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Kraftstellwerke

[415] Kraftstellwerke (power interlocking; appareils de manoevre commandés par machines; apparecchi di manovra meccanico).

Inhalt: I. Allgemeines. Einteilung. Bestandteile. Geschichtliche Entwicklung der K. – II. Beschreibung von K. A. Elektrisches Stellwerk der Bauart Siemens & Halske, Berlin. 1. Die elektrische Weichenstellvorrichtung; a) der Weichenantrieb, b) die Weichenschaltung. 2. Die elektrische Signalstellvorrichtung; a) der Signalantrieb, b) die Signalschaltung. 3. Das Schalterwerk im Stellwerkgebäude; a) der Weichenschalter, b) der Fahrstraßensignalschalter. 4. Krafterzeugung und Kraftspeicherung. B. Elektrisch gesteuertes Druckluftstellwerk der Bauart C. Stahmer & Co. in Georgsmarienhütte. 1. Die Weichenstellvorrichtung; a) der Weichenantrieb, b) Anordnung des Weichenantriebs an der Weiche, c) die Weichenschaltung. 2. Die Signalstellvorrichtung; a) der Signalantrieb, b) die Signalschaltung. 3. Das Schalterwerk. 4. Die Kraftstation für Druckluft und elektrischen Strom. 5. Die Rohrleitung.

I. Allgemeines.

K. sind Stellwerke, bei denen die Weichen, Gleissperren, Signale u.s.w. durch Elektrizität, Druckluft oder Druckflüssigkeit umgestellt werden. Sie haben ebenso wie die mechanischen Stellwerke den Zweck, durch Vereinigung der Stellvorrichtungen einer größeren Anzahl von Weichen, Signalen u. dgl. sowohl die Bedienung zu erleichtern, zu beschleunigen und für das Bedienungspersonal gefahrloser zu machen, als auch diese Stellvorrichtungen so voneinander abhängig zu machen, daß den Anforderungen der Betriebsicherheit entsprochen wird.

Durch Verbindung der K. mit Stationsblockeinrichtungen oder anderen Freigabevorrichtungen werden die K. von der mit dem Fahrdienstleiter besetzten Befehlstelle des Bahnhofs abhängig gemacht.

Durch Zufügung von Streckenblockeinrichtungen wird die Sicherung der Zugfahrten auf der freien Strecke erreicht.

Den mechanischen Stellwerken gegenüber haben die K. den Vorteil der Entlastung der bedienenden Wärter von der nicht unbeträchtlichen Kraftanstrengung bei den Hebelbewegungen. Die Wärter werden daher nicht so leicht ermüdet und können ihren Dienst aufmerksamer und besser ausüben. Die bei mechanischen Stellwerken durch die Forderung richtiger Wirkung der Drahtzüge nach den Weichen, Riegeln, Signalen u.s.w. gesteckten Grenzen für die zulässige Höchstentfernung der Weichen (350 m), Riegel (500 m) und Signale (1200 m) vom Stellwerksgebäude können bei K. erweitert werden. Die Kraftübertragung verlangt keine Beschränkung. Die Stellwerksbezirke können bei K. größer und deren Zahl auf einem Bahnhofe kann daher kleiner gewählt werden. Dadurch wird eine Personalersparnis und unter Umständen auch eine Erhöhung der Betriebsicherheit sowie eine Beschleunigung des Betriebsdienstes erzielt. Die vollständige Fahrt- und Haltlage der Signalflügel wird bei K. zuverlässiger erreicht, als bei langen Drahtleitungen, insbesondere, wenn diese vereist sind. Weitere Vorteile ergeben sich bei K. durch die größere Schnelligkeit der Hebelbewegung und damit durch die Beschleunigung der Bedienung und des Betriebs, ferner durch die völlige Freiheit in der Wahl der Standorte für die Stellwerksgebäude. Diese können beliebig seitlich der Gleise, zwischen oder über ihnen auf Pfeilern oder Brücken angeordnet werden. Ihr Standort kann also ganz nach den[415] Erfordernissen der betrieblichen Zweckmäßigkeit gewählt werden. Da die Breite der Schalter gegenüber der Hebelbreite der mechanischen Stellwerke um die Hälfte etwa verringert werden kann, so werden die Gebäude der K. erheblich kürzer und dadurch übersichtlicher und für die Bedienung geeigneter.

Ihr Hauptvorteil aber liegt in der Erhöhung der Sicherheit. Während bei mechanischen Stellwerken die erforderlichen Abhängigkeiten zwischen Weichen und Signalen – abgesehen von den in die Signaldrahtzüge eingeschalteten Riegeln von Weichen, die von Personenzügen gegen die Spitze befahren werden – nur zwischen den Hebeln im Hebelwerke hergestellt werden, erreicht das K. eine unmittelbare Abhängigkeit der Weichenantriebe, bei spitzbefahrenen Weichen beider Zungen von den Signalflügeln. Wenn ein Weichenantrieb und mit ihm die Weiche, oder bei von Personenzügen spitz befahrenen Weichen eine Weichenzunge nicht richtig liegt, kann bei K. das zugehörige Fahrsignal nicht in die Fahrlage gestellt werden. Wird bei auf Fahrt stehendem Signal eine Weiche verstellt (aufgefahren), so fällt das Signal auf Halt!

Unbeabsichtigte Umstellung von Weichen durch Eintritt von Fremdstrom in eine Leitung oder eine falsche Meldung über die Weichenlage sind durch entsprechende Anordnungen verhütet.

Die Instandhaltung der K. ist meistens billiger als die der mechanischen.

Die Anlagekosten der K. übersteigen in der Regel die der mechanischen Stellwerke. Die sonstigen Vorteile der K. haben ihnen aber trotzdem eine schnell zunehmende Verbreitung verschafft.

Man unterscheidet:

1. Elektrische Stellwerke, bei denen sowohl die Weichen, Signale u.s.w. durch elektrischen Strom (Stellstrom) umgestellt werden, als auch die übereinstimmende Lage dieser Einrichtungen mit der Stellung des Stellhebels im Stellwerk durch elektrischen Strom (Überwachungsstrom) überwacht wird. Der Stellstrom hat eine Spannung von 100 bis 160 Volt, der Überwachungsstrom von 24 bis 32 Volt. Diese Art der K. ist die bei weitem verbreitetste.

2. Druckluftstellwerke (Preßluftstellwerke), bei denen die Bewegung der Weichen und Signale u.s.w. durch Druckluft bewirkt wird. Je nach der Höhe des im gewöhnlichen Betriebe verwendeten Luftdrucks bezeichnet man diese Stellwerke als Niederdruck- (1 bis 1∙5 Atm.), Mitteldruck- (2∙5–3 Atm.) und Hochdruckstellwerke (4–5 Atm.).

Die Steuerung der Druckluft in den Antrieben geschieht auch durch Druckluft (mit Druckflüssigkeit) oder in der Regel mit Elektrizität. Letztere Stellwerke nennt man elektrisch gesteuerte Druckluftstellwerke oder elektropneumatische Stellwerke.

Der Steuerstrom hat eine Spannung von etwa 30 Volt, der für die Zwecke der Überwachung auf etwa die Hälfte seiner Stromstärke gedrosselt wird.

3. Druckwasserstellwerke, bei denen die Antriebe durch Druckwasser bewegt werden. Diese sind nur in Ländern mit mildem Klima verwendbar; in Deutschland sind sie nicht in Anwendung.

Die K. bestehen aus:

1. dem im Stellwerksgebäude (oder -raume) aufgestellten Schalterwerk, durch dessen Bedienung der Wärter die Weichen, Gleissperren, Signale u.s.w. umstellt und bei Zugfahrten die in Betracht kommenden Weichen, Gleissperren und Schutzsignale gegen versehentliches Umstellen festlegt;

2. den an den Weichen, Gleissperren u.s.w. und den Signalen befindlichen (Kraft-) Antrieben (Weichenantrieben, Signalantrieben u.s.w.);

3. Den Leitungen zwischen dem Kraftwerk oder dem Kraftspeicher und dem Schalterwerk sowie zwischen diesem und den Antrieben, die bei elektrischen Stellwerken aus Kabeln, bei den übrigen K. außerdem aus den Rohrleitungen für die Druckluft (oder das Druckwasser) bestehen;

4. der Kraftanlage, in der der elektrische Strom oder die Druckluft (oder -flüssigkeit) erzeugt und gespeichert oder nach Entnahme aus einem anderen, auch sonstigen Zwecken dienenden Kraftwerk nur gespeichert wird.

Zu 1. Das Schalterwerk enthält die Weichen- (Gleissperren u.s.w.), die Signal- und Fahrstraßenschalter, die in einem allseitig geschlossenen und gesperrten, bzw. plombierten Gehäusekasten untergebracht sind. Aus diesem Kasten treten die zur Umstellung der Schalter dienenden vom Wärter zu handhabenden Umstellvorrichtungen in Gestalt von kleinen Hebeln, Knebeln oder Stellknöpfen heraus.

In der Regel ist für jede Weiche ein Weichenschalter vorhanden. Jedoch können auch 2 oder mehr Weichen oder eine Weiche und Gleissperre, die dann als gekuppelte bezeichnet werden, durch einen Schalter gestellt werden. Ein Fahrstraßenschalter dient in der Regel für 2 Fahrstraßen. Ein Signalschalter kann für mehrere feindliche Signalbilder verwendet werden. Fahrstraßenschalter[416] und Signalschalter werden neuerdings auch zu einem gemeinsamen Fahrstraßensignalschalter vereinigt. Die erste Hälfte der Hebelbewegung (um 45°) dient dann als Fahrstraßenschalter, die zweite (45–90°) als Signalschalter. An jedem Schalter befinden sich Fensterchen, hinter denen Farbscheiben sichtbar sind, die durch ihre Farbe anzeigen, ob die Stellung der Weiche und des Signals mit der des Hebels übereinstimmt oder nicht, und ob der Hebel umgelegt werden kann oder nicht.

Wird der Stellhebel eines Weichenschalters umgelegt oder zurückgelegt, so wird die Weiche in die andere Endlage umgestellt. Während des Umlaufs des Weichenantriebs erscheint hinter dem oben besprochenen Fensterchen ein Störungsfarbzeichen und ertönt eine Klingel. Dasselbe geschieht, wenn die Überwachungseinrichtung versagt. Hat die Weiche die andere Endlage erreicht, so zeigt die Farbscheibe dies an und die Klingel verstummt. Diese Störungszeichen erscheinen auch, sobald die Weiche durch fremde Einwirkung (z.B. durch Auffahren vermittels eines Fahrzeuges) verstellt wird.

Am Fahrstraßenhebel zeigen die Farbscheiben an, ob er freigegeben oder ob er (nach dem Umlegen wieder) festgelegt ist. Ist er freigegeben, so ertönt auch ein Klingelzeichen, um den Wärter zum Einstellen der Fahrstraße und zum Stellen des zugehörigen Signals aufzufordern.

Am Signalhebel zeigen die Signalscheiben an, ob er umlegbar ist und ob die Signalbilder der Hebelstellung entsprechen.

Ist ein Wechselstromblockwerk mit dem Kraftstellwerk verbunden, so wird jenes in der Regel auf dieses aufgesetzt. Das Blockwerk kann jedoch auch an anderer Stelle aufgestellt werden. Die erforderlichen Abhängigkeiten werden dann nur elektrisch hergestellt. Die für die Betriebsicherheit erforderliche Abhängigkeit zwischen den Weichen- u.s.w. Hebeln und den Signalhebeln wird bei K. ebenso wie bei mechanischen Stellwerken durch die Verschlußvorrichtung (das Verschlußregister), d.h. durch von den Fahrstraßenhebeln angetriebene Schubstangen und an diesen befindliche Verschlußstücke (Verschlußelemente) erreicht. Diese Verschlußstücke sind derart an den Fahrstraßenschubstangen angebracht, daß sie das Umlegen eines Fahrstraßenhebels (und damit des Signalhebels) nur gestatten, wenn die für diese Fahrstraße in Betracht kommenden Weichen- (Gleissperren-, Haltscheiben- u. dgl.) Hebel richtig stehen. Wird der Fahrstraßenhebel nun umgelegt, so sperrt er sich selbst gegen Zurücklegen und verschließt die zu seiner Fahrstraße gehörigen Weichen- u. dgl. Hebel und hebt eine Sperrung des Signalhebels auf, der jedoch erst umlegbar wird, wenn sämtliche abhängige Weichen u.s.w. die richtige Lage angenommen und deren Überwachungsvorrichtungen richtig gewirkt haben und damit die elektrische Sperrung des Signalhebels beseitigt ist.

Wird der Signalhebel umgelegt, so kommt das Signal auf Fahrt. Dann können die Fahrstraßen-, Weichen- u. dgl. Hebel nicht bewegt werden und für die durch das Signal gestattete Fahrt liegen die Weichen fest. Sie bleiben auch nach Zurücklegen oder Aufhaltfallen des Signals noch fest. Die Fahrstraße wird entweder durch den Zug durch Befahren eines Schienenstromschließers oder vermittels einer Auflösetaste oder im Falle des Versagens der ersteren Einrichtung mittels einer Hilfsauslösetaste durch einen Beamten aufgelöst, der beurteilen kann, wann die Auflösung statthaft ist. Löst der Zug die Fahrstraße auf, so bewirkt er gleichzeitig auch, daß das Signal auf Halt fällt.

Außer durch die genannte mechanische Verschlußvorrichtung zwischen den Hebeln des Schalterwerks besteht aber bei K. noch eine weitere elektrische Abhängigkeit zwischen den spitzbefahrenen Weichen und den Signalen derart, daß

a) ein Signalflügel nur dann in die Fahrlage kommen kann, wenn die beiden Weichenzungen richtig stehen und

b) daß der Signalflügel auf Halt fällt, sobald eine der genannten Weichenzungen (oder eine andere in Betracht kommende Weiche u. dgl.) ihre richtige Lage verläßt oder eine der Überwachungseinrichtungen versagt. Durch diese Einrichtung sind die K. den mechanischen Stellwerken überlegen.

Zu 2. Die Weichenantriebe sind bei elektrischen Stellwerken Triebmaschinen mit einem kleinen, schnell umlaufenden Motor von etwa ¹/₂ PS., der auf ein Zahnrad oder Schneckengetriebe einwirkt, das meist mittels einer Zahnstange die Weiche umstellt.

Der Stellstrom von rund 140 Volt Spannung, der beim Beginn der Weichenumstellung vom Stellwerk aus durch die Hebelumlegung nach dem Weichenantrieb geschickt wird, schaltet sich nach Vollendung der Weichenbewegung im Weichenantrieb selbsttätig ab. Dafür schaltet sich der Überwachungsstrom (der die Vollendung der Weichenbewegung durch Betätigen des Überwachungsmagneten im Stellwerk und Erscheinen der betreffenden Farbscheiben meldet) an, der den Batteriewechsler im Schalterwerk betätigt und den hochgespannten[417] (Stell-) Strom ab- und dafür den der niedrig gespannten Überwachungsbatterie (30 Volt) anschaltet.

Wird die Weiche durch äußere Einwirkungen (z.B. durch Auffahren oder durch eine Brechstange) aus der Endlage herausgebracht, so wird der Überwachungsstromkreis unterbrochen und der Rückmeldemagnet stromlos. Dieser läßt seinen Anker fallen, wodurch die Störungsscheibe erscheint und das Klingeln beginnt. Dadurch erhält der Wärter von dieser Unregelmäßigkeit Kenntnis.

Die Weichenantriebe der Luftdruckstellwerke bestehen in der Regel aus einem doppelt wirkenden Zylinder, dessen Kolben unmittelbar an die Weichenstellstange angeschlossen ist. Die Drucklufteinlaßventile, die die Druckluft aus dem nach allen Antrieben geführten Rohrnetz in die Antriebe einlassen, werden in der Regel durch elektrischen Strom betätigt, der vom Stellwerk aus durch Hebelumlegen eingeschaltet wird.

Zum Verstellen von Gleissperren-, Haltscheiben- u.s.w. Signalen werden dieselben Antriebe wie für Weichen verwendet, für die Haupt- und für die Vorsignale dagegen kleinere Motoren oder kleinere Zylinder verwendet oder auch Solenoide.

Bei Motorsignalantrieben wird der Stellstrom, wie bei den Weichenmotoren, nach Vollendung der Bewegung im Antriebe selbsttätig abgeschaltet; bei Solenoidantrieben, die bei Fahrtstellung des Signals Strom behalten müssen, wird er der Ersparnis wegen bei dieser Stellung teilweise abgedrosselt.

In den »besonderen Bedingungen für die Lieferung und Aufstellung von K.« der preußischen Staatseisenbahnen sind noch folgende wichtige Bestimmungen enthalten.

Jede von Zügen spitz befahrene Weiche muß gegen selbsttätige Entriegelung der anliegenden Zunge gesichert sein.

Alle elektrischen Stromkreise sind so einzurichten und durch Schmelzsicherungen derart zu sichern, daß Fremdstrom oder eine falsche Erdung die Einrichtungen nicht beschädigen und in gefahrbringender Weise beeinflussen, die Antriebe nicht bewegen und keine falschen Meldungen hervorbringen kann.

Die Weichenantriebe müssen ein Zurückholen der Weiche, die Signalantriebe ein Zurückholen des Signals, vor Erreichung der Endlage gestatten und so gebaut und geschützt sein, daß ihre Wirksamkeit durch Witterungseinflüsse nicht beeinträchtigt wird. Es müssen Vorkehrungen getroffen sein, daß die Weichen in Bedarfsfällen mit einer Hilfsvorrichtung von Hand gestellt werden können. Die Umstelldauer bei Kraftantrieben soll 3 Sekunden nicht übersteigen. Es darf nicht möglich sein, einen Signalflügel ohne Betätigung des Antriebs aus der Haltstellung zu bewegen. Bleibt ein Signalflügel trotz Zurücklegen des Stellhebels in Fahrlage, so darf die Fahrstraße nicht aufgelöst werden können.

Die Rückblockung und die Vorblockung darf nur ausgeführt werden können, wenn auf der blockenden Stelle das zugehörige Signal sich in der Haltlage befindet.

Zu 3. Die Leitungen für den elektrischen Strom vom Schalterwerk nach den Antrieben werden stets als Kabel ausgebildet, deren Eisenbewehrung als Rückleitung ausgenutzt wird. Öfter werden noch besondere metallische Rückleitungen zugefügt. Die Kabel werden entweder als Gruppenkabel ausgebildet, die in Verteilungsgehäusen endigen, von wo biegsame Anschlußkabel nach den Antrieben führen, oder als Einzelkabel. Letztere bieten den Vorteil erhöhten Schutzes gegen unbeabsichtigte Berührungen, sind aber erheblich teurer. Die Kabeladern sollen keinen geringeren Querschnitt als 0∙8 mm² haben, müssen im übrigen aber so stark sein, daß die verlangte Arbeit in den Antrieben geleistet wird.

Zu 4. Zum Betriebe der K. wird Gleichstrom verwendet, der in einer Kraftanlage für die Stellwerke eines Bahnhofs erzeugt oder aus einer anderen Kraftanlage des Bahnhofs erforderlichenfalls nach Umformung entnommen wird. Es werden damit Kraftspeicher (Akkumulatorenbatterien) geladen, die den Stell- und Steuerstrom abgeben. Die Kraftspeicher bestehen aus Zellen von je 2 Volt Spannung, die in genügender Menge hintereinander geschaltet werden.

In der Regel werden 2 Batterien für den Stellstrom und 2 Batterien für den Überwachungsstrom vorgesehen. Die Größe der Sammlerbatterien ist so zu bemessen, daß sie im geladenen Zustande die Kraft für mindestens 48stündigen Betrieb hergeben.

Die Druckluft für Druckluftstellwerke wird in einer meistens elektrisch betriebenen Luftpresse (Kompressor) erzeugt und nach Entölung und Abkühlung in einen Luftkessel gepumpt, von wo sie in das Rohrnetz geleitet wird. In diesem Kessel wird ein höherer Luftdruck (7–10 Atm.) gehalten, als zum Betrieb nötig ist. Bei der Überführung in das Rohrnetz wird der Druck durch ein Druckminderungsventil auf den Betriebsdruck verringert. Der die Luftpresse treibende Motor ist gewöhnlich mit einem selbsttätig sich einschaltenden Anlasser verbunden, der den Motor anlaufen läßt, sobald der Luftdruck im Kessel bis auf den Betriebsdruck des Rohrnetzes gesunken ist und den Motor stillsetzt, sobald der vorgesehene Höchstdruck erreicht ist.

Zur Aushilfe in Störungsfällen wird die Anlage öfters verdoppelt, besonders der Luftkessel. Es kann jedoch auch eine mit Luftpumpe für die Luftdruckbremse versehene [418] Lokomotive als Ersatz der gestörten Luftdruckanlage verwendet werden.

Bereits im Jahre 1873 wurde von der Firma Schnabel & Hennig in Bruchsal auf der Weltausstellung in Wien ein Druckwasserstellwerk ausgestellt, bei dem zur Stellung einer Weiche 2 Rohrleitungen vorhanden waren. Die Hinbewegung der Weiche wurde durch Eintritt des Druckwassers in das eine Rohr erzielt, wobei das andere die Rückleitung bildete; die Rückbewegung der Weiche wurde durch Druckwassereintritt in das andere Rohr bewirkt. Für die Signalstellung waren zur Hinleitung des Druckwassers zum Signal so viele Rohre angeordnet, als Fahrstraßen vorhanden waren, und ein gemeinsames Rückleitungsrohr. Die Hinleitungen führten über alle Weichen der Fahrstraße und betätigten das Signal nur bei richtiger Stellung der Weichen und nachdem sie diese verriegelt hatten. Zur Erhöhung der Sicherheit der Weichenfesthaltung wurde bei Fahrtstellung des Signals auch noch der Druck in den Leitungen erhöht.

Für Betriebsanlagen wurden solche Druckwasserstellwerke in Deutschland selten ausgeführt. Wohl aber sind ähnliche Druckwasserstellwerke in Italien (z.B. 1884 von Bianchi und Servattas), in Spanien, Südrußland, Frankreich und Amerika hergestellt. Sie sind nur in Ländern mit mildem Klima verwendbar, haben aber, da elektrische und Luftdruckstellwerke zuverlässiger und billiger sind, keine weitere Verbreitung gefunden.

Im Jahre 1883 stellte George Westinghouse in Nordamerika ein Druckluftstellwerk her, bei dem 3 Rohrleitungen nach jeder Weiche führten: ein Rohr dauernd gefüllt mit der Druckluft zum Stellen der Weiche und 2 Rohre zur abwechselnden Hinführung der Steuerdruckluft nach dem im Weichenantrieb befindlichen Steuerkolben, der die Stelldruckluft auf die eine oder andere Seite des Kolbens des Stellzylinders leitete. Die Steuerdruckluft ging dabei bei jeder Weichenumstellung verloren.

Da diese Druckluftsteuerung zu langsam arbeitete, wurde sie vom Erfinder schon im folgenden Jahre durch eine Druckflüssigkeitssteuerung (zunächst Alkohol, später Kalziumchlorid) und im Jahre 1892 durch eine elektrische Steuerung ersetzt.

Diese elektrisch gesteuerten Druckluftstellwerke wurden zuerst in Amerika und England, dann auch in Deutschland ausgeführt und werden auch heute in nicht unbeträchtlicher Zahl hergestellt.

In Deutschland baut die Firma C. Stahmer & Co. in Georgsmarienhütte bei Osnabrück Hochdruckluftstellwerke mit rd. 4 Atm. Pressung.

Ein Mitteldruckluftstellwerk (rund 3 Atm.) wird von der Bruchsaler Maschinenfabrik und ein Niederdruckluftstellwerk von Scheidt & Bach in München-Gladbach gebaut. Die Bruchsaler Maschinenfabrik verwendet neuerdings kolbenlose Druckluftantriebe.

Die ersten Versuche, Elektrizität zum Stellen der Weichen und Signale zu verwenden, wurden 1887 in Frankreich von Deprès (mit 2 Solenoiden) und von Sartiaux: (mit sich drehenden Motoren) gemacht und in Amerika von der Wharton Switch Company (auch mit Motoren). Diese Versuche wurden jedoch vor Erreichung einer praktisch verwendbaren Bauart abgebrochen. In der Folge kamen andere bessere Bauarten, so z.B. 1891 die Anlage von Ducousso und Rodary in Frankreich, 1900 das System Tailor und später das System der Union Switch & Signal Co. in Amerika sowie das Crewe-System von Webb & Thompson in England.

In Österreich brachte erst die 1893 auf dem Westbahnhofe in Wien ausgeführte Versuchsanlage der Firma Siemens & Halske eine Ausführungsform, die den hier gestellten Ansprüchen genügte. Nachdem 1894 die erste größere Anlage in Prerau, einer Station der früheren Kaiser-Ferdinand-Nordbahn, hergestellt war, haben die elektrischen K. weite Verwendung gefunden, so daß jetzt Hunderte von elektrischen Stellwerken im Betriebe sind. Bei den preußischen StB. allein sind 1914 über 200 elektrische Stellwerke mit zusammen über 10.000 Motoren im Betrieb; außerdem aber auch zahlreich in Österreich, Dänemark, Rußland, England und Belgien. In Deutschland stellen neben der Firma Siemens & Halske auch die Firmen Jüdel & Co. in Braunschweig und die Allgemeine Elektrizitätsgesellschaft (AEG.) in Berlin elektrische Stellwerke her. Die Firma Jüdel & Co. verwendet dasselbe Schalterwerk wie Siemens & Halske, aber abweichende Formen für die Antriebe der Weichen und Signale. Die AEG. verwendet ein anderes Schalterwerk und andere Antriebe. Die Signalantriebe sind bei ihr als Solenoidantriebe ausgebildet.

II. Beschreibung von Kraftstellwerken.

Als Beispiel eines elektrischen Stellwerks soll das der Bauart Siemens & Halske in Berlin, als Beispiel eines elektrisch gesteuerten Druckluftstellwerks soll das der Bauart C. Stahmer & Co. in Georgsmarienhütte beschrieben werden; beide in ihren neuesten Ausführungsformen und Schaltungen.[419]

A. Elektrisches Stellwerk

Bauart Siemens & Halske in Berlin.

1. Die elektrische Weichenstellvorrichtung.

a) Der Weichenantrieb (Abb. 225).

Dieser besteht aus einem Gleichstrommotor, dessen Drehbewegung durch ein Schnecken- und Zahnradgetriebe in die zum Umstellen der Weiche erforderliche Längsbewegung von 220 mm Länge umgewandelt wird. Das auf der Motorachse sitzende Zahnrad Z₁ treibt das auf der Schneckenspindel s sitzende Zahnrad Z₂ und damit die Spindel und das Schneckenrad r. Dieses Schneckenrad ist durch eine nachstellbare Reibungskupplung mit einem kleinen Zahntrieb (g) verbunden, der auf die Zahnstange (st) einwirkt, die durch ein Kreuzgelenk an die Weichenstellstange angeschlossen ist.

Der Motor ist ein Hauptstrommotor mit hoher Anzugkraft, um auch etwaige größere Bewegungswiderstände überwinden zu können. Er hat 2 getrennte Feldwicklungen für die beiden Drehrichtungen beim Hin- und beim Rückstellen der Weiche.

Der äußere Kranz der mit dem Zahntrieb verbundenen Scheibe dient als Steuerkranz für die Steuerschalter (Antriebkontakte, Motorkontakte).

An den Antrieben der von Personenzügen spitz befahrenen Weichen wird eine Weichenzungen-Überwachungsvorrichtung zugefügt. Diese besteht aus 2 nach den beiden Zungenspitzen führenden Überwachungsstangen, die die Antriebkontakte derartig beeinflussen, daß sie nur bei richtiger Lage beider Zungen schließen.

Diese Überwachungsstangen sind mit Einschnitten versehen, in die in den Endlagen der Zungen Haken eingreifen, die an den unter starkem Federdruck stehenden Steuerschaltern sitzen. Dadurch sind also die Weichenzungen in den Endlagen auch verriegelt. Bricht die Stellstange der Weiche oder fehlt in ihr ein Verbindungsbolzen, so hält diese Riegelung die Weichenzungen fest, so daß diese, auch wenn sie als Federzungen ausgeführt werden, was neuerdings auf den preußischen StB. als Regel anzusehen ist, sich nicht selbsttätig in Bewegung setzen und über die Weiche fahrende Züge nicht gefährden können.

Bei heiler Stellstange werden die Weichenzungen durch die auf den Rand der Steuerscheibe wirkenden unter starkem Federdruck stehenden Schalthebel festgehalten. Daß Fremdstrom[420] die Weiche nicht in Bewegung setzt, wird durch die Schaltungsanordnung erreicht (s. nachstehend).

Der Antrieb ist in einem gußeisernen Schutzkasten untergebracht, dessen Unterkasten in der Sohle geneigt ist, so daß das Schwitzwasser in einen Pumpensumpf zusammenfließt, von wo es mit einem Bausch oder mit einer Saugspritze entfernt wird. Der Oberkasten ist abhebbar – wie in Abb. 225 dargestellt – und durch ein eingebautes Schloß verschließbar.

b) Die Weichenschaltung.

Der Weichenmotor im Anbau an die Weiche und seine Verbindung mit dem Weichenschalter im Schalterwerk des Stellwerkgebäudes ist in Abb. 226 a–d dargestellt. Die Verbindung zwischen Antrieb und Schalter wird durch vier Kabeladern hergestellt. Zwei Adern dienen (abwechselnd) zum Stellen der Weiche und werden daher »Stelleitungen« genannt. Die zwei anderen dienen, in Verbindung mit den vorgenannten, zur Überwachung der beiden Endlagen der Weiche und werden »Überwachungsleitungen« genannt. Die Umlegung des Weichenschalters und damit die Umstellung der Weiche geschieht durch Drehen eines Stellknopfs, der aus dem Gehäuse des Schalterwerks heraustritt. Auf dessen weißer Kopffläche ist ein blauer Strich, der bei + Lage der Weiche senkrecht, , bei – Lage der Weiche wagrecht ist .

Liegt die Weiche in einer Endlage, so wird dies, wenn die Stellung des Stellknopfs mit der der Weiche übereinstimmt, am Schalterwerk durch eine weiße Farbscheibe angezeigt.

Dieser Zustand ist in Abb. 226 a dargestellt. Der Überwachungsstrom fließt dann von der mit 30 Volt bezeichneten Überwachungsbatterie über den Batteriewechsler, die Achskontakte des Arbeitsschalters, dann durch Leitung 2 im Kabel nach den Kontakten im Antrieb und durch Leitung 4 zurück über den Überwachungsschalter zum Überwachungsmagneten und zur Erde. Dieser Magnet ist also stromdurchflossen und hat seinen Anker angezogen und damit die weiße Farbscheibe erscheinen lassen. Gleichzeitig sind dann die Kuppelkontakte für die zugehörigen Signale und der Läutekontakt geschlossen, so daß die Klingel nicht ertönt.

Soll nun die Weiche umgestellt werden und dreht daher der Stellwerkswärter den Stellknopf am Schalterwerk, so kommt der in Abb. 226 b dargestellte Stromlauf zu stande. Durch die Hebel- oder Knopfbewegung wird der Batteriewechsler verstellt, wodurch einerseits der Anker des Überwachungsmagneten abfällt, so daß eine rote Farbscheibe erscheint und die Klingel ertönt und anderseits der Stellstrom angeschaltet wird. Dieser fließt dann von der 125 Volt-Batterie über den Arbeitschalter durch Leitung 1 zu den Antriebkontakten und dann durch die eine Feldwicklung des Motors und den Motoranker zur Erde. Der Motor läuft und stellt die Weiche um. Sofort beim Beginn der Bewegung wird der nicht stromführende Steuerschalter des Antriebs umgesteuert und die andere Stelleitung an[421] die andere Feldwicklung des Motors angeschaltet. Diese Anordnung ist getroffen, damit die Hinbewegung des Motors in jedem Augenblicke in die umgekehrte umgewandelt, also die Weiche während der Hinbewegung sofort zurückgeholt werden kann. Am Schluß der Weichenbewegung schaltet der Antrieb durch Umsteuern des stromführenden Schalters den Stellstrom selbsttätig ab und setzt damit den Motor still. Gleichzeitig wird der 125 Volt-Strom durch Verbindung von Leitung 1 und 3 nach dem Überwachungsmagneten geschickt, so daß dieser seinen Anker anzieht und den Batteriewechsler umstellt. Damit ist der 30 Volt-Strom an Stelle des 125 Volt-Stroms angeschaltet, die weiße Farbscheibe ist erschienen und die Klingel verstummt. Die der -Lage der Weiche entsprechende Ruhelage ist, wie Abb. 226 c zeigt, hergestellt. Nun sind die Leitungen 1 und 3 vom Überwachungsstrom durchflossen. Die Leitung 2 ist dann am Schalter, die Leitung 4 am Motor geerdet. Ein unbeabsichtigt in eine dieser Leitungen eintretender Fremdstrom kann daher, falls ihre Stärke richtig bemessen ist, eine schädliche Wirkung nicht ausüben. Seine Schmelzsicherung würde dann durchbrennen. Nur bis zu 180 m Entfernung der Weiche vom Stellwerk darf dieserhalb der kleinste Aderquerschnitt von 0∙8 mm² genommen, bei Weichen bis zu 400 m Entfernung vom Stellwerk muß die Ader von 1∙76 mm² Querschnitt gewählt werden. Bei noch größerer Entfernung ist ein noch größerer Aderquerschnitt zu nehmen.

Wird die Weiche durch ein Fahrzeug aufgefahren, so treibt die Weichenstellstange den kleinen Zahntrieb mit der Steuerscheibe zurück und verstellt die Antriebkontakte, aber beeinflußt wegen der nachgebenden Reibungskupplung den Schneckentrieb und den Motor nicht. Durch die Verstellung der Antriebkontakte wird der Steuerstrom unterbrochen, der Überwachungsmagnet wird stromlos und läßt seinen Anker fallen, die rote Störungsscheibe erscheint und die Klingel ertönt, wodurch der Wärter von der Unregelmäßigkeit Kenntnis erhält. (Abb. 226 d.)

Um den Aufsichtsbeamten Kenntnis von dem Auffahren der Weiche zu geben, ist in die Überwachungsleitung nahe der Stromschiene im Schalterwerk eine Schmelzsicherung von 0∙7 Ampere Abschmelzstromstärke eingebaut, die durchbrennt, sobald die Weiche aufgefahren wird. Durch das Auffahren wird die Kontakteinrichtung im Antriebe der Weiche so verstellt, daß die Überwachungsleitung (2 in Abb. 226 d) über den Motor an Erde gelegt wird. Da der Widerstand im Anker des Motors nur 3 Ohm, und dessen Feldwicklung ebenfalls nur 3 Ohm beträgt und der Widerstand der Leitung zu höchstens 4 Ohm angenommen werden kann, so ergibt sich beim Auffahren ein Strom von

Durch diesen Strom schmilzt die 0∙7 Ampere-Sicherung sofort durch. Das Einsetzen einer neuen Sicherung ist von der vorherigen Lösung eines Bleisiegels abhängig, so daß daran das Auffahren sicher festzustellen ist. Mit einem Schalter werden auch 2 Weichen gestellt, deren Antriebe dann hintereinander laufen und bei denen die Rückmeldung erst eintrifft, wenn beide Weichen die richtige Endlage erreicht haben.

Um das Umstellen einer Weiche unter einem Fahrzeug beim Rangieren zu verhüten, wird vor der Weiche eine isolierte Schienenstrecke von etwa 10–12 m Länge angelegt, die so mit einem Elektromagneten am Weichenschalter verbunden ist, daß der Weichenhebel gesperrt ist, solange sich ein Fahrzeug auf der isolierten Schiene befindet. Auf der Farbscheibe am Weichenschalter erscheint dann ein blauer Balken als Zeichen für die Sperrung des Weichenhebels.

2. Die elektrische Signalstellvorrichtung.

a) Der Signalantrieb (Abb. 227). Der Signalantrieb besteht wie der Weichenantrieb aus einem Motor, der jedoch kleiner ist, da er nicht so große Arbeit zu leisten hat.[422] Der sehr schnell laufende Motor wirkt auch hier mittels Zahnräder auf einen Schneckentrieb, der ebenfalls durch eine nachstellbare Reibungskupplung mit der Stellvorrichtung verbunden ist. Diese besteht im Signalantrieb jedoch nicht aus einem Trieb mit Zahnstange, sondern aus einer Kurbel, die auf ein Hebelsystem einwirkt, das die vom Motor ausgehende Bewegung nur dann auf die Signalflügel überträgt, wenn ein Elektromagnet (der Kuppelmagnet, oben rechts, Abb. 227) das Hebelsystem hindert, auszuknicken.

Je nachdem, welche der 3 Kuppelmagnete eines dreiflügeligen Signals stromdurchflossen sind, werden durch den umlaufenden Motor 1 Flügel, 2 Flügel oder 3 Flügel in die Fahrlage gebracht. Die Haltstellung der Flügel wird entweder durch Unterbrechung des Kuppelstroms, wobei die Flügel durch ihr Eigengewicht in die Haltstellung fallen, oder durch Einschaltung des Stellstroms herbeigeführt, der den Motor rückwärts laufen läßt.

Eine zahnförmige Sperrvorrichtung (Haltsperre, oben links in Abb. 227) verhindert das Stellen des Signalflügels in die Fahrstellung, wenn verbotenerweise an der Signalstellstange gezogen wird. Die an der linken Seite sichtbaren (3) Rohre sind Glyzerinbremsen, die ein sehr sanftes Fallen der (3) Signalflügel bewirken.

Unten rechts wird das Kabel eingeführt, das mit einem schmiedeeisernen Schutzrohr umgeben ist.

b) Die Signalschaltung (Abb. 228). Der Fahrstraßensignalschalter in seinem Zusammenwirken mit dem Signalantrieb und dem Signal ist in Abb. 228 a–d schematisch dargestellt.

Links ist der Fahrstraßensignalschalter, der sich im Schalterwerk des Stellwerkgebäudes befindet, durch 3 kleine Kreise mit einem schräggestrichelten Mittelstück dargestellt, das die Achse des Schalters darstellt, auf deren Ende sich der vom Wärter zu drehende Stellknopf befindet. Dieser Stellknopf des Fahrstraßensignalschalters hat eine nach oben stehende Nase, um dem Wärter das Drehen des Stellknopfs zu erleichtern. Dies ist nötig, da beim Drehen nicht nur der Schalter verstellt wird, sondern auch eine meist durch die ganze Länge des Schalterwerks gehende Verschlußstange mitbewegt werden muß, auf der die Verschlußstücke für die Weichenschalter sitzen, die beim Umlegen des Fahrstraßenhebels die Weichenhebel in der der Zugfahrt entsprechenden Lage festlegen. Der untere der 3 Kreise, der mit dem hebelartigen Ansatz, stellt den Stellhebel (= Stellknopf) dar. Die Zacken an ihm bedeuten Sperrzähne, die mit dem vom darunter gezeichneten Kuppelmagneten (auch Signalhebelsperrmagnet genannt) gesteuerten Haken zusammenarbeiten. Ist der Kuppelmagnet stromlos und daher sein Anker abgefallen, so ist der Stellhebel nicht ganz herumzulegen und daher der Signalstellstrom nicht anzuschalten.

Der mittlere Kreis bedeutet den Fahrstraßenschalter, d.h. die Kontakteinrichtung, die durch den Stellhebel in der ersten Hälfte der Bewegung betätigt wird und den Signalkuppelstrom schließt.

Der obere Kreis bedeutet den Signalschalter, d.h. die Kontakteinrichtung zum Schließen des Signalstellstroms, der den Motor im Signalantrieb zum Umlaufen bringt.

Rechts ist oben ein kleines Signal mit zwei Flügeln, darunter sind rechts die beiden Kuppelmagnete der beiden Signalflügel und links das Stellhebelsystem, das die Bewegung des Motors auf die Signalstellstangen überträgt, dargestellt. Unten ist der Motor mit dem Zahnrad- und Schneckenantrieb und der Steuerscheibe gezeichnet, die mit ihrem Steuerkranz auf die beiden Motorkontakthebel einwirkt und diese Kontakte schließt oder öffnet, wie es bezweckt ist.

In Abb. 228 a ist der Ruhezustand dargestellt.

Der Kuppelmagnet ist stromlos; sein Anker ist abgefallen und sperrt den letzten Teil der Bewegung des Fahrstraßensignalhebels, soweit dieser Signalhebel ist. Die Sperrung des ersten Teils der Bewegung dieses Hebels, soweit er als Fahrstraßenhebel wirkt, ist nicht dargestellt. Diese Sperrung ist in der Regel ebenfalls durch einen Elektromagneten vorhanden, die dann von einem Freigabeschalter aus durch den Fahrdienstleiter aufgehoben wird, sobald eine Zugfahrt stattfinden soll. Diese Aufhebung der Fahrstraßensperre wird dem Wärter durch Verwandlung einer blauen in eine weiße Farbscheibe und durch ein Klingelzeichen angezeigt. Legt der Wärter den Fahrstraßensignalhebel um die erste Hälfte, d.h. etwa um 45° um, so tritt sofort die Sperrung des Fahrstraßenhebels gegen Zurücklegen ein. Diese Sperrung kann nur vom Zuge durch Befahren eines Schienenstromschließers oder durch Bedienen einer Auflösetaste durch einen anderen Beamten als den Wärter aufgelöst werden, oder schließlich beim Versagen dieser Regelauflösung durch Bedienen einer gewöhnlich unter Bleisiegelverschluß liegenden Hilfsauslösevorrichtung.

Man sieht, daß in Abb. 228 a sowohl die Fahrstraßenschalter als die Signalkontakte geöffnet sind.

In Abb. 228 b ist der Fahrstraßensignalschalter um etwa 45°, d.h. um den Teil umgelegt, wo er als Fahrstraßenschalter dient. Der Signalkuppelstrom ist (am mittleren Schalter) geschlossen, der Kuppelmagnet ist erregt, hat seinen Anker angezogen, die blaue (Sperrung andeutende) Farbscheibe in eine weiße verwandelt und die Sperre für die Weiterbewegung des Fahrstraßensignalhebels in den zweiten Bewegungsteil von 45° bis 90° beseitigt. Im Signalantrieb ist noch nichts geändert.

Wird nun der Fahrstraßensignalhebel weiterbewegt (über 45° hinaus), so tritt zunächst der Zustand[423] ein, der in Abb. 228 c dargestellt ist. Der Kuppelstrom wird am mittleren Schalter auf die Leitung nach dem Signalantrieb weitergeschaltet und ebenso der Signalstellstrom am oberen Schalter nach der Leitung für den Stellstrom zum Signalantrieb. Dieser läuft an und verstellt den zweiten (unteren) Kontakt am Motor so, daß hier die Stellstromleitung für die Rückwärtsbewegung angeschaltet ist. Dies geschieht, um nötigenfalls den Signalflügel sofort zurückstellen zu können. Durch den Anlauf des Motors wird die Stellkurbel nach dem Stellgestänge zu so gedreht, daß die Anker sich an die Kuppelmagnete anlegen können. Die Kuppelmagnete, die durch den gleichzeitig angeschlossenen Kuppelstrom durchflossen werden, halten ihren Anker fest, so daß die davon beeinflußten Hebel nicht ausknicken und beim Weiterlaufen des Motors die betreffenden Signalflügel in Fahrlage kommen.

Letzteres ist für den oberen Flügel in Abb. 228 d dargestellt. Die Stellung des Fahrstraßensignalschalters mit seinen Kontakten ist dieselbe geblieben, wie in Abb. 228 c. Der Motor aber ist in seine andere Endlage gelaufen. Nur der obere Kuppelmagnet hat, da nur dieser als stromdurchflossen angenommen ist, seinen Anker festgehalten, nicht der untere, der auf den unteren Flügel wirkt, und so ist der Anker des unteren Kuppelmagneten abgedrückt und nur der obere Flügel in Fahrstellung gekommen.

Der obere Motorkontakthebel ist durch die Steuerscheibe umgesteuert und hat dadurch den Stellstrom unterbrochen und damit den Motor stillgestellt. Die im sich drehenden Motor noch vorhandene[424] lebendige Kraft wird in der Reibungskupplung vernichtet.

In die Haltstellung kann das Signal zurückgebracht werden, entweder a) durch Unterbrechung des Kuppelstroms; dann fällt der Flügel durch sein Eigengewicht, indem das Stellhebelsystem ausknickt, oder

b) durch Zurücklegen des Signalhebels, wodurch Stellstrom in die andere Feldwicklung des Motors geschickt wird, so daß der Motor rückwärts läuft und den Flügel herunterzieht. Zum Signalantrieb führen also zwei Stelleitungen und für jeden Flügel eine Kuppelstromleitung (hier bei 2 Flügeln 2 Kuppelstromleitungen).

Außerdem ist gewöhnlich noch eine Signalrückmeldeeinrichtung vorhanden. Im oberen Teile des Signalantriebs sind in unmittelbarer Verbindung mit dem Stellgestänge der Signalflügel Signalflügelkontakte (Abb. 227) angebracht, die bei Haltstellung des Signalflügels einen Stromkreis schließen, der eine weiße Farbscheibe mit rotem wagrechten Balken und die bei einer wenigstens um 10° gehobenen Stellung des Signalflügels einen Stromkreis schließen, der eine weiße Farbscheibe mit schräg von links nach rechts ansteigenden schwarzen Balken am Schalterwerk erscheinen läßt. Über diesen Signalrückmelder wird dann der Induktorstrom der Streckenblockung geführt, wodurch die Sicherheit erzielt wird, daß eine Rückblockung nur bei auf Halt stehendem Einfahrsignalflügel und Blocken des Anfangfeldes für einen ausgefahrenen Zug nur bei Haltstellung des Ausfahrsignalflügels möglich ist.

3. Das Schalterwerk im Stellwerkgebäude

(Abb. 229–231).

Abb. 229 gibt die Ansicht eines Schalterwerks im fertigen Betriebszustande. Im Schalterwerk befinden sich die Weichenschalter und die Fahrstraßensignalschalter, deren Stellhebel in Gestalt von Knöpfen in etwa 1 m Höhe über dem Fußboden des Stellwerkraumes aus dem Gehäuse heraustreten.

Die Weichenhebel und die Fahrstraßensignalhebel sind durch von letzteren angetriebene Schubstangen, die unter einer Glasdecke von oben sichtbar sind, mechanisch voneinander abhängig derart, daß die Weichenhebel für gewöhnlich frei beweglich sind. Umzulegen ist der Fahrstraßensignalhebel nur, wenn die für seine Fahrt in Betracht kommenden Weichenhebel u.s.w. richtig stehen. Sobald aber ein Fahrstraßensignalhebel umgelegt ist, sind die zugehörigen Weichenhebel mechanisch verschlossen.

a) Der Weichenschalter ist in Abb. 230 dargestellt.

Der Stellknopf des Weichenschalters tritt links vorn heraus. Über der Achse befinden sich die Fahrstraßenschubstangen, deren Querschnitt schräg gestrichelt dargestellt ist. Am hinteren Teil der Achse befinden sich die Achskontakte für den Stell- und den Überwachungsstrom, die zwangläufig bei der Hebelumlegung bewegt werden.

An die Achse angelenkt ist der Batteriewechsler, der zwangläufig umgesteuert und elektrisch in der Weise zurückgestellt wird, daß der Überwachungsmagnet eine Sperrung auslöst und dann eine Feder den Batteriewechsler zurückschnellt. Mit diesem sind die Kuppelstromkontakte verbunden, die nur bei angezogenem Überwachungsmagnetanker geschlossen sind, also nur, wenn der Überwachungsstrom fließt, mithin nur, wenn die Weichenlage mit der Hebelstellung übereinstimmt. Die vom Überwachungsmagnetanker gesteuerten Farbscheiben sind vorn im oberen Teile des Schalterkastens sichtbar.

Für Zufügung eines Sperrmagneten, der den Weichenhebel verschlossen hält, solange[425] ein Fahrzeug auf einer vor der Weiche angeordneten isolierten Gleisstrecke steht, ist an der angegebenen Stelle Platz vorgesehen.

b) Der Fahrstraßensignalschalter (Abb. 231). Auch hier befinden sich die Achskontakte für den Stell- und Überwachungsstrom am hinteren Ende der Achse, wo sie nach Abheben der Rückwand bequem zugänglich sind. Die Sperr-, Kuppel- und Rückmeldemagnete sind oben angebracht, wo sie die Ankerkontakte und die Farbscheiben betätigen.

Die Fahrstraßenkontakte sind unten angebracht.

4. Krafterzeugung und Kraftspeicherung.

Zum Betriebe des elektrischen Stellwerks wird Gleichstrom, da sich dieser am leichtesten speichern läßt, u.zw. Stellstrom für die Motoren von etwa 120–140 Volt Spannung und Überwachungs- und Kuppelstrom von etwa 30 Volt Spannung verwendet. Der Strom wird in der Regel aus einer anderen vorhandenen elektrischen Kraftquelle entnommen und auf die erforderliche Form oder Spannung umgeformt, z.B. durch eine Motor-Dynamoanlage. Steht elektrischer Strom nicht zur Verfügung, so wird eine kleine Benzin- oder Spiritusdynamo oder eine kleine Dampfmaschine aufgestellt.

Der so gewonnene Strom wird dann für das Stellwerk in elektrischen Speichern (Sammlerbatterien, Akkumulatorenbatterien) getrennt nach den beiden Stromarten aufgespeichert. Zur Stellstrombatterie werden in der Regel 68 Zellen von je 2 Volt = 68 × 2 = 136 Volt Gesamtspannung verwendet, zur Überwachungsbatterie 17 Zellen zu je 2 Volt, zusammen 17 × 2 = 34 Volt. Bei letzterer werden vier Gruppen von je 17 Zellen nebeneinander (parallel) geschaltet, so daß dieselbe Anzahl von 68 Zellen abwechselnd und wahlweise neben- und hintereinander geschaltet werden kann.

Die Anzahl der 68 Zellen starken Batterien beträgt je nach dem Strombedarf 3 oder 4, die abwechselnd geladen und zum Betriebe des Stellwerks gebraucht (entladen) werden.[426]

B. Elektrisch gesteuertes Druckluftstellwerk der Bauart C. Stahmer in Georgsmarienhütte bei Osnabrück.

Dieses Stellwerk ist nach der von George Westinghouse erfundenen Bauart von der Firma Stahmer für deutsche Verhältnisse ausgebildet. Zur Bewegung der Weichen, Gleissperren und Signale wird Druckluft von etwa 4 Atmosphären Spannung verwendet. Die Steuerung der Druckluft in den Antrieben und die Bewegung auch der übrigen Elektromagnete im Schalterwerk geschieht durch elektrischen Strom von etwa 30 Volt Spannung, der zur Überwachung auf etwa die Hälfte dieser Spannung gedrosselt wird.

Vorteilhaft bei diesem Druckluftstellwerk ist die Festhaltung der Weiche in den Endlagen durch den dauernd wirkenden Luftdruck, die Auffahrbarkeit der Weiche ohne Zwischenfügung lösbarer Teile durch einfaches Zurückdrängen der Druckluft in das Rohrnetz und die Möglichkeit, in Störungsfällen der Drucklufterzeugungsanlage, den Stellwerksbetrieb durch eine für Luftdruckbremsen mit Luftpumpe versehene Lokomotive aushilfsweise aufrechterhalten zu können.

1. Die Weichenstellvorrichtung.

a) Der Weichenantrieb besteht (Abb. 232) aus dem Hauptzylinder (Stellzylinder), dessen Kolben unmittelbar die Weichenzungen bewegt, und den zwei kleinen Steuerzylindern a u. b (in Abb. 232 oben und unten), deren Kolben abwechselnd einen Steuerschieber (i) verschieben und denen durch 2 kleine Ventile V₁ u. V₂, die von 2 Elektromagneten E₁ und E₂ gesteuert werden, abwechselnd Druckluft zugeführt wird zum Bewegen der Weiche nach der einen und nach der anderen Richtung. Diese Antriebsanordnung entspricht der bezweckten gradlinigen Bewegung der Weichenstellstange in ganz natürlicher Weise. Der Kolbenweg ist genau so lang, wie der Stellweg der Weichenstellstange = 220 mm. Die dauernd auf einer Seite des Stellkolbens liegende Druckluft, hält die Weiche in ihrer Endlage fest, gestattet aber ein Auffahren der Weiche durch ein Fahrzeug, wobei einfach die Druckluft von dem zurückweichenden Kolben in das Rohrnetz zurückgedrängt wird. Nachdem das auffahrende Fahrzeug die Weiche verlassen hat, drückt die Druckluft die Weiche wieder in die vorherige Lage. Das Auffahren der Weiche vollzieht sich hiebei in besonders sanfter Weise ohne nennenswerte Anstrengung irgend welcher Teile.

In der einen Endlage der Weiche befindet sich die Druckluft in den in Abb. 232 gestrichelt angedeuteten Räumen. Der obere Elektromagnet ist stromdurchflossen und hat seinen Anker angezogen. Dadurch ist das davon beeinflußte Ventil für den Eintritt der Druckluft geöffnet, die den (oberen) Steuerkolben und mit ihm den Steuerschieber (i) so verschoben hat, daß die Druckluft auf die vordere Seite des Stellkolbens getreten ist. Soll die Weiche umgestellt werden, wird der obere Elektromagnet stromfrei, dagegen der untere stromdurchflossen. Druckluft tritt daher vor den unteren Steuerkolben, während am oberen Entlüftung eintritt. Der Steuerschieber (i) verschiebt sich nach oben und die Druckluft tritt auf die andere (hintere) Seite des Stellkolbens, treibt diesen vorwärts und stellt damit die Weiche um. Der Steuerschieber (i) wird in den Endlagen durch einen federnden Stift so kräftig festgehalten, daß er nur bei voller Öffnung des betreffenden Einlaßventils bewegt wird.

Neuerdings sind die Kolben mit federnder Messingringdichtung, die in reichlicher Starrschmiere gehalten wird, versehen. Die Luftdichtung in den Endlagen des Antriebs wird durch Lederringe erreicht, gegen die ringförmige Wulste der Kolben drücken.

Die Weichenantriebe, die auch zum Stellen von Gleissperren, Gleissperrsignalen und Haltscheiben verwendbar sind, werden in 3 Größen von 88 mm, 118 mm und 150 mm Zylinderdurchmesser hergestellt je nach dem Schwergang der zu stellenden Weiche. Die Schnelligkeit des Umstellens wird durch die Abmessung der Einströmungsdüsen je nach Anfordern geregelt.[427]

b) Anordnung des Weichenantriebes an der Weiche (Abb. 233). Der Weichenantrieb wird durch einen Flacheisenrost dauerhaft mit der Weiche verbunden. Zwischen Kolbenstange und Weichenstellstange, die eine gerade Linie bilden sollen, ist ein Kreuzgelenk eingeschaltet, um kleine Abweichungen von dieser geraden Linie unschädlich zu machen. Das Weichensignal ist durch eine besondere Signalstellstange an das Hakenschloß angeschlossen, wie bei den preußischen Staatseisenbahnen jetzt als Regeleinrichtung vorgeschrieben ist. Sie hat den Zweck, den Kraftantrieb ohneweiters in Handantrieb umwandeln zu können, wenn der Kraftantrieb gestört ist. Es ist dazu nur das Herausziehen eines Verbindungsbolzens nötig, wodurch der Kraftantrieb abgetrennt wird. Die Weiche läßt sich dann mit dem zu diesem Zweck aufgesetzten Handstellhebel umstellen.

Mit dem Druckluftweichenantrieb ist ein Hilfsluftbehälter H (Abb. 233) durch eine Schlauchkupplung verbunden, dessen Füllung als Hilfsvorrat dient. Zur Überwachung der richtigen Lage beider Weichenzungen wird eine Überwachungsvorrichtung (Spitzenkontrolle, Rückmeldeschalter, Abb. 234 und 235) zugefügt. Von den beiden Weichenzungen führen 2 Überwachungsstangen S₁ u. S₂ (Abb. 235) nach den 2 Schwingen der Überwachungsvorrichtung (Abb. 234), über denen ein Kontaktträger spielt. Durch die an diesem befindlichen Kontakte wird nur bei richtiger Lage beider Weichenzungen der Überwachungsstromkreis geschlossen, der dies dann im Stellwerk durch Erregung des Überwachungsmagneten meldet (weiße Farbscheibe und Verstummen der Klingel).

Bei den Weichen, die von Zügen spitz befahren werden, wird dieser Überwachungsvorrichtung eine Riegeleinrichtung (nach Abb. 235) zugefügt, die von der Weichenstellstange gesteuert wird, Sie besteht aus einem Riegel (R) (Abb. 235), der sich in der Endlage der Weiche unter die am Kontaktträger befindliche Nase (e) (Abb. 234) schiebt, wodurch der Kontaktträger und damit die darunter befindlichen beiden Schwingen sowie die beiden angeschlossenen Überwachungsstangen und dadurch die Weichenzungen festgelegt werden. Diese Riegelung wird beim Bewegen der Weichen durch ihre Stellstange entriegelt. Ist diese Stellstange aber gebrochen oder ein Bolzen aus ihr herausgefallen, so hält diese Riegelung beide Weichenzungen in ihrer richtigen Lage fest, was besonders bei Federweichen vorteilhaft ist und Gefährdungen verhüten kann.

c) Die Weichenschaltung (Abb. 236 und 237). Der Stromlauf in einer Endlage der[428] Weiche ist in Abb. 236 dargestellt. Als dicke Linie ist der von der Batterie über den Achskontakt am Weichenschalter nach dem einen Elektromagneten am Weichenantrieb (Druckluftmotor) führende Steuerstrom dargestellt. Dieser hat eine Spannung von 30 Volt. Vom Weichenantrieb führt am Elektromagneten abzweigend der Überwachungsstrom (Rückmeldestrom) in der dick punktierten Leitung weiter über den Rückmeldeschalter, den Achskontakt am Weichenschalter zum Überwachungsmagneten. Dieser hat seinen Anker angezogen und dadurch die Weiterleitung unterbrochen, so daß die Klingel still ist und die Signalsteuerstromüberprüfungskontakte geschlossen sind.

Vor dem Überwachungsmagneten ist ein Sparwiderstand (bei a in Abb. 236) eingefügt, wodurch der Überwachungsstrom der Ersparnis halber etwa auf die Hälfte gedrosselt wird. Soll die Weiche umgestellt werden, ist daher der Weichenschalter umgestellt (der Stellknopf vom Wärter gedreht), so ändert sich der Stromlauf so, daß nun die dünn gezeichneten Leitungen Strom erhalten, während die dick gezeichneten stromlos werden. Dann wird der andere Elektromagnet (der links gezeichnete) im Weichenantrieb erregt, die Weiche läuft um, steuert den Rückmeldeschalter um und der Überwachungsstrom meldet dies durch Erregung des Überwachungsmagneten im Stellwerk.

Durch Umlegen des Weichenschalters wird

1. der Springschalter s zwangläufig so verstellt, daß er sich bei b fängt und

2. der Anker des Überwachungsmagneten zwangläufig abgedrückt, wodurch der Klingelkontakt geschlossen ist, so daß es klingelt und die (rote) Störungsscheibe erscheint.

Sobald die Weiche die andere Endlage erreicht hat, kommt der Überwachungsstromkreis zu stande, erregt den Überwachungsmagneten, wodurch der Springschalter wieder zurückgedrückt wird und stellt im Schalterwerk die Lage der Abb. 236 wieder her.[429]

In Abb. 237 ist dieselbe Weichenschaltung in der neuerdings gebräuchlichen Form dargestellt. Wird die Weiche aufgefahren, so drängt die Weiche den Stellkolben zurück und öffnet die Kontakte des Rückmeldeschalters, so daß der Rückmeldestrom nach dem Stellwerk unterbrochen wird. Der Anker des Überwachungsmagneten fällt ab, die Klingel ertönt, die rote Störungsscheibe erscheint und die plombierte Sicherung brennt durch, wodurch dem Aufsichtsbeamten die Störung durch Auffahren zur Kenntnis gebracht wird. Mit dem Durchbrennen der Sicherung ist aber auch der Steuerstrom unterbrochen, so daß nun mehr beide Elektromagnete des Weichenantriebs stromlos sind. Der Steuerschieber bleibt daher ruhig stehen; eine Umsteuerung kann nicht eintreten.

Die Schaltung ist derart angeordnet, daß Eintritt von Fremdstrom in die jeweils stromlosen Leitungen eine schädliche Beeinflussung des Weichenmotors nicht herbeiführen kann. Zu dem Zwecke sind die stromlosen Leitungen am Weichenschalter und am Rückmeldeschalter an Erde gelegt.

2. Die Signalstellvorrichtung.

a) Der Signalantrieb (Abb. 238) besteht aus einem doppelt wirkenden Luftdruckzylinder Z, dessen Drucklufteinlaßventile Vc durch einen Elektromagneten und von dessen Druckluftauslaßventilen das eine durch denselben Elektromagneten, das andere durch einen vom Kolben betätigten Hebel (m) mechanisch gesteuert wird.

Diese 3 Ventile sind in 3 unter dem Elektromagneten angeordneten kleinen Kammern untergebracht. Die mittlere dieser 3 Kammern ist stets mit vom Rohrnetz kommender Druckluft gefüllt. Bei Haltstellung des Signals ist der Austritt der Druckluft aus dieser mittleren Kammer nach unten durch das untere vom Hebel (m) gehobene Ventil, nach oben durch das mittlere Ventil gesperrt. Soll das Signal auf Fahrt gestellt werden, so wird der Elektromagnet durch Umlegen des Signalhebels im Stellwerk unter Strom gesetzt. Der Magnet zieht seinen Anker an und drückt damit die Ventile herunter. Hierdurch wird das obere Ventil in der oberen Kammer geschlossen und die Verbindung des Raums oberhalb des Stellkolbens mit der Außenluft abgeschnitten.

Das mittlere Ventil öffnet den Weg für die Druckluft nach dem oberen Teil des Stellzylinders und der Kolben wird heruntergedrückt. Damit wird das Signal in Fahrlage gebracht.

Das mittlere Ventil schließt gleichzeitig den Druckluftweg nach dem unteren Teil des Stellzylinders.[430]

Das untere Ventil bleibt noch oben stehen und gestattet somit die Entlüftung des unteren Teils des Stellzylinders.

Nachdem der Kolben etwa ²/₃ seines Wegs nach unten gegangen ist, stößt er gegen den Hebel g und nimmt durch dessen Drehen dem Hebel m die Stütze, so daß letzterer abfällt und das untere Ventil sich unten schließt und oben öffnet. Dadurch ist der Luftaustritt nach unten abgeschnitten und die unter dem Kolben verbliebene Luft wird zusammengedrückt. Diese bremst dadurch wie ein Polster den Gang des Flügels bei der Annäherung an seine obere Endlage in Fahrstellung.

Soll das Signal auf Halt gehen, so wird der Strom zum Elektromagneten entweder durch Zurücklegen des Signalhebels im Stellwerk oder durch eine Hilfstaste in der Station oder durch Einwirkung des Zuges auf einen Schienenstromschließer unterbrochen, sein Anker und der obere und mittlere Ventilkörper geht unter dem Druck der Abreißfedern und der Federn an dem Ventilkörper in die Höhe. Der Druckluftzutritt nach dem Raum oberhalb des Stellkolbens ist abgeschnitten, dagegen nach dem Raum unterhalb des Kolbens geöffnet. Außerdem ist oben der Luftaustritt nach außen freigegeben.

Der Signalflügel geht daher außer durch sein Eigengewicht auch durch Druckluft in die Haltlage. In dieser Lage wird der oben stehende Stellkolben auch durch den unter Federdruck stehenden Hebel p gehalten. Dieser Hebel p drückt beim Hochgehen der Kolbenstange den Hebel m und damit das untere Ventil in die Höhe, so daß die Druckluft aus dem Raume unterhalb des Stellkolbens ins Freie entweichen kann.[431]

In der Haltlage kann der Flügel nicht durch (böswilliges) Ziehen an der Signalstellstange in Fahrt gebracht werden, da bei einem solchen Versuch die obere Nase des Hebels c gegen den abgeplatteten Stift (dick schwarz gezeichnet) stoßen würde. Mit der Kolbenstange sind (in Abb. 238 nicht dargestellte) Kontakte zum Zwecke der Rückmeldung der Signalflügelstellung, der Weiterschaltung nach anderen Signalen (z.B. zum Vorsignal), der Sicherheitserdung u.s.w. gemäß der nachstehend beschriebenen Schaltung verbunden.

Ein solcher Signalantrieb ist für jeden Signalflügel vorhanden.

Als Beispiel soll die Schaltung für ein Ausfahrsignal behandelt werden.

b) Signalschaltung (Abb. 239).

Bei Annahme getrennter Fahrstraßenhebel und Signalhebel sind zum Zwecke einer Ausfahrt folgende Bedienungshandlungen zu machen: Zuerst sind die Weichenhebel für die beabsichtigte Fahrt richtig zu stellen. Dann wird der Fahrstraßenhebel umgelegt, der sich dann selbsttätig sperrt. Dadurch kommt der in Abb. 239 stark ausgezogene Stromlauf zu stande, von der Batterie über die Weichenüberprüfungskontakte (a) an den Weichenschaltern, über den beim umgelegten Fahrstraßenhebel geschlossenen Kontakt b, den Kontakt (c) am Anker des Fahrstraßensperrmagneten (wodurch die eingetretene Sperrung des Fahrstraßenschalters überprüft wird), den Kontakt d an der Riegelstange des Anfangfeldes (zur Überprüfung, daß die Rückblockung eingetroffen, also die vorliegende Strecke frei ist), den Kontakt e an der elektrischen Tastensperre, die hier als Wiederholungssperre dient, zum Steuerstrommeldemagneten am Signalschalter und von dort zur Erde.

Dieser Magnet, der zugleich Signalhebelsperrmagnet ist, zieht seinen Anker an, meldet dies durch Verwandlung der blauen Farbscheibe in eine weiße und gibt den Signalhebel frei. Wird dieser nun umgelegt, so setzt sich der Stromlauf fort, über einen Kontakt (f) am umgelegten Signalhebel, Kontakt g₁ am umgelegten Fahrstraßenschalter nach dem Elektromagnet am Signalantriebe und von dort zur Erde.

Der Signalflügel kommt in Fahrtlage und der Signalflügelkontakt h wird unterbrochen. Dadurch wird der dünn gezeichnete Signalrückmeldestromkreis von der Batterie über den Signalflügelkontakt h nach dem Signalrückmelder unterbrochen. Dessen Anker fällt ab und zeigt die der Fahrlage des Signals entsprechende Farbscheibe (weißes Feld mit schrägem schwarzen Strich).

Die Rückmeldeleitung ist zwecks Verhütung falscher Meldungen eines etwa in sie eintretenden Fremdstroms am Signal bei dessen Fahrstellung durch die dann geschlossenen Kontakte (i) geerdet.

Bei Haltstellung des Signals ist zur Verhütung einer Betätigung des Signalantriebs durch Fremdstrom die Signalsteuerleitung bei (g₂) geerdet.

Der ausfahrende Zug löst durch Befahren eines Schienenstromschließers an isolierter Schiene die elektrische Tastensperre aus, wodurch der Kontakt e an dieser und damit der Signalsteuerstrom unterbrochen wird. Das Signal fällt auf Halt.[432]

Gleichzeitig erregt ein Zweigstrom auch den Sperrmagneten am Fahrstraßenschalter, wodurch der Signalsteuerstrom auch bei c solange unterbrochen wird, bis der Fahrstraßenhebel wieder zurückgelegt ist. Dieser sperrt sich dann wieder selbsttätig.

Für den Fall des Versagens der Auflösung durch den Schienenstromschließer ist eine Hilfsauslösetaste vorgesehen.

Über die mit den K. zusammen arbeitenden Streckenblockungen und die Schaltung bei Einfahrsignalen s. Art. Blockeinrichtungen, Bd. II, S. 386.

3. Das Schalterwerk.

Zum Schalterwerk im Stellwerksgebäude wird bei diesem Druckluftstellwerke dasselbe Werk benutzt, wie beim elektrischen Stellwerk von Siemens & Halske. Es erübrigt sich daher dessen Beschreibung. Die Schaltung ist natürlich den Erfordernissen des Luftdruckwerks entsprechend anders ausgebildet.

4. Die Kraftanlage

(Kraftstation) für Druckluft und elektrischen Strom (Abb. 240).

Gewöhnlich wird die zum Betriebe der Stellwerksanlage erforderliche Druckluft in einer elektrisch betriebenen Drucklufterzeugungsanlage der erforderliche Gleichstrom durch einen elektrisch betriebenen Umformer hergestellt und dann werden beide Kraftmittel gespeichert. Eine solche Anlage ist in Abb. 240 übersichtlich dargestellt. Sie enthält die bereits unter I e, 4 beschriebenen Einzeleinrichtungen, so daß hier auf eine Wiederholung verzichtet werden kann.

5. Die Rohrleitung.

Vom Druckluftkessel wird die Druckluft in schmiedeeisernen Rohren, die von 50 mm Durchmesser allmählich auf 13 mm abnehmen, nach dem Antrieb der Weichen und Signale geleitet. Diese Rohre werden in der Regel etwa 80 cm tief in die Erde verlegt, in Sand gebettet und zugleich mit den Kabeln mit Backsteinen abgedeckt.

Literatur: Adams, The block System of signaling on american railroads. New York 1901. – Boda, Die Sicherung des Zugverkehrs auf den Eisenbahnen. Prag 1898 und 1903. – Druckschriften der Signalbauanstalten: Siemens & Halske, Berlin; C. Stahmer in Georgsmarienhütte; Maschinenfabrik Bruchsal. – Gadow, Die Kraftstellwerke. Anhang zum 6. Bd. des Eisenbahnbaues. Hb. d. Ing. W. V. Teil. 1913. – Haßler, Die elektrischen Eisenbahnsignale mit bes. Berücks. der württ. Einrichtungen. Stuttgart 1895. – Scheibner, Die Kraftstellwerke der Eisenbahnen. 2 Bde. Sammlung Göschen. Berlin 1913. – Scholkmann, Der Eisenbahnbau der Gegenwart. 4. Absch. Wiesbaden 1904. – Schubert, Die Sicherungswerke im Eisenbahnbetrieb. Wiesbaden 1903. – Schwerin, Elektrische Eisenbahnsignale und Weichen in »Wärmetechnik und Signalwesen«. Leipzig 1908. – Ztschr. für das gesamte Eisenbahnsicherungswesen. Berlin. Jahrg. 1912 und 1913.

Hentzen.

Abb. 225. Elektrischer Weichenantrieb mit Zungenüberwachung (Deckel abgehoben).

Abb. 226 a–d. Weichenschalter und Weichenantrieb im Anbau an eine Weiche mit Schaltungsanordnung.

Abb. 227. Elektrischer Signalantrieb.

Abb. 228 a–d. Fahrstraßensignalschalter und Signalantrieb im Zusammenbau an einem Signal mit Schaltungsanordnung.

Abb. 229. Elektrisches Stellwerk im Stellwerkgebäude.

Abb. 230. Weichenschalter im elektrischen Stellwerk.

Abb. 231. Fahrstraßensignalschalter im elektrischen Stellwerk.

Abb. 232. Elektrisch gesteuerter Druckluft-Weichenantrieb.

Abb. 233. Druckluftweichenantrieb in Anbau an eine Weiche.

Abb. 234. Weichenzungen-Überwachungseinrichtung.

Abb. 235. Weichenzungen-Überwachungseinrichtung mit Verriegelung.

Abb. 236. Schaltung einer Weiche.

Abb. 237. Schaltung einer Weiche.

Abb. 238. Elektrisch gesteuerter Druckluft-Signalantrieb.

Abb. 239. Signalschaltung des elektrisch gesteuerten Druckluftstellwerks.

Abb. 240. Kraftanlage eines Druckluftstellwerkes.