Ein meines Wissens im Web noch gar nicht behandeltes Thema möchte ich hier einmal anpacken: Die Sicherungstechnik bei Modellbahn-Stellwerken. Das Thema "Signale bei der DB" soll dabei ausgeklammert werden - es ist bereits an verschiedenen Stellen recht ausführlich behandelt. Jedoch geht keine dieser Seiten näher auf die Grundlagen der Verkehrssicherung unter besonderer Berücksichtigung der Anforderungen von Modelleisenbahnen ein. (Klingt wie "Die Gerechtigkeit des Lehrers ...")
In der Einleitung geht es mir um die Gedanken, die zur Lösung führen, nicht so sehr um die historische und detailgenaue Darstellung der Entwicklungsgeschichte.
Als man dann feststellte, dass Züge auch miteinander kollidieren können, erfand man das Signal, das den Lokführern zeigt, ob sie fahren dürfen oder halten müssen. Man orientierte sich dabei an den seit geraumer Zeit bekannten Signaltelegraphen, den Semaphoren. Die Schweizer nennen ihre Formsignale auch heute noch so. Um die Zeichen deutlich erkennbar zu machen, stellte man sie dort ans Gleis, wo der Zug bei Bedarf halten muss. Nun bietet es sich natürlich an, die Signale von der Person bedienen zu lassen, die auch die Weichen bedient. Es gibt nun Hebel für Weichen neben Hebeln für Signale - den Ort, an dem sich beides befindet, nennt man Stellwerk.
Um es mal ganz deutlich zu sagen: Die Mehrzahl der Modelleisenbahner lebt noch in dieser Zeit. Vielleicht komfortabler, mit Gleisbildstellpult oder Z-Schaltung, aber in Sachen Sicherheit dennoch. All jene, die damit glücklich sind, sollen es bleiben, auch falls sie durch einen Zufall auf diese Seite gekommen sind ;-) Für die anderen und die Neugierigen aber spinnen wir den Faden mal weiter.
Was die Sache an sich einfach macht ist die Tatsache, dass die Regeln im Prinzip klar sind. Wenn ein Zug aus A-Dorf nach Gleis 3 einfahren soll, dann müssen nun einmal die Weichen 2 und 3 in Rechts- und 1 und 5 in Linkslage liegen. Außerdem darf das Signal von Gleis 2 in Richtung A-Dorf einem Zug nicht die Fahrt erlauben. Diese Abhängigkeiten per Dienstvorschrift zu fixieren, ist sicherlich ein Weg. Dem Fehlerteufel kann man damit aber nicht Hausverbot erteilen. Also überlegte man sich, wie man solche Einstellungen technisch ausschließen könne. Vielleicht entsann sich jemand daran, dass schon seit langem kunstvolle Schlösser Türen und Schatztruhen sicherten, vielleicht war es auch nur der Riegel eines Tores oder der Splint eines Rades - jedenfalls konstruierte man eine sinnreiche Mechanik, die nur bestimmte Kombinationen von Hebelstellungen erlaubte oder vielmehr die Hebel in gewissen Stellungen gegeneinander verschloss. Das erste moderne Stellwerk war fertig. Während die deutsche Sprache dieses Ereignis nicht würdigte, nannten die Briten das System folgerichtig "Interlocking".
Seit nunmehr weit über einhundert Jahren hat sich am Prinzip wenig verändert. Zuerst waren es mechanische Stellwerke, in denen die Hebel durch sinnreiche Konstruktionen miteinander verbunden waren. Als man dann den elektrischen Weichenantrieb erfand und - wie zeitgenössische Quellen berichten - bei der Auswahl des Personals nun mehr Augenmerk auf geistige denn auf körperliche Eignung gelegt werden konnte, besorgte die Verriegelung der Antriebe weiterhin eine Mechanik. Diese elektromechanischen Stellwerke brachten besonders an großen Bahnhöfen feinmechanische Spitzenleistungen hervor.
Ein weiterer Vorteil der Relaistechnik war, dass man Spannungen beliebig verteilen und Ströme beliebig anhalten kann. Man nehme ein paar Lichterketten und stecke sie an einem Ende in die Steckdose. Den anderen Pol der Dose verbinde man mit mehreren Verlängerungsleitungen. Wenn man nun eine Lichterkette mit einer Verlängerung verbindet, so leuchtet wie von Geisterhand sofort diese eine, und nur diese eine, Lichterkette auf. Denkt man sich nun zu jeder Lampe einen Schalter an einer weiteren Leitung, so wartet der Strom geduldig darauf, dass jemand alle Schalter auf "ein" stellt. Nun leuchtet am Ende unserer Leitung eine grüne Lampe. Fast genau so bei der Bahn: die Pole der Steckdosen sind Start- und Zielsignal einer Zugfahrt. Die Lämpchen der Lichterkette mögen durch Weichenantriebe ersetzt sein, die Schalter durch deren Endlagekontakte, und das grüne Licht gehört zu einem Signal. Wir haben eine Fahrstraßensteuerung erfunden. Da man dank der Freimeldung leicht feststellen kann, dass ein Zug durch diese gefahren ist, ist es dann nur konsequent, diese auch automatisch wieder aufzulösen.
Es ist eigentlich ganz einfach: alle auf dem Spurplan erforderlichen Elemente werden hinsichtlich ihrer Funktionalität programmtechnisch erfasst. In Pseudocode: "if Sollage = links and Istlage = rechts then Fahrstraße := nicht in Ordnung". Durch geeignete Verfahren kann der einmal vorhandene Code für eine fast beliebige Anzahl des jeweiligen Elementtypes verwendet werden. Wie der Bahnhof aussieht, das heißt, welches Element wo an welches grenzt, kann nun frei geändert werden, ebenso kann man Teilfunktionalitäten der einzelnen "Inkarnationen" (in der Tat handelt es sich um eine Art objektorientierter Programmierung, auch wenn die Programmiersprache gar nicht objektorientiert ist) anpassen. Dies nennt man Projektierung.
Der Vorteil ist: steht ein solcher Satz von Vorschriften erst einmal, so müssen für jeden Bahnhof nur noch die Projektierungsdaten erfasst werden, also das Layout und die besonderen Eigenschaften der einzelnen Inkarnationen. Ein Umbau ist rasch erledigt. Die Vorschriften (Betriebsordnung bzw. die programmierte Stellwerkslogik) muss es allerdings geben, und die müssen in jeder möglichen Kombination korrekt umgesetzt werden.
Für Modellbahner, deren Anlage ja "nie" fertig wird, ist die Spurplanlogik natürlich optimal, da damit ohne großen Aufwand in jeder Umbauphase ein vernünftiger Betrieb möglich ist. Wenn wir uns erlauben, unser Regelwerk gegenüber dem Original etwas zu vereinfachen, dann ist seine Implementierung relativ einfach - noch ein Vorteil.
Um noch einmal auf die eingangs erwähnte Betriebsgefahr der Eisenbahn zu kommen: Wichtigster Punkt an einem Stellwerk ist die Sicherheit. Denn da die Bahn sich nur an die Weichen und Signalen hält und jede weitere Prüfung bei 200 km/h unmöglich ist, wirken sich Fehler leicht verheerend aus.
Technisch gesehen basieren die üblichen ESTW auf Mehrrechnersystemen. Dabei arbeiten zwei oder drei Rechner parallel das gleiche Programm ab, und die Ergebnisse werden miteinander verglichen. Nur wenn die Ergebnisse gleich (bei drei Rechnern: die von zwei der drei) sind, wird der Auftrag ausgeführt. Der dritte Rechner kann fehlerhaft sein, ohne den Betrieb zu stören. Bei 2-von-2-Systemen ist eine Verdoppelung (2x2-von-2) erforderlich, um Redundanz zu schaffen. Das ist ein Kompromiss, der die geforderte Sicherheit bietet. In anderen Bereichen (Flugzeuge, Kernkraftwerke) kann die Zahl der Parallelrechner durchaus zweistellig werden.
Normalerweise nutzt man in sicherheitskritischen Anwendungen diversitäre Systeme, also solche, in denen unterschiedliche Software auf unterschiedlicher Hardware arbeitet. Nun ist die Logik der deutschen Zulassungsbehörde, dass man auf die Art zugeben würde, dass das Stellwerk Fehler haben würde. Folglich wird hier in jedem Kanal die gleiche Software genutzt. Allerdings ist das bei praktisch allen im Ausland genutzten Systemen ebenfalls so. Die Sicherheit wird hier durch besondere Verfahren bei der Entwicklung gewährleistet.
Unterschiede gibt es hinsichtlich der Bedienoberfläche. Sie ist in Deutschland generell sicher, d. h. die angezeigten Zustände entsprechen genau denen im Speicher. Unbedingt notwendig ist dies aber nur bei Hilfshandlungen, also wenn der Bediener von Hand etwas tut, das die Sicherung des Stellwerkes umgeht. Dazu gehört z. B. das Stellen eines Ersatzsignals oder die Grundstellung eines Achszählers. Wenn dies nicht erforderlich ist, muss die Anzeige nicht sicher sein. Denn auch wenn der Bediener dann eine falsche Handlung ausführt (Fahrstraße in besetztes Gleis), wird diese vom Stellwerk abgelehnt. Auch die meisten Programme auf Leitebene sind nicht sicher, denn sie geben dem Stellwerk selbst nur die Aufträge zum (gesicherten) Einstellen einer Fahrstraße.
Nicht verheimlichen sollte man aber, dass es bei einigen Bahnen den Wunsch nach mehr Verfügbarkeit statt mehr Sicherheit gibt. Leider schließt sich beides teilweise aus, so muss ein nicht profilfrei isolierter Abschnitt bei Besetzung nicht tatsächlich den Profilraum verletzen. Die Sicherheit setzt sich allerdings immer durch.
Aber sehen wir uns doch mal an, was so alles zur Stellwerkslogik gehört:
Weiche
Die Weiche steht am Beginn dieser Abhandlung, so soll sie auch hier den Anfang machen.
Am wichtigsten für die Weiche ist die richtige Endlage. Diese zu prüfen ist
mittels geeigneter Kontakte problemlos möglich. Nehmen wir mal an, die Weiche liegt
in Linkslage. Wie melden wir das ans Stellwerk? Dem Leser mag die Idee kommen, ein Kabel
zu verlegen, Spannung drauf = rechts, keine Spannung = links. Ins Auge fällt aber
recht bald, dass das nicht so gut ist. Bei Modellbahnweichen mit Spulenantrieben kann der
Stellvorgang vielleicht noch als unmittelbar angesehen werden, aber bei realistischen
Motorantrieben gibt es für eine messbare Zeit auch die Stellung "keine Endlage"
(läuft um). Und mit Grauen fällt uns ein, dass bei einem Ausfall der
Meldespannung (die man immerhin überwachen könnte) oder bei einem Kabelbruch
(den man nicht so einfach überwachen kann) das Stellwerk eine falsche Lage einliest.
Wir kommen also zwanglos zum Prinzip "Kabel 1 Spannung = Rechtslage",
"Kabel 2 Spannung = Linkslage" und folgern "Keine Spannung = keine Endlage".
Spinnen wir den Faden doch weiter, es lässt sich noch viel mehr über die Weiche erfahren. Nehmen wir mal an, auf beiden Adern ist Spannung. Aha - das geht nicht. Entweder ist die Weiche kaputt, oder ein Lagemelder, oder wir haben einen Aderschluss. Was es auch sein mag: sicherheitshalber die Weiche sperren. Keine Spannung, also keine Endlage. Ja, wie, wann? Wenn wir gerade einen Umstellauftrag ausgegeben haben, ist das so völlig in Ordnung. Vielleicht sollten wir aber die Zeit nehmen, um zu sehen, ob die Weiche auch in der normalen Laufzeit ihr Ziel erreicht. Wenn nicht, können wir den qualmenden Motor abschalten. Kein Umstellauftrag? Oha. Kurbelt da jemand von Hand? Wenn die Weiche durch ein Fahrzeug aufgefahren wurde, ist sie zum Zeitpunkt des Endlageverlustes besetzt. Was dann getan werden muss, hängt von der Weiche ab. In Grossbritannien sind sie in der Regel nicht auffahrbar und müssen repariert werden. Aber auch Rückfallweichen gibt es, bei denen so eine Behandlung alltäglich ist.
Bei Modellbahnen haben wir in der Regel keine Zungenprüfer, sondern nur eine elektrische Rückmeldung über die Spule (mit Endabschaltung) oder Endlagenkontakte im Antrieb, aber das Prinzip bleibt gleich. Allerdings lassen unsere Weichen manchmal eher den Zug entgleisen als dass sie aufgefahren werden.
Anstelle der oben beschriebenen zweibittigen Lagemeldung wird bei den meisten Bahnen die vierbittige verwendet, die dann auch antivalent sein kann. (Ordnungsgemäße Rechtslage = "Meldung Rechtslage angezogen" und "Meldung Linkslage nicht angezogen") Die Variante mit einem Bit pro Lage nutzt z. B. die NS.
Ob man Rechts- und Linkslage, Plus und Minus, Ruhelage und Auslenkung zur Bezeichnung der Weichenlagen benutzt, ist aus Sicht der Sicherungstechnik egal. Man muss sich nur innerhalb des Projektes einig sein ;-)
Übrigens kann man auch Weichen als solche definieren, die keine Verzweigung erlauben. In Deutschland kennen wir Schutzweichen, die in ein Stumpfgleis führen, bei den Briten gibt es spezielle Weichenbauformen dafür. Letztlich ist eine Gleissperre auch nichts anderes als eine Schutzweiche, auch wenn diese Elemente mancherorts als eigener Typ auftreten (z. B. in Polen).
Kreuzung
Eine Kreuzung ist eigentlich einfach. Zumindest bis man bemerkt, dass die Bezeichnungen der
Stränge nicht einheitlich sind. Aber wenn man das geschafft hat, kann nur wenig passieren.
Allerdings gibt es Kreuzungen mit beweglichen Teilen. Es können die Herzstückspitzen
sein, aber auch die Winkelstücke. Es gibt sogar Kreuzungen, bei denen im Gleis nichts
passiert, aber darüber. Wenn nämlich die Kreuzung zweier elektrifizierter Strecken mehr
oder weniger rechtwinklig ist,
besteht für den Stromabnehmer die Gefahr, in der quer verlaufenden Fahrleitung zu stranden.
Deshalb kann diese gelegentlich angehoben werden.
Komplizierter sind die Kreuzungsweichen. Eine DKW ist beim Original am einfachsten gar nicht zu behandeln. Schließlich ist sie nur eine Kombination aus zwei zusammengezogenen Weichen. Also zwei Weichen Spitze an Spitze legen, die zwei zusätzlichen Zungenpaare sind ein rein mechanisches Problem. Vier Weichen und eine Kreuzung zu nehmen ist dilettantisch, zumal zwischen den Weichen Abhängigkeiten bestehen (auch echte DKWn haben meist zwei Antriebe).
DKWn sind aber ein Fall, der bei Modellbahnen ein deutlich größeres Problem aufwirft als beim Vorbild. Denn nicht jeder verwendet Typen mit zwei Antrieben, die meisten großen Hersteller haben ihren DKWn nur einen spendiert. Hier muss in der Tat ein eigenes Element her. Zwei Weichen mit Anhängigkeit sind theoretisch allerdings auch denkbar. Nur wirft das wieder ganz andere Probleme auf, und zwar beim Flankenschutz. Insofern habe ich zumindest für mein ESTW entschieden, dass es in einem Element Kreuzung, DKW und EKW mit kein bis drei Antrieben beherrschen soll. (Ja, es gibt wenigstens bei echten Bahnen DKWn mit drei Antrieben.)
Die EKW ist für uns komplizierter als die DKW, man glaubt es kaum. Denn bei den zwei geschachtelten Weichen ist ein Fahrweg technisch ausgeschlossen. Dies führt zu verschiedenen Lösungsansätzen:
Signal
Abgesehen davon, dass es viele, viele verschiedene Signale gibt, bringen diese Dinger modellbahnerisch
eigentlich wenige Probleme, die man im Stellwerk lösen muss. Ohne böses Gewissen können
wir davon ausgehen, dass wir keine Fadenprüfung brauchen. Wir müssen also keinen Gedanken
daran verschwenden, was passiert, wenn eine Lampe durchbrennt. Ist der restliche Begriff eine
Abwertung oder Aufwertung, ist er überhaupt gültig oder nicht? Aber das ist ohnehin eher ein
Thema für den Abschnitt Fahrstraßenüberwachung.
An dieser Stelle sollte man aber schon einmal darauf hinweisen, dass wenigstens bei einer sogenannten Mehrabschnittsignalisierung der Signalbegriff unter Umständen vom Begriff des nächsten Signals abhängen kann. Bei einer Übertragung 1:1 ist diese in der Hardware möglich, anderenfalls muss die Software daran glauben. Auch Zeitsteuerungen (Ersatzsignal, Approach control ...) kommen vor.
Randelement
Dies ist ein Vertreter der Elemente, die in der Spur projektiert sind, aber im Gleisbereich keine
Entsprechung haben. Wir brauchen Randelemente, um den Stellwerksbereich verlassen zu können, sei
es zu einem Nachbarstellwerk gleicher oder anderer Technik oder zu einem Block. Ach so, auf der
Modellbahn kann es schon mal passieren, dass es gar keine "Außenwelt" gibt.
Sonstige Elemente
Nur als Auflistung von dem, was denkbar ist: Zentralblock, Schlüsselweiche (wenn nicht als
Sonderform der Weiche), Brückengleis, Bahnübergangsgleis, Gleissperre. Einige Funktionen
nutzen Elemente, die
nicht in der Spur liegen. Bei mehrgleisigen Bahnübergängen, Brücken usw. muss irgendwo
die Ansteuerung und die Verwaltung der gemeinsamen Daten liegen, bei gruppenweisem Signalnothalt
muss die Bedienung auf ein Element abgesetzt werden. Theoretisch geht dies allerdings
auch verteilt, dann müssten die entsprechenden Elemente aber immer "alles" können, was den
Speicher für die Daten und die Zahl der Projektierungsfälle (was bei der Erstellung der
einzelnen Bahnhöfe relativ teuer ist) in die Höhe schnellen lässt.
Als ein besonderes Beispiel möchte ich hier einmal das Wehrtor nennen, das in den Niederlanden in Tunneln unter Wasserläufen eingebaut wird und logisch wie eine bewegliche Brücke arbeitet. Wenn das Land unter dem Meer liegt, ist so eine Anlage sehr verständlich. Dies dürfte auch so ziemlich das einzige Beispiel sein, in dem eine den Bahnbetrieb gefährdende Einrichtung nicht an das Stellwerk gekoppelt ist, sondern völlig unabhängig auch bei einem Ausfall noch bedient werden kann. Also kann theoretisch das Tor geschlossen werden, und im nächsten Augenblick ein Zug dagegen krachen, der das deckende Signal (bzw. Vorsignal im Bremsabstand) schon passiert hatte. Die Niederländer mussten hier die Prioritäten etwas anders setzen als man es sonst von der Bahn kennt.
Fahrstraßentypen
Hier muss zunächst der Begriff "Fahrstraße" geklärt werden. Eine Fahrstraße ist
der Weg, den ein Zug zurücklegt. Die genaue Definition macht noch ein paar zusätzliche
Unterscheidungen, die uns hier aber nicht weiter interessieren. Wichtig ist jedoch die "Deckung". Der
Zug wird doppelt gedeckt: vor ihm ist irgendwo ein Zielpunkt, bis zu dem die Fahrstraße sicher
ist. Gleichzeitig wird er davor geschützt, dass ihm hinten etwas drauffährt. Dies leistet in
der Regel ein Signal, vorn ein Signal oder ein Stumpfgleis.
Die verschiedenen Typen von Fahrstraßen hängen von der Art des Zuges ab, mehr noch aber von der Art der Sicherung, die man diesem Zug bietet. In Deutschland kennen wir die Zugfahrt und die Rangierfahrt, letztere langsamer und weniger gut gesichert. (Was sich leider auch umgekehrt auswirkt: dass eine Zugfahrt einer Zugfahrt in die Flanke fährt, ist fast unmöglich, aber eine Rangierfahrt kann einen Zug relativ leicht rammen.) Man kann ein Gleis auch ganz für eine Zugbewegung blockieren und hat dann eine Sperrfahrt, z. B. zu einer Anschlussstelle. Im Modell kann auch die Kenntnis einer solchen im ESTW erforderlich sein. Die Briten haben für Zugfahrstraßen mit besonderen Eigenschaften eigene Typen: die Warner route hat einen verkürzten Durchrutschweg, die Call-on route führt in ein besetztes Gleis. Der letzte Name wird in China auch für eine Art Ersatzsignalfahrt benutzt (wenn die Chinesen die englische Sprache benutzen). Und während die Niederländer überhaupt keine Rangierfahrt kennen, nutzen sie den Typ ROZ (rijden op zicht, Fahren auf Sicht), haben einen Ersatzsignal-Typ namens Markierfahrstraße (was Markieren ist, wird unter Fahrstraßenbildung erklärt) und insbesondere wegen ihrer Niederspannungs-Fahrleitung und der damit verbundenen Probleme mit schweren Zügen Signalisierungen entwickelt, die ein Halten auf Rampen oder in Tunneln verhindern. Diese sind sozusagen als Überlagerung zu den normalen Fahrstraßen geschaltet. Und nicht zuletzt können Fahrstraßen auch über mehrere Teilfahrstraßen gestellt werden.
Was davon der Modellbahner auf seiner Anlage macht, ist eine nicht ganz einfache Entscheidung. Denn jeder Typ hat andere Zulassungsbedingungen, andere Überwachungsbedingungen, andere Signalbegriffe. Und nicht immer ist die Art aus Start- und Zielsignal zu erkennen. Nehmen wir nur mal einen größeren Bahnhof der DB mit Zwischensignalen, bei dem zufällig kein reines Sperrsignal im Gleis steht. Hier kann eine Fahrt eine Zugfahrt oder eine Rangierfahrt sein.
Der eine oder andere mag noch den Punkt "es darf kein Gleis besetzt" sein vermissen. Das stimmt in dieser Form nur bedingt, denn zumindest für Rangierfahrten ist es nicht ungewöhnlich, dass das Zielgleis besetzt ist. Bei welchen Gleisen es zulässig ist, kann projektierbar sein. Die britische Call-on route fordert sogar ein besetztes Zielgleis. Denn dass dort ein Zug steht, ist nicht nur Sinn der Sache, sondern zudem Voraussetzung dafür, dass das Zielsignal nicht auf seine Rotlampe geprüft wird. Dies ist in den meisten Ländern wieder ein einheitlicher Punkt, schließlich geht es um die Deckung des Zuges. Allerdings gibt es da wieder die Philosophie, dass der Lokführer genau weiß, wo das Signal ist und bei Dunkelheit vor ihm hält (China). Beim Startsignal umgekehrt: da sind die anderen meistens der Meinung, dass dessen Rotlampe defekt sein darf, denn auf dieses zu kann in dem Augenblick ja kein Zug fahren.
Weitere Unterschiede gibt es bei vorausgehenden oder folgenden Fahrstraßen. Beispiel Deutschland: eine Rangierfahrt darf in eine Zugfahrt übergehen, aber nicht umgekehrt. Man kann aber auch nachfolgende Fahrstraßen ganz ausschließen, oder nur nachfolgende Rangierstraßen, wenn das Zielgleis der ersten besetzt ist, oder anders herum auch eine Folgefahrstraße zur Bedingung machen. Auch eine vorhergehende Fahrstraße oder aber ein besetzter Annäherungsabschnitt kommt vor.
Die Zulassungsprüfung selbst führt an keinem Element eine Änderung durch. Ausnahmen gibt es, wenn diese bei einer Ablehnung keine Folgen zeigen. Es bleibt noch zu erwähnen, dass SIMIS-Stellwerke den Fahrweg nicht dynamisch suchen, wie es der Strom im Relaisstellwerk so schön macht. Denn dazu müsste von Start- oder Zielsignal ausgehend an jeder Verzweigung eine weitere Nachricht durch die Rechner laufen, und das kann bei größen Bahnhöfen eine zu hohe Last erzeugen. Ersatzweise sind die Fahrstraßen projektiert. Jede in Prüfrichtung spitz befahrene Weiche ist ein Bit, und aus dessem Zustand "weiß" das Element, über welchen Strang es die Zulassungsprüfung schicken muss. Teilweise können aber auch vorher von Hand eingestellte Fahrwege zu einer Fahrstraße verschlossen werden. (Freie Umfahrten)
Wiederum kann es sein, dass die Fahrstraße erst bei Annäherung verschlossen wird, warum, das werden wir bei der Fahrstraßenauflösung sehen.
Fahrstraßenüberwachung
Die primäre Funktion der Überwachung ist es, die Sicherheit der Fahrstraße zu
prüfen. Sind alle außer den permissiven (teilweise auch nur den während der Zulassung
besetzten) Abschnitten frei? Zeigen Start- und Zielsignal gültige Begriffe? Haben alle Weichen und
sonstige Elemente noch die richtige Lage? Ist der Flankenschutz gewährleistet? Nebenbei wird die
Überwachung manchmal auch dazu genutzt, den Begriff des Startsignals zu bestimmen, also
Fahrt/Langsamfahrt. Insbesondere bei einer Mehrabschnittsignalisierung hängt dieser ja vom
nächsten Signal ab.
Ist der Fahrweg nicht mehr in ordungsgemäßem Zustand, so gibt es zwei Möglichkeiten. Der erste Schritt ist bei beiden gleich: das Startsignal fällt in Halt. Unterschiedlich, dafür aber grundsätzlich, ist nur das Verhalten, wenn die Fahrstraße wieder den richtigen Zustand einnimmt. Entweder geht das Signal wieder in Fahrt, weil keine Gefahr mehr besteht. Oder aber es bleibt in Halt und wird nur auf manuelle Bedienung den Zustand wechseln, weil jeder Fahrtbegriff eine Zustimmung braucht. Letzteres ist natürlich dann sicherer, wenn die Möglichkeit besteht, dass die Gefahr nur scheinbar verschwunden ist (ein Wagen auf Sand nicht mehr erkannt wird, eine Weiche flattert). Auch eine Zeitgrenze scheint sinnvoll. Man stelle sich nur vor, eine Weiche habe während des Umlaufs einen Defekt, der Bautrupp repariert, und sofort nach Fahrtstellung des Signals setzt sich der kurze Reisezug mit seiner starken Lok in Bewegung. Auch die Unterscheidung nach verschiedenen Fehlern ist denkbar, beispielsweise nach lediglich nicht freier und unsicherer Fahrstraße.
Hinsichtlich des Startsignalbegriffes gibt es sehr viel zu sagen, ich fasse mal kurz zusammen. Entweder das Signal geht sofort in Fahrt oder nach Befahren eines Annäherungsabschnittes oder zeitverzögert nach Befahren eines Annäherungsabschnittes oder es geht in Langsamfahrt und erst nach Befahren eines Abschnittes auf Fahrt. Benutzt wird "approach control" in Großbritannien, da es dort keine Geschwindigkeitssignalisierung gibt, man den Zug vor Verzweigungen aber ausreichend abbremsen muss. Wird das Startsignal in Langsamfahrt gehalten, so ist es darüber hinaus noch möglich, das nächste Signal auf Rot zu halten, um die korrekte Reihenfolge der Begriffe zu gewährleisten. Was die Farben angeht - rot, doppelt rot, rot blinkend, gelb, langsam gelb blinkend, schnell gelb blinkend, doppelt gelb, doppelt gelb blinkend, grün, doppelt grün, grün blinkend, weiß, doppelt weiß, blau, rot-gelb, rot-weiß, rot-doppelt weiß, gelb-grün, Zusatzanzeiger mit Ziffern und Buchstaben in weiß, gelb, fest und blinkend, und sonstige Formen. In diesem Zusammenhang interessiert es nur bedingt, wichtig ist allerdings, ob nach einem Lampenausfall noch ein gültiger Begriff gezeigt werden kann und soll, oder ob das Signal ganz in Halt fallen muss.
Technisch ist es in der Regel so, dass vom Zielsignal aus eine Nachricht durch die einzelnen Fahrwegelemente läuft und dort jeweils die zu überwachenden Zustände abfragt.
Doch nun bilden wir einen sinnvollen Satz mit den Worten "Teufel" und "Detail". Was tun wir, wenn entweder die Annäherung oder das Ziel (schlimmer, aber kaum zu erwarten: ein Mittelstück) keine Freimeldung hat? Was ist mit Rangierarbeiten, wenn eine Lok den Zug verlässt oder ein Zug geteilt wird? Was tun wir mit dem Ziel? Es kann reichen, es stehen zu lassen, bis es mit dem ersten Abschnitt der Folgefahrstraße auflöst. Aber was, wenn der Zug in Gegenrichtung fährt? Auflösung nach Zeit ist auch möglich. Nicht zuletzt kann man nicht jedes Element als Abschnitt definieren, da durchaus mehrere gemeinsam isoliert (oder gezählt) sein können. Die Abschnittsgrenzen müssen also bekannt sein.
Man kann die Fahrstraßenrücknahme und diese Hilfsauflösung auch in einem Befehl kombinieren, der fallweise unterschiedliche Auswirkungen hat. Allerdings wird man im Normalfall die Hilfsauflösung wegen ihrer sicherheitsrelevanten Bedeutung (ggf. macht der Lokführer eine Schnellbremsung, wenn das Signal vor ihm auf Halt fällt) mit einem besonderen Auftrag ausstatten.
Es gibt noch eine andere Art von Hilfsauflösung. Die beschriebene Regelauflösung ist zwar recht effektiv, aber sie kann doch nicht entscheiden, ob die Abschnitte vielleicht nur deshalb mal in falscher Reihenfolge frei wurden, weil ein Freimelder nicht wollte, als ein Zug sandete. Also bleibt der gesamte Rest der Fahrstraße stehen. Die oben beschriebene Hilfsauflösung funktioniert nicht, weil das Startsignal bereits aufgelöst hat und gar nicht bedienbar ist. Vielleicht liegt da sogar schon eine neue Fahrstraße, oder es ist auch nur eine Weiche umgelaufen, und der Weg nicht mehr bekannt. Also gibt es die Möglichkeit, die Restfahrstraße von hinten aufzulösen. Meistens geht dies nur, wenn das Startsignal bereits aufgelöst hat.
Ähnlich ist es, wenn eine Fahrstraße lediglich angefahren wird. Wieder einmal angenommen, der Zug aus dem letzten Beispiel ist länger als die Fahrstraße hinter der Weiche, was bei kurzen Rangierstraßen durchaus der Fall sein kann. Dann muss noch eine weitere Fahrstraße gestellt werden, von der vielleicht nur der erste Abschnitt befahren wird. Auch dieser muss auflösen. Oder aber ein Bahnsteiggleis ist in mehrere Abschnitte aufgeteilt, ein Zug hält am Anfang des Bahnsteiges und fährt wieder zurück.
Flankenschutz
Auch das Grundprinzip des Flankenschutzes ist einfach. Es ist dafür zu sorgen, dass
dem Zug nichts in die Flanke fahren kann. Typisch hierfür ist eine Gleisverbindung. Eine
gar nicht seltene Lösung ist, die beiden dort genutzten Weichen elektrisch zu koppeln.
Bei Geradeausfahrt in einem Gleis ist dann automatisch auch die Weiche im Parallelgleis
gerade. Fertig. Unter Weiche kann hierbei auch eine Hälfte einer DKW verstanden werden.
Und hier haben wir auch das Problem mit dem Flankenschutz bei DKWn mit einem Antrieb: Da
von den beiden Gleisen einer Seite immer in unterschiedliche Richtungen gefahren wird,
nämlich jeweils kreuzend oder im Bogen, können diese keinen Flankenschutz
bieten.
Aber nicht alle Länder kuppeln ihre Weichen, weil das zumindest bei Ausfällen zu erheblichen Problemen führen kann. Denken wir eine Bahnhofseinfahrt mit zwei Gleisen, eine Weiche ist defekt, und schon kann auch über die andere kein Zug mehr fahren. Zudem muss nicht jede Weiche eine solche Partnerweiche haben, und auch Kreuzungen fordern Flankenschutz. In solchen Fällen wird es komplizierter. Noch relativ einfach ist ein Flankenschutz, der an einer bestimmten Stelle wirkt, also wenn die Kreuzung 32 an Strang a fordert, dass die Weiche 42 in Rechtslage liegt. Die große Stunde der Spurplantechnik schlägt aber dann, wenn man es hier komfortabler haben will. Man lässt die Elemente durch die Spur nach Flankenschutz suchen, bis irgendwann ein Element solchen bieten kann. Ja, wenn unterwegs eine Weiche spitz erreicht wird, dann suchen sogar beide ihrer Zweiggleise weiter. Die Möglichkeiten sind praktisch unbegrenzt, man kann nach Flankenschutz durch Weichen suchen lassen, nach Lichtschutz, oder nach letzterem nur, wenn keine Weiche vorhanden ist. Auch wenn ein Element Zwieschutz bieten muss, kann man es dabei belassen und der ersten Fahrstraße Recht geben, man kann eine Vorzugslage (z. B. Schutz des durchgehenden Hauptgleises) definieren und nur in dieser Flankenschutz bieten. Und dann kann man bei Bedarf die Anforderung der anderen Lage weiterreichen. Ähnlich mit Lichtschutz. Entweder man stellt nur das entsprechende Signal auf Halt (da es dies von Haus aus sein sollte, markiert man die Beanspruchung noch mal separat) oder sperrt dieses auch als Zielsignal, vielleicht wieder abhängig vom Fahrstraßentyp.
Wird ein Flankenschutzraum auf Freisen geprüft, so kann ein vom Flankenschutz fordernden Element weg fahrender Zug dort evtl. erlaubt sein. Auch bedeutet eine durch eine Parallelfahrt besetzte Kreuzung (oder EKW) im Flankenschutzraum keine Gefahr.
Und noch mehr Varianten sind denkbar: soll eine Zwieschutzweiche umlaufen, wenn sie nach Auflösen einer Fahrstraße nun der anderen Flankenschutz bieten kann? Oder geht das nur von Hand? Vielleicht habe einige Weichen auch eine Grundstellung, in die sie sich nach Auflösen selbstständig wieder bewegen.
Was Zulassungsprüfung, Markierung, Festlegung, Überwachung und Auflösung angeht, so arbeitet der Flankenschutz analog zur Fahrstraße. Die Aufgaben werden dabei vom jeweils Flankenschutz anforderndem Element angestoßen.
Durchrutschweg
Ein Durchrutschweg ist ein Bereich hinter einem Zielsignal, der frei gehalten wird, falls ein
Zug nicht rechtzeitig zum Stillstand kommt. Er sollte ausreichend lang sein, um diesen Zug
nach einer Zwangsbremsung zum Stehen zu bekommen, allerdings klappt dies je nach Zug und
verwendeter Zugsicherung nicht immer.
Der triviale Fall ist eine Folgefahrstraße. Diese ist eigentlich immer lang genug. Ob man die Nutzung als D-Weg noch separat markiert, ist eine Geschmacksfrage. Sinnvoll ist es zumindest bei einer Fahrstraßenrücknahme.
Im anderen Fall gibt es wieder die Möglichkeit, einen oder mehrere D-Wege zu projektieren (wie die Fahrstraße bitcodiert) oder dynamisch zu suchen. Letzteres ist flexibler, aber sehr aufwendig, vor allem, wenn man unterschiedliche Längen braucht und nicht gleichzeitig die Nachbargleise blockieren will. Die Briten haben hier das flexibelste Konzept: die im D-Weg spitz liegenden Weichen werden vorerst nicht verschlossen und können gestellt werden, entweder manuell oder durch eine Fahrstraße, Flankenschutz oder einen D-Weg aus der Gegenrichtung. (Sowas muss auch bei der Zulassungsprüfung berücksichtigt werden.) Der gesamte D-Weg schwingt dann um ("Swinging overlap"). Dafür sind die stumpf befahrenen Weichen in der erforderlichen Lage verschlossen. Ganz anders ist es bei der DB, die erlaubt, dass mehrere Durchrutschwege ineinander münden, weil es unwahrscheinlich ist, dass mehrere Züge gleichzeitig durchrutschen. Ob und wie lang ein D-Weg sein muss, ist oftmals vom Fahrstraßentyp anhängig, teilweise ist es zusätzlich eine Eigenschaft vom Zielsignal. Das Ziel kann dann über ein Endelement definiert oder über die Länge der einzelnen Fahrwegelemente bestimmt werden.
Aufgelöst wird der D-Weg meistens zeitgesteuert. Aber auch manuelle Auflösung oder eine solche beim Stellen einer Folgefahrstraße sind denkbar.
Nicht alle Bahngesellschaften nutzen Durchrutschwege. Bei einer guten Zugsicherung sind sie im Prinzip ganz oder so gut wie überflüssig. Ein Zug, der in einer Bremskurve auf ein Signal zu geführt wird, braucht nur noch einen D-Weg im Bereich weniger Meter. (In Deutschland ist bei 30 km/h keiner mehr erforderlich.)
Zugsicherung
Zugsicherungen sind ein Thema für sich. Generell geht es dabei um Verfahren, die Bewegung
eines Zuges zu überwachen und bei einer gefährlichen Fehlhandlung bzw. Unterlassung des
Lokführers den Zug zu bremsen. Eine der ältesten Lösungen sind mechanische
Fahrsperren, die bei Vorbeifahrt mit einem Hebel die Bremse des Zuges auslösen. Es geht dann
über Systeme, die den Lokführer das Erkennen eines Signals bestätigen lassen
(britisches AWS) über die punktförmige Überwachung der Geschwindigkeit (alte deutsche
Indusi, britisches TPWS) und punktförmige Übertragung mit zu einprogrammierten Bremskurven,
also wegstreckenbezogenen zulässigen Geschwindigkeiten (neue Indusi = PZB90, europäisches ETCS
im Level 1) bis hin zu kontinuierlich übertragenden Systemen (deutsche LZB, ETCS ab Level 2). Dann
gibt es noch quasikontinuierliche Systeme, die abschnittsweise Höchstgeschwindigkeiten erlauben,
aber keine Bremskurven kennen. Die Niederländer benutzen
ein solches (ATB), ebenso die Chinesen. Beide übertragen die Daten frequenzcodiert über
die Gleise, also einer Modellbahn-Digitalsteuerung nicht ganz unähnlich.
Darüber hinaus gibt es noch Verfahren, die den Lokführer kontrollieren, in Deutschland SIFA genannt. Bei der Eisenbahn muss ein Lokführer hier einen Knopf drücken und regelmäßig loslassen (angeblich soll es Menschen geben, die das auch noch im Schlaf tun ...), bei Straßenbahnen reicht - wenn vorhanden - es meistens, den Knopf gedrückt zu halten.
Aus Stellwerkssicht besteht die Zugsicherung meistens lediglich in einer Ausgabe der Fahrwegdaten, die Umsetzung und Übertragung geschieht extern (LZB-Rechner, RBC bei ETCS Level 2 und 3). Teilweise ist auch einfach nicht viel zu bearbeiten, z. B. wenn nur die Geschwindigkeit übertragen wird. Bei ETCS Level 1 greift die Zugsicherung die Daten sogar direkt von der Außenanlage (Signale) ab.
ATB = Automatische Trein Beinvloeding
AWS = Automatic Warning System
ETCS = European Train Control System
Indusi = Induktive Zugsicherung
LZB = Linienzugbeeinflussung
RBC = Radio Block Centre (bei ETCS)
SIFA = Sicherheits-Fahrschaltung
TPWS = Train Protection and Warning System
(Mehr zu britischer Sicherungstechnik unter
http://www.svenherzfeld.de/bahnen/uk/index.htm.)
Ob der Modellbahner seiner Anlage eine Zugsicherung spendiert, ist eine Geschmacksfrage. Wirklich notwendig wird sie in der Regel nicht sein, da die meisten Modelle einen lächerlich kurzen Bremsweg haben und der mögliche Schaden gering ist. Bei gut rollenden Exemplaren mit Schwungmasse, die zudem eigene Arbeit oder sündhaft teure Kleinserienmodelle sind, kann sich eine Zugsicherung aber bewähren, besonders wenn man mal einem nicht so gut ausgebildeten Triebfahrzeugführer den Regler in die Hand gibt.
Sonstige Anmerkungen
Bei echten Stellwerken wird es je nach Anschaltung der Außenanlage noch komplizierter.
Funktionieren die Relais, die das draußen schalten? Zieht etwa ein Relais ohne Befehl
an, fällt es nicht ab (bleibt kleben), zieht es trotz Spannung nicht an oder fällt
unerwartet ab? Gefahr, keine Gefahr? Man kann ein zusätzliches Zustimmerrelais einbauen,
dass für jede Aktion (Weiche umstellen, Signal aus der Ruhelage bringen) angezogen
sein muss.
Zudem bestehen SIMIS-Stellwerke aus mehreren Rechnern, die den Bahnhof untereinander aufteilen. Wenn einer von ihnen ausfällt, müssen Maßnahmen getroffen werden, die Fahrstraßenfragmente bedarfsweise aufzulösen. Womöglich ist der Flankenschutz nicht mehr überwacht, ein Teil eines Nahstellbereichs ... ein Modellbahner wird dies vermutlich nicht benötigen, da die Software wahrscheinlich in einem einzelnen Rechner läft.
Anmerkungen zur Freimeldung
Unsere Überlegungen zur Stellwerkslogik möchte ich noch um ein paar Gedanken zum Thema
Freimeldung ergänzen. Es fängt mit dem Begriff stelbst an. In Modellbahnerkreisen ist
immer von "Gleisbesetztmeldern" die Rede. Schon durch einen Vergleich der gemeldeten
Zustände vom Namen her wird klar, was der Unterschied ist: Ein Gleisbesetztmelder meldet das
Gleis besetzt, ist im Ruhezustand also frei. Ein Freimelder ist in Ruhe besetzt. Sicherungstechnisch
bedeutet dies, dass der Freimelder den sicheren Ruhezustand hat. Was ist der Unterschied?
Bei der großen Bahn werden klassisch Gleisstromkreise verwendet. Die beiden Schienen werden gegeneinander isoliert, zwischen beide wird an einem Ende des Abschnittes eine Spannung gelegt. Am anderen Ende zieht mit dieser Spannung ein Relais an. Werden die beiden Schienen nun durch eine Achse leitend verbunden, so gibt es einen Kurzschluss. Die Spannung zwischen den Schienen bricht zusammen, das Relais fällt ab. Das System ist fail-safe, es meldet bei Achsen besetzt, bei Ausfall der Versorgungsspannung, bei Lösen eines Anschlusskabels und prinzipiell auch bei Schienenbruch. Die Freimelder arbeiten überwiegend mit Gleichspannung, auf Besonderheiten wie Tonfrequenzkreise möchte ich hier nicht weiter eingehen.
Der wesentliche Nachteil ist, die parallelen Schienen gegeneinander isolieren und an Abschnittsgrenzen den durchgehenden Strang trennen zu müssen. Eine typische Problemstelle ist eine Weichenzunge. Längstrennstellen bringen dabei besondere Probleme bei der Rückleitung des Fahrstromes. Wegen des quer verlaufenden Stromflusses muss die Achse leiten (keine Kunststoffräder), und besonders im Herbst und bei kräftigem Sanden kann es schon mal passieren, dass ein Zug kurzzeitig "verschwindet". Andererseits kann nasser Schotter unter Umständen eine Besetztmeldung erzeugen. Deshalb setzt man heute vorzugsweise auf Achszähler.
Wir bleiben aber weiterhin bei den Gleiskreisen, denn Modellbahner setzen ein ähnliches Prinzip ein. Das Vorbildprinzip bleibt allerdings Märklin-Fahrern vorbehalten, für alle, bei denen die Zahl der Leiter gleich der der Schienen (oder Punktkontakte) ist, steht keine freie Schiene zur Verfügung.
Man wendet nun eine Umkehrung der Freimeldung an. Da zwischen den Schienen die Fahrspannung anliegt, kann man nicht einfach per Kurzschluss einen Spannungsabfall erzeugen. Aber jeder Stromfluss zwischen den Schienen kann relativ einfach gemessen werden. Deshalb auch Umkehrung: hier gilt das Gleis als besetzt, wenn der Strom fließt. Wir folgern nach dem oben gesagten nun, dass der Besetztmelder nicht fail-safe ist: bei Ausfall der Versorgungsspannung gilt das Gleis als frei. Es wäre für uns weniger schlimm, wenn ein solcher "Ausfall" nicht sogar ein Regelfall wäre: Dreht man am Trafo, um den Zug halten zu lassen, ist die Fahrspannung weg, damit der Fahrstrom, und letztlich auch die Besetztmeldung. Die üblichen Besetztmelder lösen das Problem durch Anlegen einer Hilfsspannung, die so gering ist bzw. mit einem solchen Widerstand versehen ist, dass sich eine Lok nicht in Bewegung setzt. Legt man ständig Spannung ans Gleis, z. B. durch Dauerzugbeleuchtung oder bei Digitalsystemen, ist dies nicht erforderlich. Bausätze, Fertigbausteine und Bauanleitungen gibt es in großer Zahl, vielleicht füge ich später noch eine Linkliste oder eine Schaltung an.
Die erwähnten Nachteile bleiben im Modell bestehen. Insbesondere mit der Kontaktgüte hat man bekanntlich manchmal so seine Probleme. Zudem sind bei uns die Achsen generell isolierend und müssen mit Graphit o. ä behandelt werden, um einen Widerstand im richtigen Bereich zu bekommen. Zu klein = zu hoher Verlust, zu groß = keine Meldung. Ach ja, vereinzelt gibt es Besetztmelder auch beim Vorbild, dann aber eher für informative Zwecke.
Nachdem wir nun die Funktionsweise kennen, bleibt uns die Frage nach der Platzierung von Freimeldekreisen. (Ich bleibe mal bei dem Wort.) Zunächst wäre zu sagen, dass sie nur bei moderneren Stellwerksformen erforderlich sind. Aber von elektrischen Weichen auf der Modellbahn können wir wohl ausgehen. Auf Anhieb fällt einem sicherlich ein, dass jeder Platz erfasst werden muss, an dem ein Zug stehen kann. Das sind Bahnsteiggleise und Blockabschnitte. Bei Blöcken gibt es schon weitere Punkte zu bedenken. Die Länge ist einer, in unserem Fall aber eher unkritisch. Interessant ist die Frage nach dem Durchrutschweg hinter den Blocksignalen. Da dieser frei sein muss, um einen Zug auf das Signal zu fahren zu lassen, ist es erforderlich, ihn mit einer separaten Freimeldung zu versehen. Man kann es aber auch einfacher haben und alle Freimeldekreise um die Länge des Durchrutschweges nach hinten verschieben. Dass dabei kein Unterschied zwischen Halt vor dem Signal und Durchrutschen gemacht wird, ist für den Block selbst unerheblich, ebenso der verspätete Signalhaltfall. Diese Lösung funktioniert aber nur, wenn die Länge des Blockes mindestens der Summe der Länge des längsten Zuges und der des Durchrutschweges entspricht. Befindet sich im Block eine Anschlussstelle, so sollte die Weiche mit der Strecke isoliert werden, das Anschlussgleis selbst natürlich nicht. Dass der Zug verübergehend verschwindet, ist wegen der als Sperrfahrt durchgeführten Bedienung kein Problem.
Betrachten wir nun einmal eine Weichenstraße:
Durch einfaches Betrachten der Fahrmöglichkeiten kommen wir auf die Trennstellen (rote Balken). Nach diesem Prinzip sollte man seinen Gleisplan untersuchen: wo können gleichzeitig Züge fahren oder stehen, ohne sich gegenseitig zu behindern?
Mehr scheint es nicht dazu zu sagen zu geben, oder? Weit gefehlt! Nehmen wir einmal folgende Weichenlage und Besetztmeldung (rote Gleise) mit den blau angedeuteten Fahrzeugen:
Auch wenn die Situation hier etwas übertrieben erscheint, so kommt sie vor. Der Zweifler möge nur einmal mit Wagen auf einem Gleiswechsel bei normalem Parallelgleisabstand experimentieren. Man sagt, die Weichen sind nicht profilfrei isoliert bzw. es gibt eine Profilraumeinschränkung. In der Praxis bedeutet das, dass man so eine Situation entweder tunlichst vermeiden sollte oder aber bei Besetzung der einen Weiche in Linkslage die Partnerweiche als nicht frei ansehen muss. Damit wirkt ein Element außerhalb des Fahrweges auf den Fahrweg selbst ein. Falls Flankenschutz vorhanden ist, ist dieses Problem automatisch mit gelöst, allerdings nicht immer bei gekuppelten Weichen. (Man sehe sich die Anordnung der Weichen an, wenn ein Gleis auf die beiden Nebengleise verzweigt, also aus drei zwei werden.) Und was ist, wenn man bei fehlendem Flankenschutz auf Ersatzsignal fährt? Offenbar können wir es uns nicht so leicht machen.
Vermeiden kann man die Profilraumeinschänkung gerade in der gezeigten Situation nicht, man kann aber allgemein darauf achten, am den stumpfen Zweigen einer Weiche die Isolierung (z. B. für einen durch Sperrsignal gesicherten Abschnitt) ausreichend weit entfernt an zu bringen. Am besten mit den längsten und breitesten Wagen ausprobieren! Beim Vorbild gibt es wirklich Fälle, in denen so ein Sperrsignal nicht profilfrei steht, allerdings nur bei Rangiersignalen in Weichenfeldern. Wenn man das mit Hauptsignalen im Bahnhof macht, bekommt man schnell ein Problem ;-)
Die Situation kommt im Bild fünfmal vor, in den vier Gleiswechseln und links im mittleren Gleis zwischen den Gleiswechseln.
Ein weiteres Problem zeigt das folgende Bild:
Der Fahrweg ist rot ausgeleuchtet. Dabei sind drei Weichen gemeinsam isoliert. Die Fahrmöglichkeiten schränkt dies nicht ein, da die Weiche ganz rechts (blau) nur gemeinsam mit der neben ihr befahren werden kann. Aber: was passiert bei Einstellung der Fahrstraße mit dieser Weiche? Bleibt sie in Rechtslage, so kann auf dem unteren Gleis ggf. kein Zug verkehren (bei gekoppelten Weichen oder Flankenschutz ohne Transport), da die Weiche nach links umlaufen müsste, dies wegen der zu erwartenden Besetzung aber nicht kann. Und wenn die Weiche nach links geworfen werden soll, was passiert, wenn sie nicht kann? Sofern man nicht all zu knapp bei Kasse ist, empfehle ich zumindest, auf die gemeinsame Isolierung in solchen Fällen zu verzichten. Eine recht elegante Lösung wäre es, vor die Spitze dieser Weiche ein Sperrsignal zu setzen ... ob man dieses brauchen kann, hängt aber von der Gesamtsituation ab.
In Bahnsteiggleisen kann man zudem daran denken, für Flügelungen Zugdeckungssignale zu errichten und das Gleis in zwei Abschnitte zu teilen. Welcher Seite der kleine Totraum zwischen den beiden Signalen zugeordnet wird, spielt in der Praxis keine Rolle. Bei Abstellgleisen für Loks sind mehrere Abschnitte nicht unbedingt erforderlich, wenn man eine Rangierfahrt in das besetzte Gleis hinein fahren darf. Allerdings muss dann auch der Modellbahner auf Sicht fahren. Also im Schattenbahnhof eine Kamera aufstellen oder doch mehrere Abschnitte machen?
Ein Durchrutschweg kann eine eigene Freimeldung bekommen, das hängt vor allem davon ab, ob man das Durchrutschen registrieren will. Können im D-Weg Fahrstraßen kreuzen, gibt es Profilraumeinschränkungen oder kann der D-Weg aus der Gegenrichtung befahren werden, bleibt natürlich keine Entscheidungsfreiheit.
Folgendes Bild soll uns eine Schwierigkeit des Vorbilds zeigen, die wir sogar noch in extremerer Form haben können:
Eine an sich harmlose Situation, profilfrei isoliert. Nun lassen wir nach Gleis 2 einen langen Güterzug einfahren. Er bleibt vor dem nächsten Signal stehen, hat die Weiche profilfrei verlassen, und über Gleis 1 läuft somit die Fahrstraße für den ICE ein. Und nun löst der Lokführer des Güterzuges die Bremse, die Puffer drücken die Wagen auseinander, der Zug wird deutlich länger ...
Um dies zu vermeiden, kann man in Gleis 2 eine Schutzweiche einbauen. Wenn diese nicht anderweitig erwünscht ist, kann es billiger sein, einen zusätzlichen Abschnitt, den sogenannten Streckschutzabschnitt (blau), zu errichten. Seine Länge muss man durch Versuche ermitteln, was sehr von den verwendeten Wagen und Kupplungen abhängen wird. Ich muss allerdings sagen, dass ich bei mir auch keinen Streckschutz eingeplant habe, kommt vielleicht später im Schattenbahnhof.
Ein Wort noch zur Länge der Freimeldeabschnitte: Zumindest auf der Modellbahn ist die Höchstlänge praktisch nicht begrenzt, und nur betriebliche Gründe werden sie beeinflussen. Aber wer einen 20 Meter langen Block hat, der darf ihn auch so bearbeiten.
Nach unten hin ist es anders. Ein Abschnitt muss mindestens so lang sein, dass er nicht von langen Fahrzeugen überbrückt wird, also die Achsen eines Wagens vor und hinter ihm stehen. Wie lang das ist, kann man einfach ermitteln, normale Drehgestellwagen in N liegen bei etwa 10,2 cm. Dazu kommt noch, dass eine einzelne Achse nur dann gemeldet wird, wenn diese auch behandelt ist bzw. zweipolig Spannung abgreift, und das gerade bei kleineren Spurweiten mit einer gewissen Ausfallwahrscheinlichkeit. Wenn man das Mindestmaß unter diesem Aspekt mit typischen Weichen vergleicht, bemerkt man sofort eine Schwierigkeit.
Auch beim Versatz der Isolierung in den beiden Schienen muss man beim Vorbild aufpassen. Im Modell haben wir das Problem aber nicht so sehr, zumal es kaum Gründe gibt, die Trennstellen nicht parallel zu machen. (Mechanisch wäre es evtl. sinnvoll, das Schotterband nicht komplett zu trennen, aber da gibt es bessere Lösungen, siehe Gleisbesetztmelder.) Bei Versorgung aus einer gemeinsamen Quelle und gleicher Polung wird ohnehin auf mindestens einer Seite ein Stromfluss registriert, nur muss die Mindestlänge dann um den Versatz vergrößert werden.
Gelegentlich sollen Freimeldeabschnitte aber auch für andere Zwecke genutzt werden. Bei mir finden sich solche als Ersatz für die Koppelspulen ("Magnete") der PZB. Da es hierbei nur um das Signal der ersten Zugachse geht, kann so ein Abschnitt sehr kurz sein. Aus mechanischen Gründen sollten die Trennstellen aber dennoch nicht zu nah aneinander liegen. Wenn die Meldung lediglich in eine Richtung erforderlich ist, so muss die andere Seite gar nicht separat isoliert werden. Zudem kann das Gleis beidseitig desw Melders auch an einen gemeinsamen Freimelder angeschlossen sein. Das Stellwerk nimmt solche PZB-Melder als Teil des jeweiligen Gleis wahr (ODER-verknüpft). 20 cm vor Hauptsignalen, Zugdeckungssignalen bzw. Bahnsteigen liegen weitere Melder als Kennzeichen für den Lokführer, so dass er den bereits hinunter gebremsten Zug sanft zum Stillstand bringen kann, auch ohne unmittelbaren Sichtkontakt zu haben. Er fährt dann sozusagen unter LZB/ETCS und achtet nur auf seinen Handregler (der neben den Meldern auch die Signalbilder anzeigen soll). Für den Punkthalt muss er eventuell dann doch noch mal in die Anlage blicken ;-)
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