Tutorial:Eisenbahn-Signale
Zugsignale werden gebraucht, um ein funktionierendes Eisenbahnsystem in Factorio zu betreiben. Dieses Tutorial erklärt, warum und wann Signale verwendet werden, was Blockaden sind und wo sie auftreten können. Ziel ist es, den Leser in die Lage zu versetzen, ein Schienensystem reibungslos am Laufen zu halten und häufige Probleme zu beheben. Es werden Beispiele für häufige Anwendungsfälle gezeigt.
Für Anfänger, die gerade erst die Verwendung von Signalen lernen, wird empfohlen, Radare in der Nähe aller Kreuzungen zu platzieren, um Probleme schnell zu erkennen. Es wird auch empfohlen, so schnell wie möglich eine Automatisierung für die Betankung von Zügen einzurichten, wenn ein neuer Zug oder eine neue Haltestelle zum System hinzugefügt wird. Züge können entweder an einem Halt ihres üblichen Fahrplans betankt werden (dies kann den Transport von Treibstoff zu einer Haltestelle beinhalten oder auch nicht) oder durch Hinzufügen einer separaten Tankstelle zu ihrem Fahrplan.
Reguläre Signale und Blöcke
Immer wenn mehr als ein Zug auf einem Gleis unterwegs ist, besteht die Möglichkeit, dass Züge ineinander krachen. Um dies zu verhindern, stellen wir in Abständen entlang der Strecke und an Kreuzungen Signale auf. Ein reguläres Zugsignal sichert den darauffolgenden Schienenblock bis zum nächsten Signal bzw. zum Ende des Gleises ab. Signale stellen sicher, dass sich nur ein Zug in einem Block befinden kann. Wenn ein zweiter Zug in einen Block einfahren würde, in dem sich bereits ein Zug befindet, wartet der Zug stattdessen an dem Signal, das in den Block führt.
Schienenblöcke werden mit Farben dargestellt, wenn ein Spieler ein Signal in der Hand hat. Das Bild zeigt die Blockvisualisierung, insgesamt gibt es elf Blöcke. Zugsignale (und Zug-Kettensignale) erzeugen Blöcke, Haltestellen nicht.
Ein Signal ist grün, wenn sich kein Zug in dem dahinter liegenden Block befindet. Wenn ein Zug in den Block einfährt, werden alle Signale, die in den Block gehen, rot. Direkt bevor ein Zug in den Block einfährt, wird das Signal für kurze Zeit gelb, bevor es rot wird.
Signale befinden sich auf der rechten Seite des Gleises. Züge dürfen nur an Signalen vorbeifahren, die sich auf der rechten Seite der Fahrtrichtung befinden. Ein Zug im Automatikmodus wird ein Gleis nicht befahren, wenn er ein Signal auf der linken Seite passieren würde, es sei denn, an diesem Signal steht ebenfalls ein Signal auf der rechten Seite. Dies kann manchmal die Ursache für einen "kein Pfad"-Fehler sein, bei dem das Gleis verbunden zu sein scheint, aber ein Teil der Verbindung ein Einbahngleis ist.
Im Bild sind die Schinen von oben nach unten:
- von links nach rechts,
- von rechts nach links,
- bidirektional,
- bidirektional,
- bidirektional auf der linken Seite, Aufteilung in eine rechts nach links (oben) und eine links nach rechts Spur (unten).
Zug-Kettensignale
Die Verwendung von Signalen verhindert, dass Züge zusammenstoßen, bringt aber andere potenzielle Probleme mit sich. Jeder Zug wartet, bis der Block vor ihm geräumt ist, so dass Züge auf andere Züge warten. Dies wird zu einem Problem, wenn ein Zug vor einer Kreuzung zu warten beginnt. In diesem Fall müssen andere Züge warten, auch wenn sie nicht in dieselbe Richtung fahren. Diese Züge können wiederum andere Züge zum Warten veranlassen, was zu einer Verlangsamung des gesamten Systems führt. Verkehrssysteme sollten es vermeiden, Züge an Kreuzungen warten zu lassen. In Factorio werden Zug-Kettensignale verwendet, um sicherzustellen, dass dies nicht passieren kann.
Die wichtigste Regel ist, dass ein Zug nicht längere Zeit in einem Block nach einem Kettensignal warten kann, solange er in einem Block nach einem regulären Signal warten kann. Da Züge nicht auf Kreuzungen warten sollten, führt dies zu der allgemein bekannten Regel: Kettensignale werden in und vor Kreuzungen verwendet, reguläre Signale werden an den Ausgängen von Kreuzungen verwendet. Im Allgemeinen sollte immer dann, wenn ein wartender Zug einen anderen Zug blockieren würde, der auf einem anderen Gleis fährt, ein Kettensignal verwendet werden, um zu verhindern, dass der Zug wartet.
Wie funktionieren Kettensignale? Um festzustellen, ob ein Zug an einem Kettensignal vorbeifahren darf, muss man den Weg betrachten, den der Zug von diesem Signal bis zum nächsten regulären Signal oder bis zum Erreichen einer Haltestelle nimmt, je nachdem, was zuerst eintritt. Der Zug darf nur durchfahren, wenn alle Schienenblöcke auf diesem Weg frei sind. Wenn der Zug durchfährt, reserviert er alle Blöcke auf diesem Weg und lässt keine anderen Züge durch einen Block fahren, bis er den Block verlässt. Ein Kettensignal, das zu einem Block führt, der nur ein abgehendes Signal hat, hat immer die gleiche Farbe wie dieses Signal. Wenn sich eine Bahnlinie aufteilt, kann es vorkommen, dass ein abgehendes Signal rot und das andere grün ist. In diesem Fall wird das Kettensignal, das in den Block führt, blau, um anzuzeigen, dass einige Pfade frei sind, während andere nicht frei sind.
Wenn das Schienennetz viele Kettensignale enthält, ist es möglich, dass eine sehr große Anzahl von Blöcken reserviert wird, wenn ein Zug an einem Kettensignal vorbeifährt. Dies würde andere Züge behindern und den Durchsatz im Allgemeinen verringern. Daher ist es üblich, wann immer möglich reguläre Signale zu verwenden und Kettensignale nur dort, wo sie notwendig sind.
Blockaden
Die Verwendung von Signalen kann dazu führen, dass Züge auf andere Züge warten. Infolgedessen kann es zu einer Kette von Zügen kommen, von denen jeder auf den nächsten wartet, wobei der letzte auf den ersten wartet. Diese Situation wird als Blockade bezeichnet, da die Züge ewig warten werden oder bis die Situation manuell aufgelöst wird. Sie sollte vermieden und so schnell wie möglich aufgelöst werden, da jeder Zug, der durch diesen Bereich fährt, stecken bleibt. Die häufigsten Ursachen für Blockaden sind
- auf Kreuzungen wartende Züge und
- ein Schienennetz, das nicht genügend Platz für Züge bietet.
Das Bild oben zeigt eine Blockade, die durch fehlende Kettensignale verursacht wurde, da nur reguläre Schienensignale verwendet wurden. Infolgedessen können Züge auf einer Kreuzung warten, was zu einer Blockade führt. Eine korrigierte Version dieser Kreuzung steht weiter oben. Die acht Signale vor und auf der Kreuzung sollten durch Kettensignale ersetzt werden, die aus der Kreuzung herausführenden können bleiben, wie sie sind. Wie oben erwähnt, sollten generell Kettensignale vor und auf Kreuzungen verwendet werden.
Die Blockade im Bild ist entstanden, weil es einen Kreis im Netz gibt, der von mehr Zügen benutzt wird, als in den Kreis passen. Die Signale sind korrekt. Um die Blockade zu beheben, muss der Kreis entfernt werden, oder es müssen weniger Züge durch diesen Bereich geleitet werden.
Diese Blockade entstand ebenfalls, weil sich zu viele Züge in einem zu kleinen Kreis befanden. Es zeigt, dass eine Blockade schon mit zwei Zügen auftreten kann. In diesem Fall hätte die Blockade auch vermieden werden können, indem das markierte Signal durch ein Kettensignal ersetzt worden wäre, da es sicherstellen würde, dass nur ein Zug in den fehlerhaften Kreis einfahren kann. Dies könnte jedoch dazu führen, dass Züge auf der Hauptstrecke warten, weshalb ein Wartebereich für Züge in der Nähe der Haltestelle eingerichtet werden sollte.
Signal-Abstand
Das Bild zeigt eine Blockade zwischen zwei T-Kreuzungen. Sie ist entstanden, weil ein Zug an der Kreuzung wartet, während sich sein Ende noch in der letzten Kreuzung befand. Die Kreuzungen sind einzeln betrachtet korrekt signalisiert, aber angesichts der Länge der Züge, die sie benutzen, sind sie zu dicht beieinander. Sie bilden sozusagen eine einzige große Kreuzung. Es gibt drei Möglichkeiten, dies zu beheben: Die regulären Signale zwischen den beiden Kreuzungen könnten in Kettensignale umgewandelt werden, oder die Kreuzungen könnten weiter voneinander entfernt werden, oder alle Züge könnten verkürzt werden.
Nach einem Ausfahrsignal eines Knotenpunktes muss das nächste Signal mindestens so weit entfernt sein, dass der längste Zug im Schienensystem zwischen die Signale passt. Im Allgemeinen sollte nach jedem regulären Signal mindestens so viel Platz sein.
Es wird empfohlen, vor dem Entwurf des Schienensystems eine maximale Zuglänge zu wählen und sich daran zu halten. Dann kann man die Signalblöcke entsprechend der maximalen Länge aufteilen.
Aufteilung der Gleisblöcke
Im Folgenden soll erklärt werden, wo Signale platziert werden sollten. Lange ununterbrochene Gleise sollten in regelmäßigen Abständen Signale haben, da so mehr Züge gleichzeitig auf dem Gleis fahren können, was zu einem höheren Durchsatz führt. Kreuzungen sollten von ununterbrochenen Gleisen mit Signalen getrennt werden. Innerhalb von Kreuzungen sollten Signale so eingesetzt werden, dass mehrere Züge die Kreuzung passieren können, ohne abzubremsen - zum Beispiel sollten Züge, die in entgegengesetzte Richtungen fahren, nicht füreinander abbremsen müssen, so dass sie innerhalb einer Kreuzung verschiedene Blöcke durchfahren müssen. Die folgenden Beispiele folgen alle diesen Regeln.
Beispiele
Die gängigste Art, ein Schienensystem aufzubauen, ist die Verwendung von zwei parallelen Schienen, eine für jede Richtung. Die Beispiele folgen meist dieser Architektur. Eine einzelne bidirektionale Schienenstrecke sollte in den meisten Situationen nicht für "Haupt"-Schienenstrecken verwendet werden.
T-Kreuzung
Das Bild zeigt eine einfache Dreiwege-Kreuzung. Innerhalb der Kreuzung wurden Schienensignale platziert, um sicherzustellen, dass in einigen Fällen mehr als ein Zug in die Kreuzung einfahren kann. Wenn zum Beispiel ein Zug von links nach rechts und einer von rechts nach links fährt, durchfahren die Züge unterschiedliche Blöcke: der erste fährt durch den linken gelben, den blauen und den unteren rechten gelben Block; der zweite benutzt den oberen gelben und den oberen roten Block. Da sie unterschiedliche Blöcke benutzen, können sie die Kreuzung gleichzeitig benutzen. Dies ist zwar nicht unbedingt erforderlich, damit eine Kreuzung funktioniert, aber es ermöglicht einen besseren Durchsatz bei geringen Kosten.
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Wartebereich
Wenn mehrere Züge dieselbe Haltestelle benutzen, warten die Züge auf dem Hauptgleis, was zu einem Stau im Netz führt und Blockaden verursachen kann. Eine Möglichkeit, dies zu vermeiden, besteht darin, an jeder Haltestelle Wartebereiche für Züge einzurichten.
Das Bild zeigt einen gemeinsamen Wartebereich für zwei Haltestellen. Die Signale, die in die Wartebereiche hineinführen, sind reguläre Signale, da hier eine längere Wartezeit der Züge zu erwarten ist. Die Signale, die aus den Wartebereichen herausführen, sind Kettensignale, weil das Gleis von den Wartebereichen zu den Haltestellen nicht blockiert werden soll. Die Haltestellen sind außerdem in verschiedenen Blöcken angeordnet, um sicherzustellen, dass alle Haltestellen gleichzeitig genutzt werden können.
Es gibt zwei Möglichkeiten, Wartebereiche zu gestalten, parallel (wie oben) und sequentiell. Die parallele Version ist leicht erweiterbar, benötigt weniger Platz und mehrere Stationen können sich einen parallelen Wartebereich teilen. Die sequentielle Version, wie unten gezeigt, ist einfacher einzurichten, kann aber nicht von mehreren Haltestellen gemeinsam genutzt werden (und hat nur sehr geringe UPS-Vorteile). Wartebereiche werden oft auch als Stacker bezeichnet.
