Steigung bauen: Alles, was du wissen musst!

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Konzept & Idee:

Gleisplan KATO Spur N

Der Bau:

Modellbahnanlage KATO

Details & weitere Fotos:

Die Kurvenüberhöhung

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Fabrik Spur N

Steigung

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Rauf kommen sie alle

Üblicherweise habe ich ja eine gesunde Abneigung gegen Steigungen auf der Modellbahnanlage. Aber nutzt ja nix. Die Überwerfungsbauwerke dieses KATO Spur N Gleisplans verlangten ihren Tribut. Denn keine Überführung ohne Steigungsstrecke.

Aber dafür gibts als Belohnung DAS:

Spektakulär: 44er nähert sich den Überwerfungsbauwerken. Vorher musste sie freilich die Steigung meistern

Ich habe mich also mit dem Thema eingehender beschäftigt. Und Spoileralarm: Auch lange Züge schnurren hier zufrieden die Steigung hoch. Wie und warum, das erfährst du hier.

Was ist überhaupt eine Steigung?

Du findest diese Frage banal? Von wegen. Was da gelegentlich in Foren oder Socials so herumpräsentiert wird, da fragt man sich schon, ob da manche nicht ein bisschen arg schräg drauf sind …

Eine Rampe ist eine schiefe Ebene. Fährt der Zug rauf, ist es eine Steigung. Fährt der Zug runter, ist es ein Gefälle. Die Strecke bewältigt also eine Höhendifferenz. Womit die erste Variable definiert ist.

Die zweite Variable ist dann die Länge der Strecke, welche diesen Höhenunterschied überwindet.

Aus modellbahnerischer Sicht wichtig ist allerdings nur die Steigung. Denn ist die Steigungsstrecke zu steil, drehen die Räder der Lok durch. Im Experten-Sprech: Es gibt ein Traktionsproblem. Oder anders: Runter kommen sie alle.

Steigung berechnen

Angaben zur Steigung erfolgen in %. So bedeuten z.B. 5 % Steigung, dass eine Strecke auf einer Länge von 100 Metern einen Höhenunterschied von 5 Metern überwindet. Beim Vorbild, der echten Eisenbahn, erfolgt die Angabe auch in Promille (= ‰). Das entspräche dann 50 Promille.

Natürlich lässt sich das beliebig skalieren. Bewältigt also eine Strecke auf einer Länge von 100 km eine Höhe von 5 km, dann ergibt das denselben Steigungswert von 5 %. Genauso wie ein Höhenunterschied von 4 cm auf 80 cm Strecke ebenfalls eine 5 % Steigung darstellt.

Bewältigen aber 60 cm Strecke eine Höhendifferenz von 12 cm, dann haben wir 20 % Steigung.

Alles klar? Hier die Formel:

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Berechnung Steigung (Formel)

Steigung ermitteln:
Steigung % = (Höhenunterschied cm : Streckenlänge cm) x 100
Steigung ‰ = (Höhenunterschied cm : Streckenlänge cm) x 1000

Streckenlänge ermitteln:
Streckenlänge cm = (Höhenunterschied cm x 100) : Steigung %
Streckenlänge cm = (Höhenunterschied cm x 1000) : Steigung ‰

Die Formel zeigt: Willst du die Steigung verringern, dann musst du entweder den Höhenunterschied verringern oder die Steigungsstrecke verlängern. Oder beides zusammen.

Es soll sogar Modellbahn-Tüftler geben, die am Anfang die Steigung einen Tick steiler bauen als beim Rest der Rampe. Argument: Wenn sich die gezogenen hinteren Waggons zum Teil noch in der Ebene befinden, dann sei die Anhängelast leichter. Nun ja. Also DAS mathematisch zu berechnen, dazu fehlt mir der Grips.

Und wie ermittle ich die Steigung bei einer bestehenden kurvigen Strecke? Schnur nehmen, in die Mitte der Gleise legen und dann vom Anfang bis zum Ende die Länge der Steigungsstrecke messen. Ist die Gesamtlänge der Auffahrrampe ermittelt, misst du noch die Höhendifferenz. Dann obige Steigungs-Formel anwenden. Für einen groben Schnellcheck eine brauchbare Methode.

Wie viel Steigung auf der Modellbahn? (Maximalwerte)

Die schlechte Nachricht: Es gibt nicht DEN Grenzwert.
Die gute Nachricht: Es gibt nicht DEN Grenzwert.
Denn wieviel Steigung ein Zug packt, hängt von vielen Faktoren ab:

Zugkraft der Lok. Die wiederum wird bedingt durch das Gewicht der Lok, Art & Anzahl der Antriebsräder, Anzahl & Zustand der Haftreifen und Art des Motors
Anhängelast. Die wiederum wird bedingt durch die Anzahl der Waggons, Gewicht der Waggons, Anzahl der Waggonachsen und deren Rollverhalten (leichtgängig? schwergängig?)
Trassenführung
Zustand der Gleise
Und ganz Ausgebuffte fahren ihre Steilstrecke eh mit Doppeltraktion (= zwei Loks)

Modellbahn Steigung Tabelle (Faustformel)

Ich will daher nicht von Maximalsteigungen reden, sondern lieber davon, was auf einer Modellbahnanlage als Gesamtkonzept "funktioniert". So können auf einer Kleinanlage, wo eh nur kurze Züge mit 3-4 leichten zweiachsigen Waggons rumkurven, auch 5 % Steigung funktionieren.

Wer dagegen auf lange Züge steht, der sollte eine 2,5 % Steigung nicht überschreiten.

Und selbst das ist kein Gesetz. Auch Großanlagen mit langen Zügen können krasse Steilstrecken haben. Dann ist das halt eine Nebenstrecke, wo nur eine kleine Bimmelbahn verkehrt. Oder gar eine pittoreske Zahnradbahn.

Durchfahrtshöhen Spur N

Die Höhendifferenz ist eine Variable, die du beeinflussen kannst. Aber nur innerhalb gewisser Grenzen. Denn Brücken, Überwerfungsbauwerke oder allgemein sich kreuzende Bahntrassen brauchen eine Mindest-Durchfahrtshöhe. Der Zug muss ja drunter passen. Grobe Mindestwerte für Spur N sind:

netto 5 cm mit Oberleitungsbetrieb
netto 4 cm ohne Oberleitungsbetrieb

Je nach Höhe des Gleiskörpers oder der Oberleitungsmasten auch mehr. Das gilt insbesondere für Quertragwerke von Oberleitungen. Im Zweifel Lok aufs Gleis, Pantografen raus und messen.

Vorsicht: Hier lauert ein Messfehler!

Was bei Steigungsberechnungen gern vergessen wird: Das obere Trassenbrett. Dieser Wert muss gegebenenfalls zur Netto-Durchfahrtshöhe addiert werden.

Angenommen, die Stärke des oberen kreuzenden Trassenbretts beträgt 8 mm, dann ergeben sich für Spur N folgende Brutto-Werte, die eine Steigung mindestens überwinden muss:

brutto 5,8 cm mit Oberleitung (= 5 cm netto Durchfahrt + 8 mm oberes Trassenbrett)
brutto 4,8 cm ohne Oberleitung (= 4 cm netto Durchfahrt + 8 mm oberes Trassenbrett)

Möchtest du also eine Höhendifferenz von 5,8 cm mit 2,5 % Steigung überwinden, dann muss nach obiger Formel die Steigungsstrecke 232 cm lang sein. Das ist nicht gerade wenig.

Bau-Methoden im Vergleich

Es gibt prinzipiell 5 Steigungsbauweisen, wie du deine Züge in luftige Höhen bringen kannst:

Maßgeschneiderte Trassenbretter: Gemäß dem Gleisverlauf wird eine Trasse ausgesägt. Diese wird dann auf Stützen montiert (bei der klassischen Eisenbahnplatte). Auf die Trasse werden dann die eigentlichen Gleise verlegt. Tipp: Mit M 8 Gewindestangen, Unterlegscheiben, Muttern und Kontermuttern kannst du die Steigung millimetergenau justieren. Diese Bauweise habe ich mal hier bei dieser Eisenbahnplatte angewendet. Fortgeschrittene Modellbahner mit Spantenbauweise montieren die Gleistrassen entsprechend auf die Spanten. Vorteil: Das Trassenbrett folgt individuell dem Gleisverlauf, somit ideal für sichtbare Steigungsstrecken.
Gleiswendel: Gelegentlich auch Helix genannt. Hier schraubt sich der Zug auf 360° Wendeln in die Höhe. Eigenbau erfordert handwerkliches Geschick, es gibt aber auch Bausätze im Handel. Vorteil: Die Anzahl der 360° Gleiswendel ist theoretisch unbegrenzt, da sind auch große Höhen machbar.
Fertige Rampen: Auffahrten aus schaumstoffähnlichem Material. Die werden einfach hingestellt. Schnell und simpel, für Spielbahnen oder temporäre Modelleisenbahnanlagen.
Herstellerspezifische Systeme (Oberbau): Manche Modellbahn-Hersteller wie Faller oder KATO bieten kombinierte Brücken- und Auffahrtsysteme an. Es handelt sich dabei um gestaltete Auffahrtsrampen, bestehend aus Pfeilern und Fahrbahnträgern. Als bahntechnische Bauten bleiben diese dann sichtbar. Vorteil: Passt im Look & Feel zu den Brücken. Optik? Wem's gefällt.
Herstellerspezifische Systeme (Unterbau): Nur der Vollständigkeit halber sollen auch standardisierten Trassenunterbau-Konzepte genannt werden wie etwa die "Easy-Track" Bausätze von NOCH, denn die Gleispläne sind hier fix vorgegeben. Beispiel: >> Bausatz Mittelberg hier bei Amazon ansehen * (* = Werbelink)

Ausrundung

So nennt man den allmählichen Übergang von der Ebene in die Schräge. Der sollte sanft erfolgen:

Modellbahn Steigungsbau: Ausrundung der Rampe

Warum? Knicks können Entgleisungen oder Entkupplungen produzieren.

Mein Tipp: Steigungstrassen aus 3 mm Hartschaum

Wie bitte? Das soll gehen? Üblich als Trasse ist ja Pappelholz mit einer Stärke von 6 oder 8 mm. Ich habe mich aber für 3 mm Hartschaum entschieden, auch PVC oder Forex genannt. Die passend zugeschnittenen Trassen einfach auf Klötzchen gelegt, fertig:

Vogelwilde Konstruktion. Sieht aber keiner, die Gleisrampe steht später hinter der Kulisse.

Warum Hartschaum? Weil …

… bei Steigungen jeder Millimeter Höhe zählt. Bei nur 3 mm Trassenstärke freut sich die Brutto-Steigungshöhe
… 3 mm Hartschaum gegenüber Feuchtigkeit oder Raumklima formstabiler ist wie Holz in dieser Stärke
… das Schneiden mit Cutter angenehm, schnell und sauber ist
… Hartschaum sich gut bohren, schleifen, schnitzen, ritzen und streichen lässt
… ich sowieso was brauchte auch für die Straßensteigungen
… der biegsame Hartschaum eine schöne Ausrundung an den Enden der Rampen ergibt

Fazit: Funktioniert hier wunderbar! Modellbahn Leichtbau - so mag ich das.
Das KATO Spur N Gleis hat ja einen massiven Schotterbett-Unterbau. Sind genug Stützen da, dann biegt sich da auch nix durch:

Übrigens ist die komplette obere Etage dieser KATO Spur N Modellbahnanlage in dieser Leichtbauweise gebaut - nicht nur Steigungen. Und so gehören für mich Hartschaumplatten inzwischen zur unverzichtbaren Grundausstattung bei der Modellbahnerei. Da lassen sich sogar Mauerfugen reinritzen.

Willst du auch? Kriegst du!

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Allgemeine Tipps zum Steigungsbau

Wenn möglich, vermeide Weichen und Kreuzungen in der Steigungsstrecke
Wenn möglich, lege Beginn & Ende der Rampe nicht in eine Kurve
Verstehe: Je enger die Kurve, desto höher Reibungswiderstand und Scherkräfte
Achte auf Zugänglichkeit: Steigungen sind immer kritisch
Geize mit jedem mm Höhenunterschied: Jeder Millimeter weniger Höhendifferenz reduziert entweder die Steigung in % oder verkürzt die Steigungsstrecke
Verwende bei Gleisen mit massivem Schotterbett-Unterbau wie Märklin (Spur H0), Fleischmann (Spur N und H0) oder KATO (Spur N) am Anfang und am Ende der Steigungsstrecke mehrere kurze Gleisstückchen statt ein langes Gleis. So können die Gleise aufgrund des leicht größeren Spiels in der Vertikalen der Ausrundung des Trassenbretts besser folgen
Planung der Steigung: Wenn möglich, dann lass bei zweigleisigen Kurvenstrecken mit Richtungsverkehr den Bergverkehr auf dem äußeren Radius fahren, den Talverkehr auf dem inneren Radius

Der "Absenk-Trick"

Du hast zu wenig Platz? Keine Sorge, alles wird gut:

Zu guter Letzt:

Steigung vermeiden?

Sind Auffahrten wirklich zwingend nötig? Es lohnt sich ernsthaft darüber nachzudenken. Denn Modellbahnanlagen mit reizvollen Höhenstaffelungen sind auch ohne sich kreuzende Bahntrassen möglich. Zum Beispiel kannst du eine Schlucht bauen, wo nur ein Bach drin ist. Dann reicht an dieser Stelle ein Geländeeinschnitt. Oder du baust eine Straßenbrücke, wo oben statt Züge eben Autos fahren. Im Menü Gleispläne findest du viele einfache Konzepte ohne Steigung.

Fun Facts: Bekannte Steilstrecken bei der Eisenbahn

Gotthard-Rampe (Schweiz): 2,6 % (= 26,0 ‰)
Semmeringbahn (Österreich): Bis zu 2,81 % (= 28,1 ‰)
Geislinger Steige (Baden-Württemberg): 2,25 % (= 22,5 ‰)
Höllental (Schwarzwald): Teils bis zu 5,7 % (= 57,14 ‰)
Steilste Eisenbahnstrecke der Welt (Adhäsion) ist die Pöstlingbergbahn (Österreich): Teils 11,6 %
Steilste Eisenbahnstrecke der Welt (Zahnradbahn) ist die Pilatusbahn (Schweiz): 48 %

Sagt alles die Wikipedia und ich habe keinen Grund das zu bezweifeln.

Modellbahn Steigung