Persoonlijke instellingen

Hellingen/Klimspiralen

Uit BeneluxSpoor.net - Encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu
Vorige | Volgende

Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteurs: Hans van de Burgt en Ronald Koerts


Inleiding

Bij het maken van een ontwerp voor een modelbaan ontkomt u bijna niet aan hellingen. De ruimte voor de modelbaan is meestal zo beperkt dat u er niet aan ontkomt om op één-of-andere manier hellingen in het plan te verwerken. Het aanleggen van hellingen en klimspiralen op een modelspoorbaan wordt doorgaans als moeilijk ervaren. Wanneer u een aantal zaken in de gaten houdt, dan kunt u probleemloos hellingen in de modelbaan opnemen. Het bouwen van hellingen is niet moeilijk.

E0405-05.JPG
Afbeelding: 01
OberweissBacher Berg und Schwarzatahlbahn
Foto gemaakt door: Ronald Koerts

Waar komt u hellingen tegen?

Hellingen komt u overal tegen. Naast hoogteverschillen in het landschap, zoals op- en nabij de Veluwe en in het Limburgse landschap, komen ze ook voor bij:

  • Bruggen.
  • Tunnels.
  • Viaducten.
  • Fly-overs.
  • Dive-unders.

Hellingen bij het grootbedrijf

In het grootbedrijf zijn verschillende richtlijnen voor hellingen. Er zitten verschillen in spoorlijnen die zonder hulpmiddelen de helling nemen en spoorlijnen met gebruikmaking van hulpmiddelen. Hulpmiddelen kunnen bestaan uit kabels en tandradheugels in het midden van de rails. Bij hellingen, die zonder hulpmiddelen genomen, worden spreekt men over 'adhesie'.

Adhesie

Het maximale hellingspercentage wat toegepast wordt in Nederland is 6%, dat wil zeggen dat op iedere 100 meter de spoorbaan zes meter stijgt. Dit percentage geldt alleen voor rechte baanvakken. In bogen dient het percentage lager te zijn. Het hellingspercentage hangt ook af van het gebruik van de spoorlijn. Er zijn verschillende richtlijnen voor hoofdlijnen, zijlijnen, hogesnelheidslijnen en goederenlijnen. In het buitenland worden ongeveer dezelfde percentages aangehouden en deze zijn. net als in Nederland. afhankelijk van de functie van spoorlijn. In Duitsland worden de steilste baanspoorlijnen c.q. baanvakken 'Steilstrecken' genoemd.

Opdruklocomotieven

Sommige hellingen werden soms toch nog te steil aangelegd, waardoor treinen niet zonder hulp de helling op kwamen. Daarvoor werd dan achter de trein een extra locomotief geplaatst. Deze drukte de trein op, waardoor deze zonder verdere moeite de helling kon nemen. In Nederland gebeurt dat eigenlijk nergens meer, maar in het buitenland is het een normale gang van zaken. Onder andere op de hellingen bij de stad Luik in België of op een aantal trajecten in Zwitserland en Oostenrijk.

Hulpmiddelmiddelen

Grotere hellingspercentages kunnen niet overwonnen worden met 'normale' adhesielocomotieven. Met hulpmiddelen kan de helling wel overwonnen worden. Dit doet men bijvoorbeeld met een tandheugel (ook wel tandrad genoemd) of kabel. Bij een tandradbaan heeft de trein onder één of meerdere assen een tandwiel meelopen, dat in een tandheugel tussen de sporen grijpt. Hierdoor kunnen zeer grote hellingen overwonnen worden. Bij toepassing van een kabel zit de trein vast aan een kabel, die de trein omhoog trekt. Meestal gaat tegelijkertijd ook een trein naar beneden.

Aangegeven hellingspercentage

Het hellingspercentage wordt op verschillende manieren aangegeven:

Aanduiding Dit spreekt u uit als Uitleg
Helling 1:XX 'Helling van één op XX'. De XX staat voor de hoogte. Bijvoorbeeld: helling 1:10 betekent dat de spoorbaan iedere 100 meter, 10 meter stijgt. Deze notatie wordt veel gebruikt bij de infrastructuur.
Helling XX% 'Helling van XX procent'. Bijvoorbeeld: helling van 3% betekent dat de spoorbaan iedere 100 meter, drie meter stijgt.
Helling XX‰ 'Helling van XX promille'. Bijvoorbeeld: helling van 25‰ betekent dat de spoorbaan iedere 1000 meter, 25 meter stijgt. Deze notatie wordt bij de spoorwegen het meeste gebruikt.
Tabel: 01
Tabel gemaakt door: Fred Eikelboom

Hellingen bij modelspoor

E0405-06.JPG E0405-07.JPG E04.05.03-04.JPG
Afbeelding: 02 Afbeelding: 03 Afbeelding: 04
Helling in aanbouw Helling met klimspiraal Compleet traject met tandheugel
Foto gemaakt door: Ronald Koerts Foto gemaakt door: Ronald Koerts Foto gemaakt door: Ronald Koerts

Hellingen in de modelbaan moeten voldoen aan dezelfde eisen als bij het grootbedrijf. Hellingen bij modelspoor zijn nodig om bijvoorbeeld een trein naar het schaduwstation te kunnen laten rijden. Een schaduwstation ligt meestal onder het zichtbare gedeelte van de modelbaan. Er zijn verschillende manieren om een helling te maken.

Het hellingspercentage mag niet te groot zijn, want anders komen de treinen niet omhoog. Eventueel kunt u nog hulpmiddelen als een tandheugel inzetten, om met bepaalde modellen steilere hellingen te kunnen nemen. Er zijn verschillende fabrikanten die tandradsystemen in model leveren.

E0405-04.JPG
Afbeelding: 05
Overzicht hellingspercentages
Tekening gemaakt door: Ronald Koerts

Hellingspercentages modelspoor

Bijna alle huidige modeltreinen kunnen goed overweg met hellingen. Hellingen tot 5% moeten geen probleem zijn. Voor de levensduur van de motoren echter, is het niet aan te bevelen, deze zullen zeer zwaar belast worden door lange steile hellingen. Daarnaast is het afhankelijk van het feit of u met lange treinen of korte treinen rijdt. Hoe langer de trein, hoe minder steil de helling mag zijn. Het kan ook zijn dat een trein 'af fabriek' niet tegen een helling met een groter percentage dan bijvoorbeeld 3% kan opklimmen.

Gaat u steiler, dan moet u rekening houden met de volgende zaken:

  • Extra slijtage aan de treinen.
  • Extra onderhoud door slijtage.
  • Rijden met korte treinen.
Steile hellingen & tandrad

Wilt u echt steile hellingen toepassen, dan moet u uitwijken naar een tandradsysteem. Een tandradlocomotief kan hellingen tot 35% aan. In bogen mag het hellingpercentage meestal niet meer dan 25% zijn.

Er zijn een aantal fabrikanten die een tandradsysteem leveren. Voor schaal H0 is dat de Firma Fleischmann, voor schaal H0e en H0m onder andere de Firma Bemo, en voor de schaal N ook de Firma Fleischmann. In het artikel Fleischmann Tandradsysteem zie: 'Meer informatie' wordt uitgelegd hoe u een tandradtraject in de modelbaan kunt opnemen.

Ook bij het tandradsysteem geldt, dat er een topboog en een voetboog aan de helling moeten zitten, om de helling goed te kunnen laten nemen door de locomotief en de rijtuigen/wagens.

Rechte hellingen

De algemene regel is dan ook: hellingpercentage voor hellingen in modelbanen moet niet boven de 3% uitkomen. Dat betekent een stijging van 3 cm per meter. Dit is de regel voor rechte hellingen.

Stelregel: Maximale hellingspercentage voor modelspoor: 3% of 3 cm hoogteverschil per meter.
Bogen in een helling

Een boog in een helling geeft een extra probleem. Door extra wrijving tussen de wielen en de spoorstaven is er meer weerstand, wat weer meer kracht kost om de trein naar boven te laten rijden. Daarom zou u in hellingen met bogen een kleiner hellingspercentage moeten kiezen, bijvoorbeeld maximaal 2%. Dat betekent dus een stijging van 2 cm per meter. Bij geen gebruik maken van zeer lange treinen, of wanneer de boog niet te krap is, kunt u de normale stijging van 3% aanhouden.

Hoe lang moet een helling zijn?

Dit is afhankelijk van twee dingen, de te overbruggen hoogte en het maximale hellingspercentage van 3%. Wanneer deze twee gegevens bekend zijn kunt u de lengte van de helling uitrekenen. Denk bij het bepalen van de hoogte ook aan een eventuele bovenleiding, de dikte van de onderbouw (plaat), de dikte van de opbouw van de isolatie en dergelijke. Bij een hoogteverschil van negen cm hebt u dan minimaal drie meter rijlengte nodig.

Om het gemakkelijker te maken geven we hier een tabel:

Stijging. Lengte.
6 cm. 2,00 meter.
8 cm. 2,66 meter.
10 cm. 3,30 meter.
12 cm. 4,00 meter.
14 cm. 4,66 meter.
16 cm. 5,33 meter.
Tabel: 02
Tabel gemaakt door: Fred Eikelboom

Sporen over elkaar heen

E0405-01.JPG E0405-02.JPG
Afbeelding: 06 Afbeelding: 07
Minimaal hoogteverschil schaal H0 Minimaal hoogteverschil schaal N
Tekening gemaakt door: Ronald Koerts Tekening gemaakt door: Ronald Koerts

U wilt met een viaduct of een brug twee sporen laten kruisen. De trein op het onderste niveau moet er nog wel vrij onderdoor kunnen. U dient dus rekening te houden met een aantal zaken:

  • De schaal.
  • De dikte van de rails met bedding.
  • De dikte van de bodemplaat op het tweede niveau.
  • Het eventueel aanbrengen van bovenleiding.
Minimale hoogte

Rekening houdende met bovenstaande, komt u toch al snel op een minimale hoogte uit. De minimale hoogte voor schaal H0 is 75 mm voor gedeeltes zonder bovenleiding. Voor schaal N geldt minimaal 45 mm.

Stijgen en dalen tegelijk

Wanneer de sporen over elkaar heen lopen, heeft u dus een minimale hoogte nodig. De helling heeft daardoor een lengte van twee tot drie meter. U kunt deze lengte beperken door de twee sporen tegelijkertijd te laten stijgen en dalen. Dan hebt u in theorie de helft van de lengte van de helling nodig. Zie daarvoor ook het onderstaande voorbeeld voor de schaal H0.

E0405-03.JPG E0405-08.JPG
Afbeelding: 08 Afbeelding: 09
H0: Sporen over elkaar heen H0: Sporen over elkaar heen in een 'acht'
Tekening gemaakt door: Ronald Koerts Tekening gemaakt door: Ronald Koerts

Klimspiraal of helix

Met een klimspiraal kunt u een boel ruimte winnen. Een klimspiraal wordt ook wel een Helix genoemd. Dit is de Duitse benaming. Met een klimspiraal comprimeert u de helling tot niet meer dan de oppervlakte van een cirkel. Daardoor kunt u op een kleine ruimte veel hoogteverschil overwinnen. Hoogteverschillen tot 30 — 40 cm zijn geen uitzonderingen.
De diameter van de cirkel is afhankelijk van de hoogteverschillen tussen de niveaus en het hellingspercentage. Een minimale straal is toch wel 420 mm (diameter 840 mm), omdat deze straal voor veel locomotieven en rijtuigen de minimaal benodigde straal is. Het slimste is om de stijgende treinen de binnenboog te laten nemen en de dalende treinen de buitenboog.

Berekeningen

Op internet staan een aantal hulpmiddelen, die kunnen helpen met het berekenen van de afmetingen van een klimspiraal. De bekendste is de Excelsheet van Rainer Lüssi. Met zijn Excelsheet is een mooie klimspiraal te berekenen. Wij hebben deze Excelsheet vertaald naar het Nederlands en deze sheet is hier te downloaden (zie: 'Meer informatie' hieronder).

Begin- en einde van de helling

Helling024iw.jpg
Afbeelding: 10
Te scherpe hellinghoek
Foto gemaakt door: Nedrail1435

De helling moet vloeiend verlopen, anders zullen uw locomotieven blijven steken. Vooral bij langere stoomlocomotieven moet u er op letten dat er geen scherpe knikken bij het begin- of einde van de hellingen voorkomen, want anders worden de middelste wielen van de loc opgetild, verliezen ze het contact met de rails en ontsporen, of krijgen geen spanning meer toegevoerd en dan blijft de loc staan. Naast het stil gaan staan van de locomotief, kan het gebeuren dat één of meer rijtuigen of wagens ontkoppelen. Zie: figuur A en B hiernaast.

Een vloeiende overgang maken, gaat het gemakkelijkst, door in de bodemplaat een deel los te zagen, en deze als een flap omhoog te buigen. Daardoor verkrijgt u een natuurlijke boog in het plaatmateriaal. Dit werkt alleen bij dunne bodemplaten. De straal die met het omhoog buigen bereikt wordt, is goed genoeg om het ontsporen en het ontkoppelen te voorkomen.

Hoe bouwt u een helling?

Voor het bouwen van een helling zijn er verschillende methodes.

  1. met schuim;
  2. met steunen;
  3. met draadeinden.
Met schuim

U kunt relatief eenvoudig met dak-isolatieplaten een helling fabriceren. U kunt daarvoor het materiaal Polystyreen Hardschuim HD300 gebruiken. Dit materiaal wordt ook wel 'Styrofoam', of 'blauwe Roofmate' genoemd. Het betreft een lichtblauw-gekleurd schuim met een vrij harde structuur, enigszins te vergelijken met Styropor (wit piepschuim), maar met een veel vastere structuur. Genoemd materiaal is verkrijgbaar via bouwmarkten of via bijvoorbeeld Harolds Grafik te Rotterdam.

De hellingen kunnen worden opgebouwd door genoemd materiaal op elkaar te stapelen (ook in de bogen). Polystyreen Hardschuim HD300 laat zich gemakkelijk versnijden met behulp van een Styrofoamsnijder of thermozaag.

Styroporschuim.jpg Styroporhelling.gif Thermozaag.jpg
Afbeelding: 11 Afbeelding: 12 Afbeelding: 13
Polystyreen Hardschuim HD300
DOW Chemical Company
Helling van Styropor-plaat
 
Harolds Thermozaag B
 
Foto gemaakt door: Styrocut – Düsseldorf (D) Tekening gemaakt door: Hans van de Burgt Foto gemaakt door: Mieke de Boer
Met steunen

Een bekende methode is het op maat zagen van een aantal (houten) steunen. Deze zet u dan op de juiste plaats onder de onderbouw van de rails, om zo de hoogte in te gaan. Bij deze methode moeten de steunen zeer nauwkeurig op maat gezaagd worden. Daarnaast moeten deze ook zeer nauwkeurig op hun plek geplaatst worden.

Met draadeinden

Deze methode komt steeds meer in zwang. Met draadeinden wordt de helling op de juiste hoogte gebracht. De voordelen van deze methode zijn:

  • gemakkelijk te bouwen;
  • lichte constructie;
  • hoogtes gemakkelijk af te stellen.

Het principe is dat u de draadeinden in de onderbouw of een lager niveau plaatst. Deze bevestigt u met moeren aan de bodemplaat van het lagere niveau. U kunt dan de helling met platen opbouwen. Deze hoeven niet zo heel dik te zijn. De platen zet u ook weer vast met moeren of slagmoeren. Deze manier van bouwen wordt ook gebruikt bij het maken van een klimspiraal.

Het bouwen van een klimspiraal

Zoals eerder in dit artikel aangegeven, zijn klimspiralen ruimtebepaarders. Grote hoogteverschillen kunnen mooi overwonnen worden.

E040501-07.JPG E040501-08.JPG E040501-09.JPG
Afbeelding: 14 Afbeelding: 15 Afbeelding: 16
Opbouw spiraal Opbouw spiraal Opbouw spiraal: Spiraal gereed
Foto gemaakt door: Ronald Koerts Foto gemaakt door: Ronald Koerts Foto gemaakt door: Ronald Koerts
Zelfbouw of kant-en-klaar?

Er zijn Firma's die een kant-en-klaar systeem verkopen, waarbij u alleen maar de klimspiraal in elkaar hoeft te zetten. Deze oplossingen kunnen voor de niet handige modelbouwer een goede mogelijkheid zijn. Maar deze zijn meestal wel een stuk duurder dan zelfbouw.

Zelfbouw

Er zijn verschillende methodes om een klimspiraal te maken. Er zit vooral verschil in het ondersteunen van de rij-niveau's van de klimspiraal. Daarbij kunt u dit doen met gebruikmaking van hout of draadeinden. De methode met draadeinden is toch wel de gemakkelijkste.

Voor de rest zitten er verschillen in het gebruik van hout. U moet altijd de rij-niveaus van de spiraal uit platen of planken zagen. U kunt ze uit één stuk zagen of in gedeelten. De laatste methode kan een besparing van hout geven, maar het is iets meer werk.

Draadeindmethode

Dit is een methode die, net als bij hellingen, het rijniveau ondersteunt met moeren en doorgaande draadeinden. De voordelen van de draadeindmethode zijn:

  • lichte constructie;
  • gemakkelijk te bouwen;
  • hoogtes gemakkelijk af te stellen.
Berekeningen

Voor het berekenen van een klimspiraal hebt u een paar basisformules nodig. Zoals de standaardformule voor het bepalen van de lengte van een boog/cirkel en hoe u het hellingspercentage uitrekent. Rainer Lüssi heeft op zijn website een mooie Excelsheet staan, voor het berekenen van een klimspiraal. Wij hebben deze Excelsheet vertaald naar het Nederlands, en deze is hier te downloaden (zie: 'Meer informatie' hieronder).

Gegevens voor de berekeningen:

  • stralen, in millimeters, van de rails die u wilt gebruiken;
  • het totale hoogteverschil, in millimeters;
  • het hoogteverschil tussen de niveaus, in millimeters;
  • de Excelsheet van Rainer Lüssi of een afgeleide daarvan.

Benodigde materialen:

  • houten platen voor de rij-niveaus;
  • houtlijm;
  • draadeinden;
  • bij het draadeind passende moeren en plaatjes (ringen).

Welke maat draadeinden moet u nemen? Dat hangt een beetje van de hoogte af en hoe zwaar u het wil gaan maken. Hoe zwaarder het draadeind, hoe duurder deze is. Een draadeind M6 of M8 is al meer dan voldoende. Zelfs een draadeind M4 zou al voldoende moeten zijn, maar voor de stevigheid is minimaal M6 toch aan te bevelen.

Voorbeelden

In de artikelen Klimspiraal systeem Rainer Lussi en Klimspiraal Basis Plus Systeem (zie: 'Meer informatie') kunt u voorbeelden vinden van het bouwen van een klimspiraal. Het eerste artikel gaat over de methode van Rainer Lüssi en het tweede artikel over het kant-en-klaar systeem van de firma Modellplan. Daarnaast staat in het artikel Praktijkvoorbeeld klimspiraal een praktijkvoorbeeld van een zeer grote klimspiraal, zie 'Meer informatie'.



Downloads.png
Excel-bestand
Berekening spiraal

Hier kunt u de Excelsheet voor berekeningen volgens Rainer Lussi downloaden.


Meer informatie

Encyclopedie:
Beneluxspoor.net:
over een achthoekige klimspiraal.
Externe websites:
Klimspiralen.
Blauwschuim.
Klimspiralen.
Klimspiralen.
Methode voor het maken van klimspiralen.



Hoofdpagina  Categorie-index  Index  Menu
Vorige | Volgende
Contact met de redactie: Contact met de redactie 

Laatste wijziging: 5 okt 2017 16:39 (CEST)