ORLOV SPIELE

Blog · Valley Rail ·

Warum Züge nicht schnell bremsen können: der Bremsweg erklärt

Ein Auto kann in wenigen Autolängen anhalten, ein Zug nicht, und der Grund ist nicht das Gewicht. Es ist die Haftung, die ein Stahlrad auf einer Stahlschiene hat, und wie diese Haftung sich in Bremsweg umsetzt.

Ein Fahrer, der bei 120 km/h stark bremst, kommt nach etwa 80 Metern zum Stehen. Ein Zug mit gleicher Geschwindigkeit braucht etwa das Zehnfache, selbst wenn alle Bremsen richtig eingesetzt werden. Die übliche Erklärung lautet, Züge seien schwer, aber das Gewicht ist nicht der Hauptgrund. Die Grenze ist die Haftung eines Stahlrads auf einer Stahlschiene, und die Rechnung, die diese Haftung in Weg umsetzt, ist kurz genug, um sie von Hand zu machen.

Die Haftung entsteht durch Reibung, nicht durch Gewicht

Ein bremsendes Fahrzeug kann nur so stark verzögern, wie seine Räder sich an der Oberfläche abstützen können. Die größte Kraft, die dieser Kontakt liefern kann, ist das darauf lastende Gewicht multipliziert mit dem Haftbeiwert. Weight appears on both sides of the sum: a heavier vehicle presses harder, but also has more mass to slow. They cancel, so the maximum deceleration is simply the coefficient times g, also etwa 9.81 m/s².

Derselbe glatte, harte Kontakt, der es einer Lokomotive erlaubt, eine lange Last mit wenig Kraftaufwand zu ziehen, ist auch ein Grund, warum Eisenbahnlinien Flüssen folgen und sanfte Steigungen bevorzugen; derselbe Kontakt begrenzt das Bremsen. Der Rollwiderstand ist gering, und so auch die Haftung.

Die Betriebsbremsung nutzt nur einen Teil davon

Im normalen Betrieb bremst ein Zug nicht an seiner Haftungsgrenze. Stehende Fahrgäste würden durchgeschüttelt, und ein Rad, das blockiert und rutscht, verliert die Haftung und kann sich selbst eine Flachstelle einschleifen. Übliches Betriebsbremsen liegt daher bei etwa 0.5 bis 1 m/s², und Notbremsungen oft etwas darüber. Die folgenden Werte nehmen eine konstante Verzögerung an, was eine Vereinfachung ist; sie sind daher als Muster zu verstehen und nicht als Fahrplan für einen bestimmten Zug.

Die Rechnung: d = v² ÷ 2a

Bei konstanter Verzögerung Ein aus der Geschwindigkeit v, ist der Bremsweg d = v² ÷ 2Ein. Speed must be in metres per second, so divide km/h by 3.6. For 120 km/h that is 33.3 m/s, and v² ist etwa 1,111.

0 1,000 2,000 3,000 0 50 100 150 200 Speed (km/h) Braking distance (m) 0.5: 3,086 m 0.7: 2,205 m 1.0: 1,543 m Car: 224 m 0.7 m/s² at 120 km/h: 794 m Car at 120 km/h: 81 m 0.5 m/s² at 120 km/h: 1111 m 1.0 m/s² at 120 km/h: 556 m
Bremsweg gegen Geschwindigkeit bei konstanter Verzögerung, in m/s². Die hervorgehobene Linie ist ein mittelschwerer Zug, der mit 0.7 bremst; die anderen sind ein sanfter Zug mit 0.5, ein kräftiger mit 1.0 und ein Auto. Bei 120 km/h zeigen die Punkte etwa 794 m für den Zug und 81 m für das Auto.

Die Kurve steigt nach oben, weil die Geschwindigkeit quadriert wird. Doppelte Geschwindigkeit bedeutet vierfachen Weg, weshalb sich die Zug-Linien so schnell von der Auto-Linie entfernen. Bei 200 km/h braucht der Zug mit 0.7 etwa 2,205 m, also über zwei Kilometer. Deshalb können sich Bahnen auch nicht darauf verlassen, dass ein Triebfahrzeugführer eine Gefahr rechtzeitig sieht, ein Problem, das Signale und Blockabschnitte lösen sollen.

Im Spiel Valley Rail: Train Tycoon du kaufst einen Zug, legst fest, wohin er fährt, und er fährt die Strecke von selbst; Bahnübergänge haben automatische Signale. Die App ist im geschlossenen Test.

Warum die Zahl in der Praxis schlechter ausfällt

Die Rechnung ergibt den Weg, sobald die Bremsen mit voller Kraft arbeiten. Reale Züge kommen mit drei Verzögerungen hinzu.

  1. Reaktionszeit. Der Triebfahrzeugführer muss es bemerken, entscheiden und handeln. Bei 120 km/h legt jede Sekunde Verzögerung etwa 33 Meter zurück.
  2. Bremsaufbau. Die Bremskraft entsteht nicht sofort. Bei einem langen Zug braucht das Bremssignal Zeit, um den letzten Wagen zu erreichen, sodass die volle Verzögerung erst nach einigen Sekunden erreicht wird, bei einem schweren Güterzug länger.
  3. Schlechte Haftung. Ist die Schiene verschmutzt, sinkt die verfügbare Haftung, und Bremsen, die auf einer sauberen, trockenen Schiene in Ordnung wären, lassen die Räder gleiten. Triebfahrzeugführer und Systeme setzen Sand und Gleitschutz ein, um dem entgegenzuwirken, doch die sichere Verzögerung sinkt.

Fügt man dem 0.7-Fall bei 120 km/h ein paar Sekunden Verzögerung hinzu, wandert der Halt von etwa 800 m in Richtung 900 m oder mehr. Eine Bahn muss für den schlechten Tag planen, nicht für den sauberen, trockenen.

Ein Zug braucht zum Anhalten lange, weil Stahl auf Stahl nur schwach haftet, nicht weil er schwer ist. Ein leichterer Zug auf derselben Schiene bräuchte fast denselben Weg.

Was du daraus mitnehmen solltest

Valley Rail: Train Tycoon lässt dich Bahnstrecken bauen, Züge fahren und kleine Städte zu belebten Großstädten wachsen. Es gibt sechs Zugmodelle für Personen und Fracht sowie Bahnübergänge mit automatischen Signalen. Das Spielgeld existiert nur im Spiel und hat keinen Geldwert. Valley Rail ist im geschlossenen Test und noch nicht öffentlich verfügbar.