsvorgänge und Zusammensetzen von Mehrgruppenzügen sind bei den Leistungsbetrschtungen nicht berücksichtigt.

Rangierverfahren

Beim Vorbild gibt es drei Rangierverfahren:

  • Umsetzen: Standardverfahren im Modell
  • Abstoßen: geht schneller, im Modell nicht machbar
  • Ablaufen: am schnellsten, im Modell nur bedingt machbar

Uns steht zunächst nur das zeitraubende Umsetzen zur Verfügung. Nach Gerlach rechnet man für einen Umsetzvorgang mit einem Zeitbedarf von 90 s = 1.5 min. Darauf baut die Festsetzung der Leistung eines Rangierbezirks im Wesentlichen auf.

Mögliche Wege zum Ablaufbetrieb behandelt der Artikel Ablaufanlagen.

Akbürzungen: E Einfahrgruppe, A Ausfahrgruppe, R Richtungsgruppe, St Stationsgruppe, Pw Packwagengleis(e), V Verkehrsgleis(e), S Streckengleis(e), Z Ausziehgleis, W Weichenzone, W(m,n) Länge einer Weichenzone von m auf n Gleise, T Zuglänge, L Loklänge, G Gesamtlänge

Länge der Weichenzone ist bei Büschelung etwa: W(m,n) = (ld m + ld n) * l_w mit l_w = 0.3 m. Die Zuglänge wird zu T = 4 m angenommen, eine Loklänge zu L = 0.4 m (wegen angehängtem Packwagen oder Doppeltraktion V-Lok).

Ein Rangierbezirk im Umsetzverfahren

System: E/A/R parallel, einseitiges Ziehgleis T/2

         _______V_____
        / /___________\
    Bw_/ /___ n Gl  ___\
        /____ E/A/R ____\
   ____/_________________\____Z_____
_S____/_________S_________\_____________S_

   <L><-W-><----T----><-W-><--T/2-->

G = 3/2*T + 2*W(2,n) + L

Beispiel: n = 8, W(2,n) = (ld 2 + ld 8) * 0.3 m = (1+3)*0.3 m = 1.2 m
G = 3/2 * 4 m + 2 * 1.2 m + 0.4 m = 6 m + 2.4 m + 0.4 m = 8.80 m

Maßgebend für Leistung ist rechter Bahnhofskopf. Verlustzeiten durch Zugein- und Ausfahrten, umsetzende Lok, Auziehen der Züge (2mal pro Zug), restliche Zeit als Zerlegezeit nutzbar. Mehrzahl der Zugfahrten sollte also auf linkem Kopf liegen. Einmündende Zweigstrecken sind also möglichst von links einzubinden.

Grobe Abschätzung der Leistung: Jeder Zug mit etwa 30 Wagen belegt den rechten Kopf entweder mit einer Zugeinfahrt oder einer Lok-Umsetzfahrt, weiter mit 2 Ausziehbewegungen, der Zerlegearbeit für 30 Wagen, und mit Wahrscheinlichkeit von etwa 0.5 der Zeit für eine Lok-Umsetzfahrt und eine Zugausfahrt, da für einen aufgelösten Zug zur Erhaltung der Wagenzahl im Bahnhof bald ein Zug ausfahren muß. Aus diesem Zeitbedarf, den ein Eingangszug nach sich zieht, kann unter Zuschlag von Reservezeiten die Leistung bestimmt werden.

  1. Zugeinfahrt 5 min oder Lok umsetzen 1 min -> Durchschnitt 3 min
  2. zwei Ausziehbewegungen mit 15 km/h: 2 * 1 min = 2 min
  3. Zerlegen von 20 Gruppen á 1.5 Wagen -> 20 * 1.5 min = 30 min
  4. Lok umsetzen 1 min, Zugausfahrt 3 min, Wahrscheinlichkeit 0.5 -> 2 min

Summe 37 Minuten

Nebenzeiten der Zerlegung 7/30 = 23.3%
Höchstleistung 48.6 Wg/h oder 3 ausgelastete Züge in 2 h
Zwei Einfahrgleise reichen aus.


R-Gleise als Stumpfgleise: bedingt sinnvoll für nach rechts ausfahrende Züge, damit geht aber gegenseitige Vertretungsmöglichkeit verloren. Für nach links ausfahrende Züge sind durchgehende Gleise mit Ausfahrmöglichkeit unbedingt anzuraten, weil die sonst nötigen Umsetzbewegungen die Zerlegeleistung weiter schmälern. Es entsteht dann die Sonderform des Rangierflügels, scherzhaft in Bickburg Winkelflugdeck genannt:

Der Rangierflügel

                     \ \
                      \R\
    Bw__________V_____ \ \
        /_____________\ \|
   ____/______ E/A_____\_\____Z_____
_S____/_________S_______\_______________S_

   <L><-W-><----T----><-W-><--T/2-->
  1. zwei Ausziehbewegungen mit 15 km/h über W und T/2: 2 * 1 min = 2 min
  2. Zerlegen von 20 Gruppen á 1.5 Wagen -> 20 * 1.5 min = 30 min
  3. zwei Umsetzbewegungen mit 15 km/h über W und T/2: 4 min
  4. dazwischen Lok umsetzten: 1 min

Summe 39 Minuten

Nebenzeiten der Zerlegung 9/30 = 30.0%
Höchstleistung 46.2 Wg/h oder 3 ausgelastete Züge in 2 h
Zwei Einfahrgleise reichen aus.

Da durch die Weichenanordnung kein Zeitverlust durch Zugfahrten auftritt, werden die Verluste durch Umsetzen des Augangszuges etwas ausgeglichen.

Doppelte Weichenstraße

         _______V_____
        / /___________\
    Bw_/ /____ R/A ____\
        /______________ \
   ____/_______ E _____\_\____Z_____
_S____/_________S_______\_\_____________S_

   <L><-W-><----T----><-W-><--T/2-->

G = 3/2*T + 2*W(2,n) + L

Beispiel: n = 8, W(2,n) = (ld 2 + ld 8) * 0.3 m = (1+3)*0.3 m = 1.2 m
G = 3/2 * 4 m + 2 * 1.2 m + 0.4 m = 6 m + 2.4 m + 0.4 m = 8.80 m

Maßgebend für Leistung ist rechter Bahnhofskopf. Verlustzeiten durch Zugeinfahrten sind durch doppelte Weichenstraße beseitigt, Zusatzaufwand 2 Weicheneinheiten. Es bleiben Verlustzeiten durch ausfahrende Züge, umsetzende Lok, Auziehen der Züge (2mal pro Zug), restliche Zeit als Zerlegezeit nutzbar.

  1. zwei Ausziehbewegungen mit 15 km/h über W und T/2: 2 * 1 min = 2 min
  2. Zerlegen von 20 Gruppen á 1.5 Wagen -> 20 * 1.5 min = 30 min
  3. Lok umsetzen 1 min, Zugausfahrt 3 min, Wahrscheinlichkeit 0.5 -> 2 min

Summe 34 Minuten

Nebenzeiten der Zerlegung 4/30 = 13.3%
Höchstleistung 52.9 Wg/h oder 3 ausgelastete Züge in 2 h mit guter Reserve
Zwei Einfahrgleise reichen aus.

Über R-Gleise als Stumpfgleise gilt das oben Gesagte.

Zwei Rangierbezirke im Umsetzverfahren

System: E/A/R parallel, zweiseitig Ziehgleise T/2


               _______V_____
              / /___________\
          Bw_/ /___ n Gl  ___\
              /____ E/A/R ____\
   ____Z_____/_________________\____Z_____
_S__________/_________S_________\_____________S_

   <--T/2--><-W-><----T----><-W-><--T/2-->

G = 2*T + 2*W(2,n)

Beispiel: n = 8, W(2,n) = (ld 2 + ld 8) * 0.3 m = (1+3)*0.3 m = 1.2 m
G = 2 * 4 m + 2 * 1.2 m = 8 m + 2.4 m = 10.40 m

Maßgebend für Leistung sind beide Bahnhofsköpfe. Verlustzeiten durch Zugein- und Ausfahrten, umsetzende Lok, Auziehen der Züge (2mal pro Zug), restliche Zeit als Zerlegezeit nutzbar.

Leistung etwa doppelt so groß wie bei obenstehendem Beispiel.

  1. Zugeinfahrt 5 min oder Lok umsetzen 1 min -> Durchschnitt 3 min
  2. zwei Ausziehbewegungen mit 15 km/h: 2 * 1 min = 2 min
  3. Zerlegen von 20 Gruppen á 1.5 Wagen -> 20 * 1.5 min = 30 min
  4. Lok umsetzen 1 min, Zugausfahrt 3 min, Wahrscheinlichkeit 0.5 -> 2 min

Summe 37 Minuten

Nebenzeiten der Zerlegung 7/30 = 23.3%
Höchstleistung 2*48.6 Wg/h = 97.2 Wg/h oder 6 ausgelastete Züge in 2 h
Zwei Einfahrgleise scheinen knapp.

R-Gleise als Stumpfgleise sind hier unbrauchbar, weil von beiden Seiten zerlegt wird.

Kommentar von Stefan Bormann:

>> Den einfachen Rbf mit beidseitigen Ziehgleisen finde ich sexy.
> :-) Lang und dick.
KISS!!!!!

Rangierbahnhof in Kopfform

Stefan Bormann machte einen Vorschlag zum Kopf-Rbf, der einige interessante Aspekte hat. Gleisplanmäßig ausgearbeitet wurde der Vorschlag noch nicht.

Zweiseitiger Rbf ohne Berge

Teilt man die 14 auf 800 mm Breite symnetrisch auf, so ergeben sich zwei Rangiersysteme mit je 6 Rangiergleise, die von je 2 Ausziehgleisen bedient werden können.

Die Zugbildung verläuft richtungsbezogen; in den Gleisen 2-6 werden Züge aus Westen aufgelöst und nach Osten gebildet, in den Gleisen 9-13 werden Züge von Osten aufgelöst und Züge nach Westen gebildet. Alle Wagen, die ihre Richtung in dem Bahnhof umkehren, müssen als Eckverkehr zunächst auf der einen Seite gesammelt und dann quer über die Hauptstrecke auf die andere Seite gezogen und nochmals ausrangiert werden. Dazu dienen die Gleise 1 und 14 sowie die Weichendiagonalen über die Strecke.

                     __Eckv__14__O-O____
                    /___<<___13_________\
                   /____<<___12__________\   W<-+->O
                  /_____<<___11___________\
                 /______<<___10____________\
   _____Z3______/_______<<____9_____________\_______Z2_____
_<__S__________/______<_______8______________\__/________S__<_
_>__S_________/_______________7_______>________/_________S__>_
   _____Z4___/_\______________6____>>_________/_____Z1_____
                \_____________5____>>________/
                 \____________4____>>_______/
                  \___________3____>>______/
                   \__________2____>>_____/
                    \_________1_Eckv_W-W_/

Der Entwurf ist nur schematisch für die wichtigesten Gleise zu verstehen. Es fehlen Lokverkehrsgleise, Lokbehandlungsanlage und Packwagengleise ebenso wie andere rangierbahnhofstypische Nebenanlagen. Die Weichenstraßen würde man zur Vermeidung von DKW und Schaffung gleicher Gleisnutzlängen anders entwickeln, aber die Fahrmöglichkeiten sind grundsätzlich beizubehalten. Für Zuglängen von 40 Wagen = 5 Meter und zuglange Ausziehgleise wird der gesamte Bahnhof mindestens 16 Meter lang.

Nach der obenstehenden Abschätzung leistet ein System im Umsetzverfahren mit 2 Ausziehgleisen 97.2 Wagen/h, sagen wir also rund 100 Wg/h. Das kommt durchaus an die Leistung eines einfachen Ablaufberges von 120 Wg/h heran. Mit zwei System hat der Bahnhof also eine Rangierleistung von etwa 200 Wg/h beim Einsatz von 4 Rangierkolonnen. An Personal wären erforderlich 2 Stellwerker und 4 Lokrangierführer, zusammen 6 Mann.

Durch die zweiseitige Anlage hat man aber grundsätzlich Leistungverluste durch den Eckverkehr. Verlassen die von einer Seite ankommenden Frachten den Bahnhof gleichermaßen nach beiden Seiten, so gehen 50% des Wagenausgangs durch den Eckverkehr. Das ist der schlechteste Fall, der aber im FREMO eintreten dürfte, wenn z. B. von Nebenbahnen bunt ankommende Züge nach Farben in verschiedene Richtungen zu sortieren sind.

Da 50% des gesamten Wagenausgangs zweimal behandelt werden müssen, reduziert sich der Wagenausgang auf 2/3 der Rangierleistung; 2/3 * 200 = 133 Wg/h. Das ist kaum mehr, als der zu 120 Wg/h anzunehmende Berg mit einer Rangierkolonne alleine leistet. Mit 1/4 der Lokstunden wäre der entsprechende einseitige Rangierbahnhof mit Ablaufberg zu betreiben.

Wenn pro Seite 2 Gleise als Einfahrgleise freihalten werden müssen, bleiben nur 3 Richtungsgleise für Zugbildungen, zusammen also 6 Richtungsgleise. Das ist ziemlich lächerlich für die Größe des gesamten Bahnhofs.

                   _____<<___14_____________
                  / ____<<___13_____________
                 | /____<<___12_____________ W<-+->O
                 |/ ____<<___11______>>_____
                 |_/____<<___10______>>_____\
   _____Z3___B__/_______<<____9______>>______\_____            
_<__S__  __\___/ \______<<____8______>>_______/ _\_________S__<_
_>__S_ \____/_ \  \_____<<____7______>>______/ / __\_______S__>_
      \______ \ \____<<<______6_____>>>_____/ / /            
             \_\_\______>>____5______<<____/ / /
              \ \ \_____>>____4______<<___/ / /
               \ \ \____>>____3______<<__/ / /
                \ \__<________2___________/ /
                 \____________1_______>____/

Hier sind 3 Einfahr- und ein Lokverkehrsgleis vorgesehen, es bleiben 8 Gleise für die Zugbildung. Man spart Länge, weil nur an einem Ende ein Ausziehgleis voller Länge erforderlich ist, und Weichen, weil für einen Teil der Zugbildungsgleise einseitige Anbindung genügt. Wie Walburg wäre er mit 3 Personen zu betreiben (Fdl mit Zentralstellwerk und Ablaufkolonne 2 Mann).