Relaisstellwerk

Dieser Artikel oder Absatz stellt die Situation in Deutschland dar. Hilf mit, die Situation in anderen Ländern zu schildern.

Ein Relaisstellwerk ist eine Bahnanlage zum Stellen und Sichern von Weichen und Signalen (siehe auch Stellwerk). Es gehört zu den elektrischen Stellwerken. Wesentliches Merkmal eines Relaisstellwerks ist, dass die sicherungstechnischen Abhängigkeiten vollständig elektrisch durch Signalrelais hergestellt werden. Nicht sicherheitsrelevante Funktionen können auch mit anderen Relais realisiert werden.

Elektrische Stellwerke

Stelltafel des Sp Dr S 60-Stellwerkes des Bahnhofs Trier Hbf mit Nummernstellpult (vorne ganz rechts)

Elektrische Stellwerke sind Gleisbildstellwerke. Ihr Stellbereich ist als schematisches Gleisbild auf einer ebenen Bedienoberfläche dargestellt. Im Gleisbild wird der Betriebszustand durch verschiedenfarbige Leuchtmelder angezeigt. Die Bedienungselemente – bei Relaisstellwerken sind es meist Drucktasten (im Gebiet der ehemaligen DR auch vielfach Zugtasten) – sind im Gleisbild dort angeordnet, wo sich die zugehörigen Einrichtungen draußen befinden. Um den Aufbau zu vereinfachen, besteht das Gleisbild bei deutschen und vielen ausländischen Anlagen aus einem Gitterrahmen, in den die Ausleuchtungs- oder Tastenelemente eingesetzt werden. Die Form der Elemente ist typisch für jeden Hersteller, z. B. quadratisch mit einer Kantenlänge von 40 Millimetern bei WSSB bzw. Alcatel/Thales und rechteckig bei Siemens. Als Bedienoberfläche dienen ein auf dem Arbeitstisch aufgestelltes Stellpult oder ein leicht zum Bediener hin geneigter Stelltisch. Für kleine bis mittlere Anlagen wird der Gleisbildschreibtisch benutzt. Dieser kann im Sitzen bedient werden und ermöglicht am gleichen Arbeitsplatz auch die Ausführung schriftlicher Arbeiten. Große Stellwerke verwenden wegen der besseren Übersicht eine senkrecht stehende Meldetafel bzw. Stellwand, die im Regelfall mithilfe eines Gleisbildschreibtisches vom Arbeitsplatz des Bedieners aus bedient wird. In diesem Fall ist die Gleisbilddarstellung auf dem Bedientisch stark vereinfacht, nur selten notwendige Einzelbedienungen wie das Umstellen von Weichen erfolgen mit einer Nummernvorwahleinrichtung. An Stelle der Tasten befinden sich in der Meldetafel Tastenlampen, an deren Aufleuchten der Bediener die korrekte Auswahl des zu bedienenden Elementes erkennen kann. Zusätzlich sind Weichen- und Weichengruppentasten in die Meldetafel eingebaut (meist am unteren Rand). Mit diesen ist das Stellwerk auch bei Ausfall der Nummernvorwahl bedienbar.

In elektronischen Stellwerken verwendet man dagegen zur Anzeige der Betriebszustände drei bis acht Monitore pro Bedienplatz. Hier arbeitet der Bediener mithilfe von PC-Tastatur und Maus, bei älteren Anlagen mit einem Grafiktablett, das mit einem elektronischen Taster bedient wird und eine Sicherung durch Kontrollesen des erzeugten Kommandotextes und antasten eines „Kommandofreigabe“-feldes erfordert (sowie Tastatur und Maus für Hilfshandlungen).

Bei der Deutschen Bahn heißen Gleisbildstellwerke, deren Stell- und Sicherungstechnik in einer Relaisanlage realisiert ist, Relaisstellwerke, Gleisbildstellwerke mit ausschließlich elektronischen Schaltungen heißen elektronische Stellwerke. Ein Relaisstellwerk, das mit Drucktasten bedient wird, nennt man im Bereich der ehemaligen Deutschen Bundesbahn auch Drucktastenstellwerk oder abgekürzt Dr-Stellwerk. Die Deutsche Reichsbahn verwendete für diese Stellwerke die Bezeichnung Gleisbildstellwerk.

Relaisstellwerk oder Drucktastenstellwerk

Technische Entwicklung in Deutschland

Schon vor dem Zweiten Weltkrieg waren mechanische und elektromechanische Stellwerke technisch so weit ausgereift, dass sie nicht mehr weiter verbessert werden konnten. Deshalb begann man mit der Entwicklung eines neuen Stellwerkstyps, bei dem die Bedienelemente auf einer ebenen Fläche zusammengefasst sind und die Stell- und Sicherungstechnik nur noch elektrisch wirkt.

Während der 1930er Jahre gab es dazu erste Versuche mit so genannten Patronenstellwerken. Man stellte den zum Stellwerk gehörenden Gleisbereich mit Metallteilen auf einer ebenen Bedienoberfläche schematisch dar. Die elektrisch angetriebenen Weichen waren darauf als Hebel ausgebildet, mit denen man sie umstellen konnte. Diese waren in das Gleisbild integriert und zeigten die jeweilige Stellung und damit den eingestellten Fahrweg an. Die zugehörigen Schalter, auch die für die Signale, steckten in einer Art Patronenhülse, die in die Bedienoberfläche eingesetzt war. Ein Anfang war gemacht, doch diese Stellwerke kamen über das Versuchsstadium nicht hinaus und erlangten daher keine Bedeutung.

Im nächsten Entwicklungsschritt ergaben sich wesentliche Neuerungen:

Die Bedienungselemente sind nun Druck- oder Zugtasten, die auf einer ebenen Bedienoberfläche in einer wirklichkeitsähnlichen Darstellung der Gleisanlagen und Signale dort angeordnet sind, wo sich die zu bedienende Einrichtung vor Ort befindet. Für die stellbaren Einrichtungen im Gleis werden im Wesentlichen nur noch elektrische Antriebe verwendet, veränderbare Signale sind stets Lichtsignale. Alle Hauptgleise sind mit der schon von herkömmlichen Stellwerken her bekannten Gleisfreimeldeanlage ausgerüstet. Sie ist Grundvoraussetzung für alle Funktionen des Relaisstellwerkes. Nur sie ermöglicht das Einrichten großer Stellbezirke, denn der Bediener muss das Freisein des Fahrweges nicht mehr, wie noch in mechanischen und elektromechanischen Stellwerken, durch "Hinsehen" feststellen (s. hierzu Fahrwegprüfung).

Gebäude eines Gleisbildstellwerkes mit angebautem Relaisraum

Das Stellwerk arbeitet nur noch mit Stromkreisen, die von Relais geschaltet werden; mechanische Verschlusseinrichtungen fehlen gänzlich. Sie sind in Funktionsgruppen zusammengefasst, auf Gestellen montiert und in einem besonderen Relaisraum, in kleineren Stellwerken in einem Relaisschrank untergebracht, der, um Manipulationen auszuschließen, nur dem technischen Instandhaltungspersonal zugänglich ist. Die Relais werden einerseits vom Bediener durch das Bedienen der Drucktasten, andererseits von den Fahrzeugen über die Gleisschaltmittel der Gleisfreimeldeanlage angesteuert.

Das Bedienungsprinzip der Relaisstellwerke ist einfach: Zum Einleiten eines Stellvorganges müssen mindestens zwei Tasten gleichzeitig bedient werden (Zweitastenprinzip); das versehentliche Betätigen nur einer Taste bleibt ohne Folgen. Um den Fahrweg eines Zuges zu sichern und das Signal auf Fahrt zu stellen, werden Starttaste und Zieltaste gleichzeitig bedient. Die Starttaste ist am Anfang des Fahrweges angeordnet – sie ist dem Signal zugeordnet, das für die Zugfahrt auf Fahrt gestellt werden soll. Die Zieltaste befindet sich in dem Gleis, in das der Zug fahren soll. Bei den meisten Bauformen laufen dann die Weichen automatisch in die benötigte Lage um. Sobald alle Voraussetzungen für die Fahrt gegeben sind wird die Fahrstraße automatisch festgelegt und das Hauptsignal kommt selbsttätig in die Fahrtstellung. Ein Vorgang, für den bei mechanischen und elektromechanischen Stellwerken eine Vielzahl von Bedienhandlungen benötigt werden, ist hier also mit dem Drücken zweier Tasten erledigt.

Diese Konzeption bringt u. a. folgende Vorteile:

• der Überblick über die Außenanlagen ist umfassend und erleichtert die Disposition
• die Bedienung mit Tastendruck erfordert keine Körperkraft mehr
• jedes Relaisstellwerk kann mehrere herkömmliche Stellwerke ersetzen und lässt sich theoretisch fast unbegrenzt ausdehnen
• die Sicherheit wird deutlich erhöht durch die flächendeckende Einführung von Gleisfreimeldeanlagen und gesicherten Rangierfahrstraßen
• der Betriebsablauf wird beschleunigt durch das automatische Umlaufen der Weichen sowie die automatische Auflösung der Fahrstraße in mehreren kurzen Abschnitten direkt hinter dem Zug

Bei vereinfachten Relaisstellwerken in kleineren Bahnhöfen sind teilweise nicht alle genannten Merkmale zu finden.

Bauformen der deutschen Bahnen

Während des Zweiten Weltkriegs kam die Entwicklung der Relaisstellwerke weitgehend zum Erliegen. Am 18. Oktober 1948 wurde der damaligen Bundesbahn das erste voll einsatzfähige Relaisstellwerk („Dr I“) im Bahnhof Düsseldorf-Derendorf übergeben^[1], das noch in anderen Bahnhöfen zum Einsatz kam, u. a. im Bahnhof Hamburg-Altona und im Bereich der Fernsteuerstrecke von Nürnberg nach Regensburg. Mit der Außerbetriebnahme der Fernsteuerstrecke Nürnberg-Regensburg im Herbst 2005 dürfte nur ein Dr I-Stellwerk im Kölner Betriebsbahnhof noch in Betrieb sein.

Neben der Firma Siemens baute später auch die Nachfolgerin der Firma Lorenz, die später nach ihrem amerikanischen Finanzgeber Standard Elektrik Lorenz AG, Stuttgart hieß, Relaisstellwerke für die Deutsche Bundesbahn auf Basis zu Signalrelais weiterentwickelter Fernmelderelais. Das von der Deutschen Bundesbahn eingeführte Kürzel zur Bezeichnung der Bauform unterscheidet nun die Hersteller. So steht das Kürzel „Dr S“ für Siemens und „Dr L“ für Lorenz („Dr A“ für AEG kam über Probeinstallationen nicht hinaus). Frühe Bauformen der Firma Lorenz hießen „Dr L 2“ und „Dr L 3“ -Stellwerke. Der Bereich Transportsysteme der Firma Standard Elektrik Lorenz AG (SEL), später Alcatel SEL AG, gehört seit 2007 als Thales Rail Signalling Solutions GmbH, seit 2011 als Thales Transportation Systems GmbH zum Thales-Konzern. Die Stellwerke beider Hersteller unterscheiden sich in Größe und Aussehen der Bedien- und Meldeelemente, anfangs aber auch in der Bedienung. Bei neueren Stellwerken, den so genannten Spurplanstellwerken (s. weiter unten), wurde die Bedienung jedoch firmenübergreifend vereinheitlicht.

Der Nachfolger des „Dr I“-Stellwerk wurde daher „Dr S“ genannt und ist auch heute noch in vielen Bahnhöfen im Einsatz. Für kleinere Bahnhöfe entwickelte der Hersteller das „Dr S 2“-Stellwerk, das in größerer Stückzahl gebaut und eingesetzt wurde. Darauf aufbauend entstand das „Dr S 3(2)“ für mittelgroße Bahnhöfe.

Stelltafel-Ausschnitt eines Sp Dr S 60-Stellwerkes mit eingestellter Zugstraße

Im Gegensatz zu den mechanischen und elektromechanischen Stellwerken gestatten die Relaisstellwerke das Einstellen technisch gesicherter Fahrwege (= Fahrstraße) nicht nur für Zugfahrten (= Zugfahrstraßen) sondern auch für Rangierfahrten (= Rangierfahrstraßen)^[2]. Auch müssen die Weichen und andere Einrichtungen im Fahrweg nicht mehr einzeln in die richtige Stellung gebracht werden, sondern die Weichen laufen automatisch passend für die angeforderte Fahrstraße um, wobei nur eine Stromversorgungsverwaltung die Maximalzahl gleichzeitig umlaufender Weichen in der sogenannten „Weichenlaufkette“ steuert. Nur bei den vereinfachten Bauformen (z. B. Dr S 2, einige der GS II DR-Stellwerke auf kleinen Betriebsstellen) wird auf diese Funktionen verzichtet. Nach der Zugfahrt wird die Fahrstraße als Ganzes entweder bei älteren Anlagen manuell oder bei neueren fahrzeugbewirkt abschnittsweise aufgelöst.

Bei der Aufteilung des Bahnhofs in Stellwerksbezirke orientierte man sich in der Anfangszeit noch weitgehend an den in mechanischer und elektromechanischer Stellwerkstechnik realisierten Bahnhöfen und baute in größeren Bahnhöfen eine Befehlsstelle mit mehreren Wärterstellwerken. Dabei rangierten die Weichenwärter in ihren Stellbezirken selbstständig, Zugfahrstraßen dagegen konnten sie nur auf Befehl und nach Auftrag durch den Fahrdienstleiter in der Befehlsstelle einstellen. Schon bald ging man aber zum Bau von Zentralstellwerken über.

Schon von Anfang an wurden Relaisstellwerke modular aus standardisierten Relaisgruppen aufgebaut, die jeweils eine bestimmte Funktion (z. B. Steuerung eines Signals oder einer Weiche, oder Einstellen oder Auflösung von Fahrstraßen) ausführen, innerhalb des gleichen Typs austauschbar sind und industriell gefertigt werden können. Auch die Anzeige- und Bedienelemente sind aus genormten Einzelbauteilen zusammengesetzt. Bei den fahrstraßenbasierten Stellwerken werden dabei die Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Relaisgruppen über freie, für jedes Stellwerk individuelle Schaltungen hergestellt. Da dies relativ aufwendig und komplex ist wurde über Verbesserungen nachgedacht, die zur Entwicklung des Spurplanstellwerks führten: Die Relaisgruppen sind hier durch Spurkabel miteinander genauso verbunden wie die einzelnen Elemente in der realen Gleisanlage. Das Stellwerk sucht sich über die Spurkabel selbstständig bei jeder Fahrstraßenanforderung den Fahrweg und sichert diesen. Damit ist es nicht nötig jede Fahrstraße manuell zu realisieren, jeder mögliche Fahrweg kann ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand durch das Stellwerk eingestellt werden. Nur kompliziertere Umfahrwege und Hilfsfahrstraßen erfordern größeren Bedienaufwand. Herstellerseitige Unterschiede begründen sich in der Anzahl der Spuradern (20 bei Siemens, 30 bei Lorenz und WSSB) und der deswegen verbliebenen diskreten Querverdrahtungen für Stellausschlüsse der Fahrstraßen untereinander. Im Gegensatz dazu sind bei fahrstraßenbasierten Stellwerken nur die Fahrwege signalisiert befahrbar, die bei der Projektierung des Stellwerks vorgesehen und in freier Schaltung eingebaut wurden. Ein Relaisstellwerk mit dieser Technik wird auch Spurplanstellwerk genannt; es ist an dem zusätzlichen Kürzel „Sp“ in der Bauartbezeichnung erkennbar. Allerdings ist ein Spurplanstellwerk bei kleineren Anlagen in der Anschaffung teurer als ein fahrstraßenbasiertes Stellwerk, weshalb in kleinen Bahnhöfen die vereinfachten Bauformen Dr S 2 und GS II DR auch nach Einführung der Spurplanstellwerke weiter neu gebaut wurden.

Spurplan 60-Stellwerk im Bahnhof Steinhausen

Für die damalige Deutsche Bundesbahn sind u. a. die Spurplanstellwerke der Prototypbauformen „Sp Dr S 57“ und „Sp Dr S 59“ von Siemens sowie „Sp Dr L 20“ von Standard Elektrik Lorenz entwickelt worden, die dann in die in großen Stückzahlen gebauten Bauformen „Sp Dr S 60“ und „Sp Dr L 30“ mündeten. Im Zuge einer von der Bundesbahn gewünschten Anpassung der Bedienung der Lorenzstellwerke an das Sp Dr S 60 wurde von Lorenz das „Sp Dr L 60“ entwickelt. Das erste, bis heute in Betrieb befindliche Stellwerke der Bauform Sp Dr S 57 befindet sich in Kreiensen. Etwa seit Ende der 1960er Jahre bis Anfang 1990 ersetzten die Serienbauformen „Sp Dr S 60“, „Sp Dr L 30“ und „Sp Dr L 60“ viele der vorhandenen mechanischen und elektromechanischen Stellwerke, teilweise auch bereits wieder die ersten Relaisstellwerke. Das erste Stellwerk Sp Dr S 60 befindet sich in Sarstedt; es ist mit stark reduziertem Spurplan noch in Betrieb. Siemens entwickelte dann Ende der 1970er-Jahre mit dem „Sp Dr S 600“ noch einen Nachfolger mit erweiterter Funktionalität, das vor allem in größeren Bahnhöfen und auf Neubaustrecken Vorteile brachte, aber auch auf mittleren und kleinen Bahnhöfen zum Einsatz kam. Die Firma Lorenz dagegen brachte mit dem „MC L 84“ ein vereinfachtes Spurplanstellwerk auf den Markt, das mit einem verkleinerten Funktionsumfang speziell für die Bedürfnisse kleiner Bahnhöfe optimiert wurde. Hier wurden je ein Signal und eine von ihm gedeckte Weiche in einer gemeinsamen Gruppe verschaltet und so die Anzahl der verschiedenen Schaltgruppen auf ein Minimum reduziert. Stellwerke, die noch nicht das Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht hatten, wurden vereinzelt an anderen Orten wieder verwendet, so z. B. das Dr S 2-Stellwerk von Rethen(Leine) in Emmerke, bis es dort durch einen abgesetzten Stellrechner des elektronischen Stellwerks Hildesheim abgelöst wurde. In Bahnhöfen mit geringem Güterverkehr wurden die letzten Relaisstellwerke wieder in einer vereinfachten Bauform eingesetzt (Sp Dr S 60 V). Dort gibt es keine Rangiersignale (Hp0/Sh1). Beispiele sind Weetzen und Himmighausen.

Im Bereich der DDR ließ die damalige Deutsche Reichsbahn ab Anfang der 1950er Jahre Gleisbildstellwerke in Relaistechnik für Bahnhöfe bauen. Die ersten der „Bauform 0“, gebaut 1951 in Wildau und Königs Wusterhausen (Kwm) stammten noch erkennbar vom elektromechanischen Stellwerk ab, beispielsweise verwendete man Spannungen von 34V= (Überwachung) und 136V= (Stellstrom). Zum Einsatz in Serie kamen u. a. die Bauformen „GS I DR“ (ab 1950/51), „GS II DR“ (ab 1958/59), „GS II Sp 64b“ (ab 1968/69), „GS II A 68“ (ab 1968; Stellwerk für Ablaufbetrieb auf Rangierbahnhöfen) und „GS III Sp 68“ (ab 1974). Markant für ältere DR-Anlagen war die Bedienung mit Zugtasten. Diese haben zwar den Vorteil, dass sie nicht versehentlich betätigt werden können, allerdings greift sich die Pultoberfläche schnell ab und wird unleserlich. Bei der Bauform GS I wurde beispielsweise die Weichenumstellung nur mit einer einzelnen Taste ausgelöst. Auch viele Stellwerke der Bauform GS II besaßen ursprünglich Zugtasten und wurden zwischenzeitlich auf Drucktasten umgerüstet, was durch die generelle Zweitastenbedienung aber sicherheitstechnisch unbedenklich ist.

Weichenselbstlauf (der DR-Begriff für Weichenlaufkette), Fahrstraßensignalstellung (die Start-Ziel-Bedienung wird eingespeichert und nachdem die Weichen in die richtige Lage gelaufen sind, kommt das betreffende Signal selbsttätig in die Fahrtstellung), Durchfahrbetrieb und Teilfahrstraßen waren seit der Bauform GS II möglich und wurden vor allem bei größeren Anlagen auch eingebaut und genutzt. In Spurplanstellwerken sind diese Einrichtungen prinzipbedingt immer vorhanden, aber nicht in jedem Fall in Betrieb. Bei den Spurplanstellwerken ist jedes Fahrwegelement, also jede Weiche und jeder Gleisabschnitt, eine eigene Teilfahrstraße, die nach dem Freifahren sofort auflöst und für eine neue Fahrt zur Verfügung steht. Neu war bei der Bauform GS II Sp 64b die Bedienungsausschaltung, damit lassen sich einzelne Anlagenteile der Bedienung entziehen. Dieses ersetzt die bei den Vorgängerbauarten noch notwendigen Hilfssperren (in Form von über die Tasten zu steckende Hülsen).

Durch Lieferengpässe bei der Herstellerfirma wurden ab 1976 Gleisbildstellwerke sowjetischer Bauart importiert. Diese Relaisstellwerke werden als „EZMG“-Stellwerke bezeichnet (EZMG = Električeskaja Zentralizacija Malych Stancij Germanii = elektrisches Zentralstellwerk für kleine Bahnhöfe in Deutschland). Nur für den Einsatz in kleinen Bahnhöfen vorgesehen, waren diese Stellwerke vor allem auf Nebenbahnen eingebaut. Viele Stellwerke der Altbauarten wurden bei der DR mit Elementen der Gleisbildstellwerkstechnik modernisiert oder erweitert, beispielsweise wurden Lichtsignale eingebaut oder elektrische Antriebe für weit entfernt liegende Weichen.

Bis Ende 1981 waren im Bereich der Deutschen Bundesbahn 1500 Gleisbildstellwerke mit einem Gesamtinvestitionsvolumen von 3,7 Milliarden DM in Betrieb genommen worden. Die Zahl der Arbeitsplätze auf den Stellwerken konnte dadurch um 13.000 vermindert werden.^[3]

Etwa seit 1987 lösten elektronische Stellwerke bei der Deutschen Bundes- und Reichsbahn bzw. der Deutschen Bahn AG die Relaisstellwerke ab. Trotzdem werden auch weiterhin noch vereinzelt Relaisstellwerke neu gebaut, da insbesondere kleinere Betriebsstellen damit kostengünstiger ausgerüstet werden können, als mit Elektronischen Stellwerken.

Literatur

• Ferdinand Hein: Sp Dr 60-Stellwerke bedienen, Teil A, 3. Auflage Jan. 2000, ISBN 3-9801093-0-5
• Ferdinand Hein: Sp Dr 60-Stellwerke bedienen, Teil B, 4. Auflage Apr. 2000, ISBN 3-9801093-2-1, beide Eisenbahn-Fachverlag Heidelberg-Mainz.

• Erich Preuß: Stellwerke, transpess Verlag, Stuttgart, 2002, ISBN 3-613-71196-6
• Autorenkollektiv, Ltg. Hans-Jürgen Arnold: Eisenbahnsicherungstechnik, VEB Verlag für Verkehrswesen Berlin, 1987 - 4. Auflage, ISBN 3-344-00152-3
• Wolfgang Kusche: Gleisbildstellwerke, 1. Auflage, transpress VEB Verlag für Verkehrswesen, Berlin, 1984
• Ludwig Wehner: Die Entstehung des Spurplanstellwerkes SpDrL60 in Signal + Draht Jahrgang 62, Heft 10 (1970) 182-186
• Ludwig Wehner: Die Schaltung des Spurplan-Stellwerkes SpDrL60 in Signal + Draht Jahrgang 64f, (1972f) mehrere Folgen

Einzelnachweise

1. ↑ Als die Relais in die Stellwerke einzogen. In: DB Welt, Ausgabe Oktober 2008, S. 2
2. ↑ Deutsche Bundesbahn: Bedienung und Wartung von Stellwerksanlagen der Regelform, Teil 4a Gleisbildstellwerk (DrI-Stellwerk) 1951
3. ↑ Horst Binnewies: Die Investitionsstrategie der Deutschen Bundesbahn im Blickpunkt des Jahres 1982. In: Die Bundesbahn. Jg. 57, Nr. 11, 1981, ISSN 0007-5876, S. 875–881.

Weblinks

• Stellwerke.de: Alles über Stellwerke
• Kleinstadt Sp Dr S 60: Vollversion Simulation Relaisstellwerk eines kleinen Bahnhofs