Eingleisige Strecke und Ausweichgleise: Züge in beide Richtungen

Zwei Gleise kosten im Bau und Unterhalt weit mehr als eines. Eine Strecke mit wenig Verkehr hat daher oft ein einziges Gleis, und Züge in beide Richtungen teilen es sich. Das funktioniert nur, weil sich Züge nie zwischen den Bahnhöfen begegnen. Sie begegnen sich an einem Ausweichgleis, einem kurzen Abschnitt mit zweitem Gleis, auf dem ein Zug wartet und der andere vorbeifährt. Wie viele Züge die Strecke befördern kann, ergibt sich aus einfacher Division.

Die Regel: ein Zug pro Abschnitt

Man nehme das Stück eingleisige Strecke zwischen zwei Orten, an denen Züge passieren können, und nenne es einen Abschnitt. The rule is that only one train may be in a section at a time. If two entered from opposite ends, neither could pass the other, and one would have to reverse a long way.

Der frühere Beitrag über Blocksysteme sicherten nachfolgende Züge ab. Eingleisige Strecken bringen das umgekehrte Problem, und dieselbe Idee löst es: einen Abschnitt leer halten, bis der Zug darin ihn verlassen hat.

Ein durchgerechnetes Kapazitätsbeispiel

Dies sind die Annahmen, gewählt für saubere Rechnung und nicht aus einer echten Strecke:

• Zwei Bahnhöfe, A und B, liegen 20 km auseinander auf einem Gleis.
• Jeder Zug fährt konstant 60 km/h, also 1 km pro Minute.
• Halte, Wendezeit und Geschwindigkeitsbegrenzungen an Weichen bleiben unberücksichtigt.
• Die Züge sind kurz genug, um in jedes Ausweichgleis zu passen.
• Die Züge wechseln sich ab: einer von A, dann einer von B, dann wieder einer von A.

Ohne Ausweichgleis. Der Abschnitt ist 20 km lang, daher braucht ein Zug 20 ÷ 1 = 20 Minuten, um ihn zu durchfahren. Nichts anderes kann einfahren, bis er ihn verlassen hat. Der Zug von A braucht 20 Minuten, dann braucht der Zug von B die nächsten 20. Ein Zug pro Richtung belegt daher 40 Minuten des Abschnitts, und:

60 Minuten ÷ 40 Minuten = 1.5 Züge pro Stunde in jede Richtung, oder insgesamt 3

Die Fahrzeit des Abschnitts setzt das Limit. Schnellere Züge helfen nur anteilig: Bei 120 km/h dauert die Durchfahrt 10 Minuten, der Zyklus 20, und das Limit steigt auf 3 in jede Richtung.

Mit Ausweichgleis in der Mitte. Die Strecke hat nun zwei 10-km-Abschnitte zu je 10 Minuten. Man schickt einen Zug von A und einen von B im selben Moment los. Jeder braucht 10 Minuten bis zum Ausweichgleis. Dort begegnen sich die beiden Züge, und jeder nutzt seine eigene Seite des Ausweichgleises zum Passieren. Für die nächsten 10 Minuten fährt jeder die zweite Hälfte. Nach 20 Minuten sind beide angekommen, beide Abschnitte sind leer, und das nächste Paar kann losfahren:

60 Minuten ÷ 20 Minuten = 3 Züge pro Stunde in jede Richtung

Ein Ausweichgleis hat die Kapazität verdoppelt. In diesem einfachen Modell ist die Zykluszeit doppelt so lang wie die Fahrzeit des längsten Abschnitts. Die Strecke ist 20 km, also ist der Zyklus ohne Ausweichgleis 2 × 20 = 40 Minuten und mit einem 2 × 10 = 20 Minuten. Drei gleichmäßig verteilte Ausweichgleise würden vier 5-km-Abschnitte ergeben, einen Zyklus von 10 Minuten und 6 Züge pro Stunde in jede Richtung. Echte Strecken gewinnen weniger, da Züge an Weichen langsamer werden müssen und anhalten und warten, während ihr Gegenstück ankommt. Die Antwort 3 ist eine Obergrenze, kein Fahrplan.

Der Store-Eintrag für Valley Rail: Train Tycoon sagt, man zieht Gleise von Stadt zu Stadt, kauft einen Zug und wählt, wohin er fährt. Züge auf einer selbst gelegten Strecke zu verteilen, ist eine Version derselben Rechnung.

Die Regel absichern: Zugstäbe und Streckenmarken

Vor Gleisstromkreisen und elektrischen Signalen brauchte die Regel etwas Greifbares zur Durchsetzung. Die klassische Antwort war der Zugstab: ein einzelnes Objekt, etwa ein hölzerner Stab, das für einen Abschnitt verwahrt wurde. Ein Lokführer durfte nur in den Abschnitt fahren, wenn er den Stab mit sich führte, und da es nur einen Stab gab, konnte es auch nur einen Zug geben. Der Lokführer gab ihn am anderen Ende ab, und er musste für den nächsten Zug in die Gegenrichtung zurückgebracht werden.

Die Schwäche ist aus der obigen Rechnung klar. Müssen zwei Züge hintereinander in dieselbe Richtung fahren, hat der zweite nichts, was er mitführen könnte. Die Bahnen ergänzten dafür ein Ticketsystem: Der Stab wurde dem Lokführer gezeigt, der ein schriftliches Ticket zur Fahrt erhielt, und der letzte Zug nahm den Stab selbst mit.

Später Streckenmarkenapparate an jedem Ende des Abschnitts löste das Problem. Die Fahrdienstleiter an beiden Enden sind per Draht verbunden, und die Apparate sind verriegelt, sodass jeweils nur eine Marke entnommen werden kann. In den Apparaten können mehrere Marken liegen, sodass Züge einander folgen können, aber solange die Marke aus dem Abschnitt nicht zurückgegeben ist, wird für einen Zug aus keiner Richtung eine neue freigegeben. Das Prinzip hat sich nicht geändert: Nur der Zug, der die Berechtigung hält, darf im Abschnitt sein.

Warum ein Ausweichgleis eine Designentscheidung ist

Ein Ausweichgleis muss lang genug für den längsten Zug sein, der es nutzt, und wird dort gebaut, wo es den größten Nutzen bringt. Auf der Beispielstrecke ist die Mitte am besten, da sie den längsten Abschnitt auf den kleinsten Wert schneidet. Läge das Ausweichgleis 5 km von A entfernt, wären die Abschnitte 5 km und 15 km, der längste bliebe 15 Minuten, der Zyklus wäre 30 Minuten, und es ergäben sich 2 Züge pro Stunde in jede Richtung statt 3. Dasselbe Geld am falschen Ort bringt nur ein Drittel des Gewinns.

Was du daraus mitnehmen solltest

• Ein Abschnitt hält einen Zug, daher bestimmt seine Fahrzeit, verdoppelt für die Rückfahrt, den Zyklus.
• Züge pro Stunde in jede Richtung = 60 ÷ Zykluszeit. Hier ist 60 ÷ 40 = 1.5.
• Ein Ausweichgleis halbiert den längsten Abschnitt nur, wenn es in der Mitte liegt. Bei dem Punkt 5 km beträgt der Zyklus 30 Minuten, nicht 20.
• Zugstäbe und Streckenmarken setzen die Regel physisch durch: keine Marke, keine Einfahrt.