Für Story-Zwecke versuche ich, ein Nahverkehrssystem für eine perfekte Stadt zu entwerfen. Stimmt ... vielleicht nicht ganz so perfekt, wenn man sich die Details genau anschaut, aber eigentlich soll das Nahverkehrssystem hocheffizient sein.
Trotzdem ist die Stadt von Grund auf neu gebaut und stark vom New Urbanism inspiriert (Nahverkehr, hohe Gebäude, gemischte Zoneneinteilung, schöne Parks, sehr wenig Autos). In RL ist das U-Bahn-System in der Lage, sogar 45 % der verbrauchten Energie für das Bremsen zu verschwenden (und die Ingenieure hoffen, einen kleinen Bruchteil für das regenerative Bremsen zurückzugewinnen). In RL gibt es auch Versuche, die Energieverschwendung zu reduzieren, indem man mit Steigungen arbeitet - nach dem Verlassen des Bahnhofs fährt der Zug etwas nach unten, um kurz vor dem nächsten wieder hochzufahren, wodurch all dieses Beschleunigungs- / Verzögerungszeug eingespart wird.
Ich möchte noch einen Schritt weiter gehen - ich möchte die Stationen deutlich höher als das Gleis positionieren, damit effektiv keine Unterbrechung erforderlich wäre. (Ja, die U-Bahn würde ein bisschen wie eine Achterbahn ähneln, ich weiß). Das System würde perfekt funktionieren, wenn alle Stationen auf gleicher Höhe wären, würde nur ein bisschen Energie aufgewendet werden, um Roll- und Luftreibung zu kompensieren. Wäre der Höhenunterschied minimal, müsste der Zug nur in dieser leicht ansteigenden Richtung Energie verbrauchen, während umgekehrt alles durch die Schwerkraft bereitgestellt würde.
Gibt es eine Idee, wie man den maximalen Höhenunterschied zwischen den Stationen berechnet (Faustregel, was auch immer), unter dem ein solches System tatsächlich funktionieren könnte?
Das Tech-Level ist vergleichbar mit der heutigen Erde.
(Klarstellung: Ich weiß, dass Sie Rollreibung, Luftreibung usw. einbeziehen müssen ... Das Problem ist nur, wie Sie entweder Daten finden, die in eine solche Formel eingefügt werden können, oder wie Sie eine sehr grobe Anpassung basierend auf einem RL-Lebensbeispiel vornehmen , um Berechnungen abzuleiten, die keinen Ingenieur zum Weinen bringen würden)
Der Widerstand des Zuges ist von vielen Dingen abhängig. Ich habe versucht, all diese Dinge so gut wie möglich für Sie hier zusammenzubringen . Sie können mit dem Wert x (im Bogenmaß) spielen und die Ausgabe ist die maximale Geschwindigkeit, die der Zug an dieser Steigung erreichen wird. Die Roll- und Luftwiderstandskoeffizienten wurden von hier genommen und einige der Mathematik von hier entlehnt . Wenn Sie nach x auflösen, können Sie mit V spielen, um die geeignete Steigung für eine bestimmte Geschwindigkeit zu erhalten.
Schließlich ist der Höhenunterschied proportional zum Energieverlust durch Reibung, der seinerseits von der Neigung der Schiene, der Geschwindigkeit des Zuges und der Entfernung, die er zwischen den Bahnhöfen zurücklegt, abhängt. Das können Sie hier berechnen .
Das sind alles grobe Berechnungen und ich habe meine Physik schon lange nicht mehr geübt. Es besteht auch eine gute Chance, dass ich die falsche Einheit für die Luftdichte verwendet habe, also nehmen Sie diese Antwort bitte mit einem Körnchen Salz, und ich würde auf jeden Fall empfehlen, sich bei unseren Freunden von physical.stackexchange.com zu melden
Ich kann Ihnen eine Nummer nennen. Für ein von Ihnen beschriebenes Zugsystem beträgt die maximale Steigung etwa 4 %. Das bedeutet, dass die steilste Spur, die Sie legen können, eine Steigung von 4 m alle 100 m horizontaler Fahrt ist. Zum Vergleich: Güterzüge können nur maximal 2 % bewältigen. Frage nicht gestellt, aber ich verwende normalerweise einen Radius von 300 m für meine schärfsten Kurven. Ich nehme keine Überhöhung (Banking) in meinen Entwürfen.
Pahlavan
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