Donnerstag 01. Juli 2021
Rangierspiel

Ein Rangierspiel ist die Simulation der Zusammenstellung eines Zuges nach bestimmten Vorgaben, die eine Aufgabenstellung definieren. Ziel des Spiels ist es im Allgemeinen, möglichst wenige Rangierfahrten für die Erfüllung der Aufgabe zu benötigen oder die Rangierspiel-Aufgabe in möglichst kurzer Zeit zu erfüllen.

Ein Rangierspiel (auch: Rangierrätsel, Zugrangierrätsel, Eisenbahn-Rangierrätsel, UK shunting puzzle, US switching puzzle) simuliert in spielerischer Form das Zusammenstellen eines Zuges für den Bahnbetrieb in Form einer nachfolgenden Zugfahrt. Das Verb "rangieren" leitet sich ursprünglich vom französischen Wort "ranger" ab, das soviel wie aufstellen, einreihen oder ordnen bedeutet.

Um ein solches "Ordnungsspiel" zu entwickeln, kann ein Rangierspiel sehr unterschiedlich realisiert sein. Es kann aus einem Gleisplan und unmotorisierten Waggons und Triebfahrzeugen bestehen, oder auch als Simulation per Computerprogramm angeboten werden. Es gibt Rangierspiele daher als Add-Ons unter anderem für die Eisenbahn-Simulationen Microsoft Train Simulator und Trainz, zudem auch in Form von Apps für die Mobilbetriebssysteme Android (Google) und iOS (Apple).

Besonders häufig wird eine Modelleisenbahn als Spielgerät bei Messen, Clubfeiern, Museen und Ausstellungen für ein Rangierspiel eingesetzt, wie beispielsweise das Rangierspiel im Verkehrshaus Luzern in der Schweiz.

 

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Gemeinsames Merkmal aller Rangierspiele ist es, dem Spieler eine bestimmte Aufgabe zu stellen, die es zu lösen gilt. Typische Aufgaben eines Rangierspiels sind unter anderem:

• Beispielsweise sollen die Waggons für einen neuen Güterzug von unterschiedlichen Gleisen zusammengestellt werden. Dabei ist die Reihenfolge vorgegeben um nachfolgende Rangiervorgänge (im gedachten oder tatsächlichen Zuglauf) zu vereinfachen.
• Es sollen bestimmte Waggons aus einem Zug herausmanövriert werden und an einen anderen Zug angehängt oder auf vorgegebene Gleise/Orte rangiert werden.
• Oft werden die Waggons eines Rangierspiels beschriftet und sollen dann in einer bestimmten Reihung gekuppelt werden, um beispielsweise einen Werbe- oder Firmen-Schriftzug zu bilden.
• Zerlegen eines Zuges, Platzieren von rollendem Material an bestimmte Orte, beispielsweise einem Ladegleis.
• Bestimmte Wagen als Kurswagen an das Ende eines Personenzuges ankoppeln.
• Es gibt auch Varianten, bei denen der Zug zusammengestellt werden muss und dann eine Ware von zu einem Zielbahnhof gefahren werden muss, währenddessen läuft eine Zeitmessung mit.
• In anderen Rangierspielen wird per Würfel entschieden, welche Waggonreihenfolge zu bilden ist, und auch hier gewinnt, wer die Aufgabe in der kürzesten Zeit löst.

 

Ankuppeln und Abkuppeln

Wird ein Rangierspiel mit einer Modelleisenbahn gespielt, sind die Kupplungen an den Fahrzeugen für das Spiel von großer Bedeutung. Einfach ist das automatische Ankuppeln, denn das beherrschen heute praktisch alle verbreiteten Modellbahn-Standardkupplungen über alle Nenngrößen hinweg.

Doch das Entkuppeln (Abkuppeln) spielt bei einem Rangierspiel eine genau so große Rolle. Um einen oder mehrere Waggons von einem Zug zu trennen, bieten die meisten Modellbahn-Systeme spezielle Entkupplungsgleise an. Diese Entkupplungsgleise können entweder elektrisch ferngesteuert sein oder die Entkupplungsfunktion wird manuell mechanisch ausgelöst.

Es kann damit aber nur an wenigen, bereits beim Gleisbau festliegenden Stellen entkuppelt werden. Insbesondere ist es nicht möglich, aus einem auf beliebigem Gleis stehenden Zug beliebig viele Waggons abzuziehen, ohne die stehenbleibenden Waggons zu bewegen.

Spezielle Modellbahn-Lokomotiven nach Vorbildern von Rangierloks werden schon seit vielen Jahrzehnten mit einer fernsteuerbaren Entkupplungsfunktion ab Werk ausgestattet.

Die digitalisierte Modelleisenbahn macht es heute einfacher, eine Entkupplungsfunktion zu realisieren. Wer den Aufwand nicht scheut, kann auf einer digitalen Modelleisenbahn alle Lokomotiven und Waggons mit einer digital gesteuerten Entkupplungseinrichtung ausrüsten.

Für die weitaus meisten Modellbahner dürfte aber, insbesondere für Rangierspiele, die immer noch vorbildgerechte manuelle Entkupplung vor Ort die einfachste Lösung sein.

Für viele Kupplungssysteme gibt es auch Entkupplungshilfen, mit denen man rein mechanisch und ohne ein spezielles Gleiselement die Kupplung öffnen kann. Das kann auch ein schmales Brettchen, ähnlich einem Eisstiel sein, das zur Entkupplung zwischen die Wagen geschoben wird.

Ab Nenngröße 0 (Null) trifft man auch Nachbildungen der Schraubenkupplung (gelegentlich sogar Bremsschläuche) an, die von Hand oder mit Pinzette ge- und entkuppelt werden.

Die Regeln und Vorgaben bei einem Rangierspiel

Rangierspiele bestehen in der Regel aus einem bestimmten Gleislayout, einer Reihe von Anfangsbedingungen (typischerweise der Startpunkt jedes Rollmaterials), einem definierten Ziel (der Endpunkt jedes Rollmaterials) und Regeln, die bei der Durchführung der Rangiervorgänge eingehalten werden müssen.

Häufig gibt es Einschränkungen, wie z.B. die minimale Anzahl von An- und Abkupplungen, die minimale Anzahl von Richtungsänderungen an der Kreuzung oder die Fertigstellung des Puzzles innerhalb eines bestimmten Zeitlimits.

Andere wichtige Faktoren können die Länge der Gleise sein, die die Anzahl der Fahrzeuge, die entlang der Gleise platziert werden können, begrenzen. Einige Rangierpuzzles erlauben es bestimmten Arten von rollendem Material, einen bestimmten Gleisabschnitt zu befahren, nicht aber anderen Arten von rollendem Material, z.B. darf eine Lokomotive eine niedrige Brücke nicht unterqueren, während Waggons erlaubt sind, oder ein besonders schwerer Waggon darf eine schwache Brücke nicht überqueren, oder ein besonders hoher Waggon darf nicht durch einen Tunnel fahren.

 

Die Mathematik hinter dem Rangierspiel

Bei der Betrachtung von Rangierspielen aus Sicht eines Mathematikers ergeben sich unter anderem folgende Fragen:

1. Wieviele Weichenstellungskombinationen erlaubt der Gleisplan des Rangierspiels theoretisch?
2. Wieviele mögliche Lösungen hat eine konkrete Aufgabe eines Rangierspieles?
3. Wieviele Rangiervorgänge sind für die schnellste Lösung erforderlich?

Ein Spiel mit Wissenschaft – KI-Lösung für ein Rangierspiel

Das Rangierspiel hat nicht nur auf jedem Rangierbahnhof ein reales Vorbild, die perfekte Lösung aller Rangiervorgänge ist darüber hinaus auch für jedes Eisenbahnverkehrsunternehmen (EVU) von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung.

In der Realität der EVU geht die Komplexität der Rangieroptimierung noch weit über das hinaus, was in gängigen Rangierspielen dargestellt wird.

Das Problem des Rangierens umfasst auch die Abstimmung der ankommenden Züge auf die abfahrenden Zugverkehre, das Abstellen der Züge auf den Gleisen, so dass sie bei Bedarf abfahren können, und kein anderer Zug das Gleis blockiert, die Weiterleitung der Züge an ihre richtigen Positionen und die Planung von Servicetätigkeiten wie Reinigungs- und Wartungsarbeiten.

Es steht zu erwarten, dass der Güterverkehr auf der Schiene weiterhin wachsen wird. Dadurch wird es auch immer komplexer, ideale Rangierpläne für die zunehmende Zahl von Zügen und Destinationen zu erstellen.

Dabei sollen zukünftig Programme mit KI (Künstliche Intelligenz, engl. AI Artificial Intelligence) helfen, Rangiervorgänge vom betrieblichen Aufwand her zu optimieren und zudem Rangierunfälle vollkommen auszuschließen.

 

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Von: Wolfgang Gossens / Rudolf Ring