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Anlagenplanung und –bau
Vor der Planung – Was ist alles zu bedenken, was muss man mindestens wissen?

Steigungen, Rampen, Wendeln

 

Stand: 10.02.2025 14:10

 

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Märklin hat das Thema hier schon gut erklärt.

 

Das Folgende ist meine persönliche Meinung und keineswegs maßgeblich. Andere Meinungen gelten selbstverständlich in gleichem Maße.

 

Steigungen und Gefälle auf der Anlage

Gerade Rampe oder Wendel?

Rampen lassen sich am Anlagenrand oft ohne größere Probleme unterbringen, während eine Wendel erheblichen Platz beanspruchen kann.

Gerade Rampen lassen sich aus einem Trassenbrett aus 5mm oder dickerem Pappelsperrholz und einer Anzahl massiver Holzpfeiler recht einfach herstellen.

Ich habe meine Rampen bisher so gebaut: aus 16mm MDF-Platten schnitt ich keilförmige Streifen mit der richtigen Steigung, aus 6mm dicken Schrankrückwänden die Trassenbretter. Wenn die Unterkante des MDF-Brettes waagerecht ist, stimmt die Rampe. Stabil ist sie auch.

 

Wendeln

Als Material für die Wendeln wird allgemein 5mm Pappelsperrholz genannt. Konstruktionsvorbilder sind unter dem Stichwort Gleiswendel massenhaft im Netz zu finden.

Zu den Gleisradien der Wendeln sind die Meinungen und Erfahrungen verschieden. Es gibt einige, die funktionierende Wendeln mit R1 und R2 gebaut haben.

Der kleinere Radius muss für die Abfahrt, der größere für die Auffahrt geplant werden, denn der Weg auf dem kleineren Radius ist kürzer und daher steiler. Das wird aus dem folgenden Beispiel deutlich:

 

Beispiel:

Wir planen eine Wendel für den Betrieb mit Dampf- und Dieselloks, daher genügen 75 mm Durchfahrtshöhe, also zwischen Oberkante Schiene (OKS) und Unterkante Trassenbrett. Mit Oberleitung ist 85 mm das Mindeste.

Wir planen, die 5 mm dicken Trassenbretter nur an der Kante zu fassen, so dass über dem Gleis die maximale Höhe erhalten bleibt.

 

Eine Schalldämmung ist ratsam bei unsichtbaren Gleisen und auf diesen freischwebenden, schwingungsfähigen Trassenbrettern. Wir nehmen 3 mm Trittschalldämmung an.

In der Summe der Höhen haben wir also

 

 

M-Gleis

K-Gleis

C-Gleis

 

Gleishöhe

11,0 mm

5,2 mm

10,3 mm

 

Trittschalldämmung

3,0 mm

3,0 mm

3,0 mm

 

Trassenbrett

5,0 mm

5,0 mm

5,0 mm

 

Lichte Höhe für Dampf/Diesel

75,0 mm

75,0 mm

75,0 mm

 

Höhe einer Wendelumdrehung

94,0 mm

88,2 mm

93,3 mm

 

Lichte Höhe für E-Lok

85,0 mm

85,0 mm

85,0 mm

 

Höhe einer Wendelumdrehung

104,0 mm

98,2 mm

103,3 mm

 

 

Die Steigung wird in Prozent angegeben, also
in Centimeter Höhengewinn pro 100 Centimeter Fahrstrecke.

Die Gleichung dafür lautet:

Gemessen am Mittelleiter ist der Umfang einer Wendelumdrehung (U) gleich dem Kreisdurchmesser (D) multipliziert mit 3,142 (π).

U = D x π

D = 2 x Radius (R) des Kreisbogens laut Katalog

Die Steigung in Prozent ist dann die Höhe einer Wendelumdrehung geteilt durch den Umfang der Wendelumdrehung.

Steigung in % = Höhe x 100 / Umfang

Die Steigung des aufwärtsführenden Gleises sollte unter 3 % bleiben, abhängig von der Zugkraft der Lok und des Zuggewichtes (des Rollwiderstandes).

 

 

M-Gleis

Radius

Durchmesser

Umfang

Lok-Art

Höhe

Prozent

Industriegleis

28,60 cm

57,20 cm

180 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

9,40 cm

10,40 cm

5,23 %

5,79 %

R1

36,00 cm

72,00 cm

226 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

9,40 cm

10,40 cm

4,16 %

4,60 %

R2

43,74 cm

87,48 cm

275 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

9,40 cm

10,40 cm

3,42 %

3,78 %

Modellgleis 3800

53,50 cm

107,00 cm

336 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

9,40 cm

10,40 cm

2,80 %

3,10 %

Modellgleis 3900

58,50 cm

117,00 cm

368 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

9,40 cm

10,40 cm

2,56 %

2,83 %

K-Gleis

Radius

Durchmesser

Umfang

Lok-Art

Höhe

Prozent

Industriegleis

29,54 cm

59,08 cm

186 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

8,82 cm

9,82 cm

4,75 %

5,29 %

Normalkreis I

36,00 cm

72,00 cm

226 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

8,82 cm

9,82 cm

3,90 %

4,34 %

Normalkreis II

42,46 cm

84,92 cm

267 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

8,82 cm

9,82 cm

3,31 %

3,68 %

Großkreis I

55,39 cm

110,78 cm

348 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

8,82 cm

9,82 cm

2,53 %

2,82 %

Großkreis II

61,85 cm

123,70 cm

389 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

8,82 cm

9,82 cm

2,27 %

2,53 %

C-Gleis

Radius

Durchmesser

Umfang

Lok-Art

Höhe

Prozent

R1

36,00 cm

72,00 cm

226 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

9,33 cm

10,33 cm

4,12 %

4,57 %

R2

43,75 cm

87,50 cm

275 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

9,33 cm

10,33 cm

3,39 %

3,76 %

R3

51,50 cm

103,00 cm

324 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

9,33 cm

10,33 cm

2,88 %

3,19 %

R4

57,93 cm

115,86 cm

364 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

9,33 cm

10,33 cm

2,56 %

2,84 %

R5

64,36 cm

128,72 cm

404 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

9,33 cm

10,33 cm

2,31 %

2,55 %

R9

111,46 cm

222,92 cm

700 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

9,33 cm

10,33 cm

1,33 %

1,48 %

 

Je größer der Radius umso geringer die Steigung.

Ein Trick zur Verlängerung des Weges pro Umlauf ist das Einfügen von geraden Gleisen, also die Wendel als Oval zu gestalten statt als Kreis.

Ein weiterer Trick zur Vergrößerung der Radien beim M-Gleis ist das Einfügen von geraden Ausgleichsstücken zwischen den gebogenen Stücken.

 

Um Höhe zu sparen und damit die Steigung etwas zu reduzieren, kann man das K-Gleis in das Trassenbrett versenken. Die Dicke des Trassenbrettes spielt dann (hier) keine Rolle mehr.

 

 

Das Gleis in einer Trittschallbettung auf Karosserieblech geklebt und das Blech an Trassenstreifen befestigt. Die effektive Höhe von Unterkante Blech bis Oberkante Schiene reduziert sich so auf etwa 8,7 mm. Damit wird die Wendelhöhe für Dampf/Dieselloks 8,37 cm, für E-Loks 9,37 cm. Damit ergeben sich folgende Steigungen:

 

 

K-Gleis

Radius

Durchmesser

Umfang

Lok-Art

Höhe

Prozent

 

Industriegleis

29,54 cm

59,08 cm

186 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

8,37 cm

9,37 cm

4, 50 %

5,03 %

 

Normalkreis I

36,00 cm

72,00 cm

226 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

8,37 cm

9,37 cm

3,70 %

4,15 %

 

Normalkreis II

42,46 cm

84,92 cm

267 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

8,37 cm

9,37 cm

3,14 %

3,51 %

 

Großkreis I

55,39 cm

110,78 cm

348 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

8,37 cm

9,37 cm

2,41 %

2,69 %

 

Großkreis II

61,85 cm

123,70 cm

389 cm

Dampf/Diesel

E-Lok

8,37 cm

9,37 cm

2,15 %

2,41 %

 

 

Bisher nie erwähnt:
Die Verwindung des Gleises und des Trassenbrettes

Um das zu verstehen, betrachten wir zunächst einen 90°-Bogen auf einer waagerechten Fläche.

Beide Enden des Bogens liegen waagerecht.

 

Nun kippen wir die Platte, der Anschaulichkeit wegen um 15°.

Das linke Ende des Gleises liegt quer zur Gleisrichtung waagerecht, in Gleisrichtung steigend um 15°.

Das rechte Ende des Gleises ist quer zur Gleisrichtung um 15° gekippt, in Gleisrichtung ist es waagerecht.

Es ist also notwendig, das Gleis und das Trassenbrett(!) zu verwinden, zu verdrehen!

(SCARM zeigt diese Verwindung tatsächlich…)

Je steiler die Strecke ist, umso stärker muss die Verwindung sein. Die Außenschiene muss nach unten gezwungen werden.

Ein steifes Gleis mit Bettung wehrt sich dagegen. Es kann schwierig sein, es auf dem Trassenbrett zu halten. Schrauben will man nicht wegen der Schallbrücken. Ein elastischer Kleber kann sich mit der Zeit lösen. Das Trittschallmaterial ist für solche Zugspannungen nicht gemacht.

Ein Kunststoffgleis kann man vielleicht mit Wärme in eine dauerhafte Verwindung bringen. Bei Metallgleis ist das wohl leichter. Mit Flexgleis dürfte es am einfachsten gehen. Auch hier ist das K-Gleis die richtige Wahl.

 

Ebenso wehrt sich ein dickes Trassenbrett gegen die Verwindung. Hier ist also eine reduzierte Dicke angesagt. Eventuell – wenn man es beherrscht – könnte man die Trassenbretter mit Feuchtigkeit, Dampf dauerhaft formen. Jedenfalls muss die Befestigung, die Einspannung der Trassenbretter sehr stabil sein.

Das wirkt sich auf die Konstruktion der Trassenbretter aus.

Alle handelsüblichen Wendel-Bausätze sind als bogenförmige Stücke aus der Platte geschnitten. Das produziert viel Abfall, ist daher teuer. Aber nur, wenn das Trassenbrett an jeder Stelle den gleichen Querschnitt hat, lässt sich eine gleichmäßige Verwindung erzielen.

Wichtig dabei ist, dass das Material keine bevorzugte Faserrichtung hat, also sich in jeder Richtung in gleicher Weise biegen lässt. Daher ist Kunststoff vorteilhaft.

Der sparsame Selbstbauer könnte auf die Idee kommen, seine Trassenbretter auf diese materialsparende Weise zu schneiden:

Hier ist der Querschnitt der Trassenbretter ungleichmäßig, die Verwindung daher auch. Keine gute Idee.

 

 

Warum die Rampenenden "ausrunden"?

Wenn die Aufwärts-Schräge abrupt beginnt, hebt die erste Achse die ganze Lok vorn an, so dass die Antriebsachsen und der Schleifer weniger oder keine Gleisberührung mehr haben - die Lok bleibt stehen.

Die Zunahme (und später auch die Abnahme) der Steigung muss so gering bleiben, dass über jedem Knick die satte Auflage der Räder erhalten bleibt.

 

Ich habe einen Versuch gemacht mit verschiedenen Dampfloks:

Drei gerade M-Gleisstücke 5106.

Das erste waagerecht, das zweite am Ende auf ein paar mm angehoben, das dritte wieder waagerecht.

Bei 4 mm hoch schleudert die BR38 beim unteren Übergang von Rampe zu waagerecht. Das Vorläufer-Drehgestell hebt die Lok an und die Kuppelräder verlieren die Haftung.

Bei 3 mm bleibt die Haftung.

Es war die BR38 am empfindlichsten.

 

Fazit:

Der Übergang von waagerecht = 1/∞ = 0% zu Rampe 3/180 = 1,7% ist die Grenze für den Knick im Übergang von Gleisstück zu Gleisstück.

Abwärts, wenn der Zug nachschiebt, dürfte das gehen.

Aufwärts würde ich 2 mm Zunahme der Neigung von Gleisstück zu Gleisstück empfehlen.

Also sieht der Beginn einer 3,3-prozentigen Steigung so aus (siehe Zeichnung unten):

1. waagerecht 0%

2. Neigung 1,1% = 2mm auf 180mm, also Steigung von 0 auf 2mm

3. Neigung 2,2% = 4mm auf 180mm, also Steigung von 2 auf 6mm

4. Neigung 3,3% = 6mm auf 180mm, also Steigung von 6 auf 12mm

Lok und Wagen auf der Steigung

Die Lok zieht mehr,

o                   wenn die Haftreifen weich und griffig sind, also vorhanden und nicht allzu alt. (Haftreifen Märklin-Nr. 7151, 7152, 7153, 7154)

o                   wenn sie schwer ist. Alte Ganz-Metall-Lok sind im Vorteil.

o                   wenn bei Dampfloks alle Kuppelachsen über Zahnräder angetrieben sind.
Das ist bei alten Märklin-Dampfloks normal, bei den neuen ist oft nur eine Kuppelachse vom Motor angetrieben und die anderen Kuppelachsen durch die Kuppelstangen, was zu Widerständen führt.

Definition: Kuppelachsen und Kuppelstangen

Bei meinen Dampfloks hat fast immer die letzte angetriebene Achse 2 Haftreifen.

Ausnahmen:

nur 1 Haftreifen: BR 75 und "Percy",

2 Haftreifen auf der ersten(!) Kuppelachse: BR 38,

2 Haftreifen auf der mittleren Achse: "Thomas"

4 Haftreifen, auf der 3. und 5. Kuppelachse: BR 50 und 52.

Dieselloks und E-Loks mit Drehgestellen haben 4 Haftreifen auf den angetriebenen Achsen, auch die 6achsigen. Die kleinen Loks haben 2 Haftreifen auf der hintersten Achse.

 

Ein Wagen leistet mehr Widerstand,

o                   wenn er schwer ist.

o                   wenn die Achslager verschmutzt sind und schlecht geschmiert.

o                   wenn die Räder verschmutzt sind.

o                   in Kurven.
Auf der Gerade rollen die Räder sehr leicht.
In der Kurve reiben die Spurkränze an den Schienen.

o                   wenn er einen Schleifer hat.

 

 

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