Why do railroads have no cloverleaf interchanges?

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Do cloverleaf interchanges for railroad lines exist?

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I must admit that I do not know all railroad lines in the world, but I consider it highly unlikely that anywhere two railroad lines are connected by a cloverleaf. They do exist in games that need not be realistic in every aspect, but this page is not focussed on games or model railroads, so we will ignore this from now on. You might ask the railroad companies why, but at least it is highly plausible. First of all most connections between railroad lines happen in stations. This makes sense for allowing for passengers to change trains and for rearranging freight trains. But there are cases where two rail lines intersect without a major station. Examples that come to my mind are the lines from Darmstadt via Weinheim to Schwetzingen and the line from Mannheim to Heidelberg in Germany that intersect near Mannheim Friedrichsfeld. Or near Zürich were the lines from Wallisellen to Dübendorf and from Stettbach to Dietlikon intersect. The two main lines intersect using a bridge and then some of the connections are made possible using parially level crossings and partially bridges.

The first question is if bridges instead of level crossings are as important for rail as they are for roads. Because the signalling system provides exclusive use of a track to one train, even highspeed tracks may have grade crossings, as long as the switches are built in a way to allow high speed. This does not even slow down the high speed trains during normal operation. The highspeed train gets the track and all other trains have to wait. Schedules are usually made in a way that minimizes such waiting times, so they usually only occur to greater extent if some train is delayed. But if you look how railroad infrastructure has been built it will be obvious that bridges between different tracks are quite common, at least in busy sections of the network. Other than for road transport this is less an issue of speed and security and more an issue of capacity. The bridges allow for more simultaneous train moves and there are less situation in which one train blocks many tracks at the same time mostly near a station. This has been known in the 19th century and a typical construction for a station connecting two rail lines included a bridge for crossing over between the two lines coming from one end. Assuming lines coming from north, east, south and west and a station that is oriented from north west to south east, the lines from the north and the west enter on one side and those from the south and the east from the other side. With this bridge between the lines coming from north and from east the typical setup of trains going from north to south and from east to west allows all four directions to pass simultaneously if the lines are double track.

Typically level crossings are only avoided for combinations that are used frequently. Blocking some tracks by rare operations which might even happen during night times is not a priority.

But returning to the cloverleafs: They are not really grade separated and they would use tremendous amounts of space because of the minimal curve radius of railroad tracks.

Here is such a cloverleaf which has in a way level crossings („weaving“) in the red areas:
KnooppuntAalbeke
With low traffic densities and traffic consisting of small individual vehicles like bicycles, cars or trucks this works just fine. And a highway that seems to be filled with cars does not really have a very high traffic density because cars are so wasteful with space. As long as the traffic of two neighboring leaves combined is less than the capacity of one lane this can work. Otherwise even for highways other constructions that are really grade free and less space consuming, but more expensive to build seem to be more adequate. Some of them could actually work for railroads as well, because they widely avoid unnecessary curves.

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Very elegant because it can be built with two levels and is anyway fully grade free. But not good for railroad tracks because of the 270°-bows. This does not work very well either for more than one roadway per direction.

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This works for any number of tracks, road ways, bicycle ways, tram tracks, bus lanes and whatever combined by just adding more curves. But it needs four levels instead of two. The same principle works for combining n throroughfares meeting in one point using n levels for
n=3, 4, 5, 6,.... At some point these interchanges grow so high and the ramps for the height differences so long that it would no longer be possible to build this, even with a lot of money. It is very unusual to see such constructions for n>4.

Here are some more setups:
Knooppunt_klaverturbine

Knooppunt_sterturbine

Knooppunt_turbine

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Windmuehle.svg

There are much more possibilities. Hopefully we won’t end up with something like this:
strassen-chaos

It is absolutely possible to connect any number of throughfares with any number of tracks, roadways bicycle lanes, bus lanes etc. avoiding 270°-bows and using just two levels in a fully grade free way. The idea is very simple and I just describe it for tracks for the sake of simplicity: All tracks have only one direction. The lower level carries tracks running from north to south and vice versa in the vicinity of the interchange, possibly turning wherever they really go. The upper level has tracks running from east to west and vice versa. Each incoming track splits into two tracks. On of them continues to the other side and only takes incoming connections. This is a collector. The other one only branches into curves connecting to the other tracks, called distributor. All tracks cross the field, using some space between different tracks. Whenever a collector and a distributor cross, the appropriate connection is present. After having crossed the whole field, for example from south to north, a distributor splits into two distributors going east and west until the last collector has been met. This allows for all possible connections in a fully grade free way and with no capacity constraints other than those imposed by the tracks leading and from the interchange. It needs very much space. And it is a theoretical construction, because in practice it seems to be sufficient to offer the most important connection in a grade free way. Real railroad interchanges are relatively compact, but the station or the yard that happens to be located at the interchange can be huge.

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Die große Betriebsstörung

Man erlebt sie als Bahnfahrer sehr selten, diese große „Betriebsstörung“, außer dort, wo Eisenbahner exzessiv streiken. Aber wenn man etwa eine Million Kilometer mit der Bahn gefahren ist, dann kann schon mal die eine oder andere Sache vorgekommen sein. So sollte man sich nicht entmutigen lassen, da es doch relativ selten ist, aber es ist vielleicht gut zu wissen, wie so etwas dann läuft. Kleinere Störungen, die eine bestimmte, unter Umständen wichtige Strecke für ein paar Stunden oder gar Tage unbenutzbar machen, gibt es natürlich eher mal und auch das habe ich schon erlebt, aber auch eher selten. Häufiger noch hat man geplante Sperrungen von Strecken für Bauarbeiten, die man häufig versucht auf Nächte oder Wochenende oder zumindest nur einzelne Tage zu legen, aber da lässt sich die Planung natürlich besser in den Griff bekommen, weil das lange vorher bekannt ist und entsprechende Alternativrouten schon bei der Planung der Fahrt berücksichtigt werden können.

So eine richtig große Betriebsstörung sieht so aus, dass in einem größeren Gebiet die Züge komplett ausfallen. So etwas habe ich einmal in der Schweiz erlebt, als etwa 2006 der Strom ausfiel und die Züge in der ganzen Schweiz für ein paar Stunden nicht fuhren. Da ich an dem Tag ein Fahrrad mitgenommen hatte, konnte ich das für den Schienenersatzverkehr einsetzen, so dass mich diese Sache nur am Rande betraf und entsprechend weniger in Erinnerung geblieben ist. Am 9. Juni 2014 war dann der komplette oder fast komplette Bahnverkehr in Nordrhein-Westfalen betroffen, einem Bundesland das 2-3 mal so viele Einwohner wie die Schweiz hat, aber wegen des noch geringeren Anteils der Bahn am Verkehr vielleicht vergleichbar mit der kompletten Schweiz ist. Es gab ein sehr heftiges Gewitter und einzelne Regentropfen kamen sogar durch das Bahnhofsdach durch. Der Zug sollte etwa 10 min Verspätung haben aus denen dann 20 wurden. Das war alles nicht so tragisch. Ich wollte nach Duisburg fahren, von wo ich eine Reservierung für den Nachtzug nach Basel hatte. Dieser sollte um 22:57 fahren und ich wäre um 21:36 schon dort gewesen. Der Nachtzug hätte auch in Köln gehalten, aber erst um 23:45 und dann wäre die Reservierung möglicherweise verfallen und die Schlaf- oder Liegeplätze anderen Fahrgästen gegeben worden. Oder es wäre einfach nur die Zeit zum Schlafen zu kurz geworden. Nun wurde schon angesagt und angezeigt, dass der komplette Bahnverkehr in Nordrhein-Westfalen vorübergehend eingestellt sei. Blitze in die Stromversorgung, Überschwemmungen, umgefallene Bäume oder was auch immer, alles sehr seltene Ereignisse, traf nun auf einmal ein komplettes Bundesland oder doch einen großen Teil davon. Vielleicht sogar andere Bundesländer. Die Idee mit dem Umstieg in Duisburg in die Gegenrichtung wurde immer unrealistischer und so nahm ich Düsseldorf als Basis. Dort würde der Nachtzug, wenn er als einziger pünktlich verkehren würde, ca. um 23:20 abfahren und so müsste der Regionalzug um 22:50 dort sein. 30 min Umsteigezeit sind in so einer Situation das absolute Minimum, auf das man sich einlassen sollte, solange man es beeinflussen kann. Bei ca. 30 min Fahrzeit hätte der Zug also um 22:15 spätestens abfahren müssen. Was nicht passierte. So verließ ich den Zug und machte ich mich auf den Weg zu der langen Schlange am Informationsschalter, um die 90 min bis zur planmäßigen Abfahrt des Nachtzugs in Köln zu nutzen, um ein Verfallen der Reservierung zu verhindern. Es war zu erwarten, dass auch der Nachtzug 1-2 Stunden Verspätung bekommen würde, aber die Details mussten sich zeigen… Nach und nach zeichnete sich ab, dass diese vorübergehende Störung nicht so schnell enden sollte und ich erfuhr schon in der Schlange, dass der Nachtzug definitiv ausfallen sollte. Als ich dran kam, gab es einen Hotelgutschein für ein nahegelegenes Hotel und eine Zugverbindung für den nächsten Tag. Da ich ein Fahrrad mitgenommen hatte, war die erste Verbindung erst um 8:53 und eine Stunde langsamer als der ICE, und eigentlich sollte ich die am nächsten Morgen noch reservieren.

Grundsätzlich muss man feststellen, dass die Krisenbewältigung gut organisiert wurde. Sehr viele zusätzliche Eisenbahner wurden kurzfristig zur Arbeit geholt, um die tausenden gestrandeten Fahrgäste zu betreuen und deren Weiterreise oder Übernachtung zu organisieren. Hotelplätze wurde reserviert und abgesehen davon, dass das alles nicht schön ist, weil man Pläne für den Tag hat, die dann ins Wasser gefallen sind, funktionierte das einigermaßen gut und es waren gute Zimmer und Betten. Der Zug am nächsten Morgen hatte dann noch eine Stunde Verspätung, was damit zusammenhing, dass die Strecken nördlich von Köln noch beeinträchtigt waren. Statt in Zürich wendete der Zug in Basel Bad, was mehr Umsteigen erforderlich machte und so waren es am Ende 8 Stunden Verspätung gegenüber der geplanten Verbindung mit dem Nachtzug. Etwas mehr als die dänische Bahn 2013 geschafft hat, aber damals betraf es nur eine einzelne Reise die durch häufiges Umsteigen und verpasste Anschlüsse etwa 5 1/2 Stunden Verspätung hatte.

Was kann man machen? Oft ist es hilfreich, wenn man eine gewisse Kenntnis über die Strecken und den Zugverkehr darauf hat. Dann kann man sich besser eine Alternativverbindung vorstellen und danach fragen. In der Situation, wo tausende von Fahrgästen eine „Lösung“ brauchen, gelingt es den Eisenbahnern, die dort informieren nicht immer, die optimale Alternativverbindung vorzuschlagen, außer es ist ein sehr häufiger Fall, den sie schon kennen. Zum Beispiel wollte eine Reisende, die auch in der Schlange stand, nach Bad Bentheim, wobei der reguläre Weg über Münster führt, was aber wohl nicht ging. Über die Niederlande wäre eine Verbindung vielleicht möglich, wobei sich die Bahnen oft schwer tun, sich bei so etwas gegenseitig zu helfen.

Außerdem ist es für die Bahn noch eine Herausforderung, die Fahrgäste einigermaßen gleichmäßig auf solche Alternativverbindungen zu verteilen, damit nicht am Ende die Hälfte der Fahrgäste bei der optimalen Alternative auf dem Bahnsteig bleibt, weil in den Zug nicht mehr Leute reingequetscht werden können.

Grundsätzlich würde ich Euch bitten, der Versuchung zu widerstehen, die Wut oder den Ärger über die kaputten Reisepläne an den Eisenbahnern auszulassen, die dort arbeiten, denn die können meistens sehr wenig dafür und versuchen in der schwierigen Situation ihre Arbeit gut zu machen. Und ja, sie sind dabei dann auch manchmal gestresst…

Recht gut hat einmal eine junge Eisenbahnerin, vielleicht noch in der Lehre, die ganzen Manager und Möchtegern-Manager bei der Hannovermesse oder CeBIT in Hannover beruhigt. Ausgerechnet zu der Zeit hatte man versucht, das neue elektronische digitale Stellwerk in Hamburg-Altona einzuweihen und wegen eines Softwarefehlers machte das defensiv programmierte System das, was es dann machen soll, es verhinderte Zugfahrten, statt irgendwelche Fehlfahrten zu riskieren und schränkte dadurch die Kapazität in Hamburg, die sowieso eher knapp ist, noch weiter ein. Nun standen da alle, die meinten, ihre Zeit koste pro Sekunde recht viel, aber die für Informationen der Fahrgäste auf dem Bahnsteig tätige Eisenbahnerin ließ sich nicht einschüchtern, blieb freundlich und ruhig und letztlich regten sich dann auch alle wieder ab und kamen auch irgendwann etwas später als gewünscht nach Hause. Ein anderes Mal war sehr viel Schnee und die Fahrgäste im Zug regten sich über ca. 1-2 Stunden Verspätung auf, bis ihnen der Kondukteur sagte, dass die Autofahrer an dem Tag gar nicht ans Ziel kämen. Tatsächlich fehlten bei dem Treffen am Ziel der Reise alle, die mit dem Auto kommen wollten.

Solche Störungen sind immer ärgerlich und manchmal auch teuer, aber zum Glück sind sie sehr selten. Vielleicht geben sie bei allem negativem doch auch die Gelegenheit, andere Menschen kennenzulernen, die auch „gestrandet“ sind. Das ist vielleicht ein schlechter Trost, aber man sollte doch versuchen, die kleinen positiven Dinge, die es trotz allem immer wieder einmal gibt, noch wahrzunehmen.

Enttäuschend war, dass einige Tage danach Leute im Bahnhof im Zürich standen und den Fahrgästen sagten, dass der Nachtzug nach Amsterdam ausfalle. Angeblich war das Rollmaterial eingeschlossen zwischen gesperrten Streckenabschnitten. Aber man hat auch so viel Rollmaterial ausgemustert, um eine börsenfähige AG zu bauen, dass es nicht mehr möglich ist, Ersatzgarnituren für so einen Tag aufzubieten. Dass man einen gesperrten Abschnitt umfahren kann, ist zu offensichtlich um es zu verleugnen, ist doch das Bahnnetz zwischen Köln und Amsterdam sehr dicht und man kann über Belgien oder über eine längere Fahrt in den Niederlanden ausweichen, wenn alle parallelen Strecken in Nordrhein-Westfalen gesperrt sind.

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Olten

Olten ist so ein Ort, den in der Schweiz jeder kennt, auch wenn er nur etwa 17’000 Einwohner hat, was ja noch ginge, aber vor allem keine Kantonshauptstadt ist. Das ist Solothurn mit noch weniger Einwohnern, aber dafür dem passenderen Namen. Dass Olten nun zum Kanton Solothurn gehört, ist eigentlich nicht so wichtig, außer für die Schweizer, weil davon vieles abhängt, z.B. wie hoch die Steuern sind und wie die Schulen sind u.s.w. Und natürlich wie man sich fühlt. Die Ausländer, die in der Schweiz wohnen, finden meistens die Steuern in jedem Kanton niedrig genug, zumindest in den ersten Jahren…

Olten ist aber nicht für seine Kantonszugehörigkeit bekannt, sondern eher für seinen Bahnhof. Man muss sich etwa den Bremer Hauptbahnhof vorstellen, aber mit einem Gleis mehr. Oder eines weniger als im Kölner Hauptbahnhof. Oder zwei weniger als im Hamburger Hauptbahnhof, wenn man die S-Bahn-Gleise mitzählt. Man hat die Bahnstrecken zwischen den (für Schweizer Verhältnisse) bedeutenden Städten Zürich, Bern, Basel und Luzern so gebaut, dass sie sich alle in Olten trafen. Von den sechs Verbindungen zwischen diesen vier Städten verläuft nur Zürich – Luzern definitiv nicht über Olten. Zürich Basel hat zwei zeitlich etwa gleich lange Alternativen, von denen eine über Olten verläuft, aber wegen einer regulär benutzten Verbindungskurve wird der Bahnhof auch von diesen Zügen knapp vermieden. Ähnliches gilt für die Züge von Bern nach Luzern. Und für die Güterzüge von Basel nach Luzern und weiter über die Gotthardstrecke ins Tessin und nach Italien gibt es eine östlichere Alternativroute über Brugg und Rotkreuz. Und die ICs von Zürich nach Bern halten nur zu Randzeiten in Olten. Es gibt aber halbstündlich von Olten nach Zürich und nach Bern jeweils Züge, die ohne Halt die ganze Strecke fahren und Züge, die ein paar Halte haben. Sogar die alle zwei Stunden verkehrende ICE-Linie von Berlin nach Interlaken-Ost hält dort und ersetzt dann, wenn sie fährt, jeweils den IC von Basel nach Bern.

So werden recht viele Verbindungen, die durch die Gegend von Olten führen oder zumindest führen könnten, umsteigefrei angeboten. Trotzdem gibt es genug Verbindungen, für die sich ein Umsteigen in Olten anbietet und das führt dazu, dass dieser Bahnhof 80’000 Fahrgäste am Tag hat, was zwar nur 2/3 der Anzahl der Fahrgäste des Bremer Hauptbahnhofs ist, der das auch noch mit einem Gleis weniger schafft, wo aber dafür zumindest alle Reisezüge auch halten. Und es sind mehr Fahrgäste als in den Hauptbahnhöfen von Kiel und Lübeck zusammen. Mit über 1000 Zügen pro Tag ist das die Nummer zwei nach Zürich in der Schweiz, wobei auch die durchfahrenden Reise- und Güterzüge mitgezählt werden.

Die Bahnstrecken sind zur Zeit eine zweigleisige nach Luzern, zwei zweigleisige nach Bern, eine weitgehend viergleisige in Richtung Zürich, die aber gerade östlich von Olten noch einen zweigleisigen Engpass aufweist, dessen Beseitigung gewünscht wird. In Richtung Basel gibt es zwei Bahnstrecken, eine führt durch einen längeren Tunnel unter dem Jura hindurch, die andere überwindet mehr Höhenunterschied und dient dem Regionalverkehr und als Ausweichstrecke. Nach Solothurn, Biel und Neuenburg gibt es eine weitgehend zweigleisige Strecke, wobei als Alternative ein Teilstück der Neubaustrecke in Richtung Bern und dann eine kurze Verbindungsstrecke genutzt werden kann. Eine Verbindungskurve führt von Basel kommend an Olten vorbei in Richtung Zürich. Etwas weiträumiger in der Nähe von Olten gibt es auch eine Verbindungskurve von Bern in Richtung Luzern und noch etwas weiter weg gibt es von der aus Luzern kommenden Strecke eine Abzweigung mit einer eingleisigen Strecke nach Lenzburg, die etwa parallel zu der Strecke Olten – Zürich läuft, mit deren einem Zweig sie sich in Lenzburg vereinigt, während der andere etwas nördlicher über Brugg und Baden einen kleinen Umweg macht.

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