Steuerung

Hohe Vorbildtreue (und der damit verbundene grosse Arbeitsaufwand) kennzeichnen die Steuerung unserer Anlage. Der Bericht soll aufzeigen, was machbar ist, beziehungsweise was es benötigt, die sicherungstechnischen Einrichtungen der Eisenbahn vorbildgetreu nachzubilden. So geht es für einmal nicht darum, Nieten zu zählen, sondern Lämpchen, Tasten, Stelltische, Signale und alle Funktionen nachzubilden.

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Aufgaben von Stellwerk und Steuerung

Als Stellwerke werden landläufig Einrichtungen benannt, welche im Eisenbahnbetrieb Weichen und Signale stellen. Mit ihnen soll einerseits die Sicherheit gewährleistet und andererseits ein effizienter Betriebsablauf ermöglicht werden. Während früher eine komplizierte und ausgeklügelte Mechanik diese Funktion übernahm, sind es heute immer mehr elektrische und elektronische Steuerungen. Dank der Computertechnik lassen sich heute Betriebsabläufe wie Zuglenkung und Überwachung automatisieren.

Entwicklung der Stellwerktechnik bei den SBB

(Quelle: Karl Ohler, Eisenbahnsicherungstechnik in der Schweiz, 1981, Die Entwicklung der technischen Einrichtungen)

1880 wurde das erste Stellwerk der Schweiz mit Weichen und Signalhebeln aus deutscher Produktion in Bern dem Betrieb übergeben. Die deutsche Maschinenfabrik Bruchsal gründete 1905 die Schweizerische Stellwerkfabrik Wallisellen, wie es hiess, um «den Bedarf der schweizerischen Bahnen an Signalen, Stellwerkanlagen und Schranken im Lande selbst zu fabrizieren». In Spiez entstand 10 Jahre später die erste Stellwerkanlage mit Schalterwerken.

Zum Aufbau einer schweizerischen Eisenbahnsicherungstechnik wurde 1919 in Wallisellen die Signum AG ins Leben gerufen. Mit der 1945 entstandenen Integra AG war das Gespann Signum-Integra komplett, welches als Inbegriff Schweizer Eisenbahnsicherungstechnik galt und wohl den meisten Lesern ein Begriff sein dürfte. Während die Fertigung im Wesentlichen bei der Signum erfolgte, wurden Entwicklung, Projektierung und Verkauf der Integra zugeteilt. Heute gehören beide Unternehmen in die Gruppe der Siemens-Transportation-Systems.

Schalterwerke waren gelungene Kombinationen von Mechanik und Elektrik mit elektromagnetisch betätigten Verriegelungsklinken. Solche Stellwerkstypen verschwinden zunehmend auf dem Schweizer Schienennetz. 1944 hielten Drucktasten-Stellwerke Einzug, zuerst als Freigabewerke und später als Fahrstrassen-Stellwerke. 10 Jahre später erschienen die ersten Stelltische, bei denen das Gleisbild aus einer Vielzahl gleichförmiger Einheiten zusammengesetzt wurde. Das 1956 von Integra entwickelte System auf dieser Basis erhielt den passenden Namen Domino 55. Der grösste Teil der Schaltungen für Weichen und Signale war bereits in Relaissätze eingebaut. 1968 wurde das erste Domino 67 installiert. Äusserlich ist es dem Domino 55 sehr ähnlich, es ist jedoch mit einem Fahrstrassenspeicher ausgerüstet (im Wesentlichen erkennbar durch die ausleuchtbaren Fahrstrassentasten). Heute sind bei den SBB mehrheitlich diese Domino-Stellwerkstypen zu finden. Neuanlagen werden mittlerweile meist mit elektronischen Stellwerken EStw ausgerüstet.

Im Zuge der Rationalisierung sind in den vergangenen Jahren immer mehr Stationen an Fernsteuerbereiche angeschlossen worden, wo ganze Netzbereiche gesteuert werden. Der vor Ort tätige Stellwerksbeamte verschwindet, weil seine Aufgaben von den Fahrdienstleitern der Betriebsleitzentralen übernommen werden. In Kommandoräumen mit dutzenden von Bildschirmen lassen sich Regionen überwachen und beinahe jeder Bahnhof der Schweiz steuern.

Die Steuerung beim MECF

Nicht nur der Betrieb, sondern auch der Bau einer Modellbahnanlage soll Spass machen. Beides lässt sich erreichen, wenn Ziele gesetzt werden, die an die eigenen Fähigkeiten angepasst sind. Es lohnt sich, frühzeitig Gedanken über einen interessanten Betrieb der Anlage zu machen. So kann verhindert werden, dass die Anlage kurz nach Fertigstellung abgebrochen werden muss, weil kein spannender Fahrbetrieb möglich ist.

Für den abwechslungsreichen Fahrbetrieb ist neben der Gleis- und Liniengestaltung auch die Steuerung verantwortlich. Deshalb wurden an die Steuerung unserer Clubanlage folgende Hauptforderungen gestellt:

  • Betrieb der Anlage mit ein bis zehn Personen;
  • sicherer Fahrbetrieb auch bei Bedienung durch wenig geübte Personen
  • vorbildgetreue Nachbildung von Stellwerk und Stellwerksfunktionen
  • Mehrzugsystem für manuelle und signalabhängige Ansteuerung der Lokomotiven
  • vorbildliches Anhalten und Beschleunigen bei Signalen
  • automatische Geschwindigkeitsreduktion beim Befahren von Weichen in ablenkender Stellung
  • Möglichkeit für Mehrfachtraktion, Pendelzüge und Schiebelok

Zudem sollte die Steuerung mit den relativ bescheidenen Mitgliederbeiträgen finanzierbar sein.

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Die nachstehende Grundidee deckt die betrieblichen Wünsche ab:

  • je ein Drucktasten-Speicherstellwerk Domino 67 für die Station "Wassen" und den Güterbahnhof "Burgfelden" sowie für die dazugehörigen Strecken (Zug- und Rangierfahrten)
  • Drucktasten-Stellwerk Domino 55 für die Dienststation bei der Abzweigung "Katzenbach"
  • elektronisches Stellwerk SIMIS mit Bildschirm und Mausbedienung für den Kopfbahnhof "St. Muhrtal"
  • Fernsteuerung ILTIS für alle Stationen
  • Zugnummern-Meldeanlage
  • geeignetes und bewährtes Digital-Mehrzugsystem mit signalabhängiger Zugsbeeinflussung

Eine den Anforderungen entsprechende Gesamtsteuerung war auf dem Markt nicht erhältlich. So entschloss sich der MECF zu folgendem Steuerungskonzept:

  • Drucktasten-Stelltische unter Verwendung von Domino-Bausteinen, Fabrikat SYMO, mit selbstgebauten Tasten und Anzeigen
  • ZIMO-Mehrzugsteuerung (Basisgerät, Fahrpulte und Fahrzeugempfänger)
  • selbst gebaute Schnittstellenkarten für Gleisbesetztmeldung, digitale Ein- und Ausgänge sowie Ansteuerung der Zugnummernmelder
  • anstelle der beim Vorbild üblichen Relaissätze werden die Stellwerksfunktionen von einem Computer (PC) im Hintergrund geleistet
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Im Anlagenbereich kamen hinzu:

  • Haupt- und Vorsignale (Lichtsignale älterer und neuerer Bauart) mit vorbildgetreuen Signalbildern
  • Zwergsignale (Eigenbau)
  • Gleisisolierungen
  • Widerstände über alle Achsen für die Gleisbelegungsmeldung
  • motorische Weichenantriebe mit Endlagenüberwachung (Eigenbau)
  • Entkuppler mit Elektromagneten für Kadee-Kupplungen (Eigenbau)
  • Zusatzeinrichtungen wie bewachte Bahnübergänge, Anlagenbeleuchtung und Tag-Nacht-Raumausleuchtung

Überall im sichtbaren Bereich sind zwar Fahrleitungen vorhanden, doch haben sie keine stromübertragende Funktion. Teilweise ausleuchtbare Hilfs- und Abfahrerlaubnissignale sowie Attrappen von Wechselsprechern und Streckentelefonen bereichern die Anlage.

Stellwerksfunktionen

steuerung009 Praktisch alle Stellwerksfunktionen des Originals sind nachgebaut. Die wichtigsten sind nachstehend grob beschrieben:

  • Mit Ausnahme einiger Hilfsfunktionen wie die Helligkeit der Pultausleuchtung oder die Ausleuchtung der Weichenstellung müssen immer zwei korrespondierende Tasten gleichzeitig gedrückt werden, bevor ein Befehl ausgeführt wird. Mit dieser Massnahme werden irrtümliche Eingaben verhindert.
  • Die freie Bahn für eine Zugsbewegung erfolgt über eine Fahrstrasse. Dazu sind zwei im schematisch dargestellten Gleisbild eingebaute Gleistasten während mindestens zwei Sekunden zu drücken, nämlich die Start- und die Zieltaste. Nach dem Loslassen wird vom Ziel her überprüft, ob die zutreffenden Abschnitte für eine andere Fahrstrasse bereits reserviert oder belegt sind. Wenn nicht, werden wo nötig die Weichen in die richtige Lage umgelegt und verschlossen. Dasselbe gilt für Schutzweichen (benachbarte Weichen, welche den Zug vor einer Flankenfahrt schützen). Sind alle Weichen gestellt und der Fahrweg frei, leuchten die im Gleisbild eingelassenen Lämpchen weiss. Die Zwergsignale und anschliessend das Hauptsignal werden auf Fahrt gestellt und die Fahrstrasseneinstellung ist abgeschlossen. Fährt nun der Zug vom Start her in die Fahrstrasse, so werden die Gleisabschnitte der Reihe nach belegt und die Anzeigen wechseln von Weiss auf Rot. Wird der Abschnitt am Zugschluss wieder frei, so erlischt die Anzeige und bei den Weichen wird der Verschluss aufgehoben. Zwerg- und Hauptsignal schalten auf Rot und verhindern so, dass ein nachfolgender Zug auffahren kann.
  • Für Rangierfahrten gelten grundsätzlich die gleichen Bedingungen wie bei Zugsfahrten, nur sind dort auch Fahrstrassen auf belegte Abschnitte möglich (z.B. Anfahren an eine Wagengruppe) und die Hauptsignale bleiben vorbildgemäss in der Haltstellung. Für solche Rangierfahrten muss wie beim Vorbild aus Sicherheitsgründen die Manövertaste am Lokfahrpult gedrückt werden.
  • Am Domino 55 muss bei Zugskreuzungen oder aufeinanderfolgenden Fahrstrassen mit dem Einstellen der zweiten Fahrstrasse gewartet werden, bis die erste abgefahren ist. Domino 67 Stellwerke mit Fahrstrassenspeicher erlauben das vorzeitige Einstellen. Die gespeicherte Fahrstrasse wird durch Blinken der Start- und Zieltaste dargestellt. Die Fahrstrasse läuft unmittelbar nach Freiwerden der «feindlichen» Abschnitte ein.
  • Irrtümlich eingestellte oder nicht ganz abgefahrene Fahrstrassen lassen sich mit der Auflöse- und der Zieltaste manuell löschen. Bei Zugsfahrstrassen muss jedoch aus Sicherheitsgründen eine plombierte Taste betätigt werden. Danach ist die Einstellung von Fahrstrassen für einige Sekunden nicht mehr möglich (Sperrzeit Notauflösung).
  • Für Sonderfälle können Weichen einzeln umgelegt werden, sofern sie nicht verschlossen sind.
  • Der für die Hauptsignale individuell einstellbare automatische Signalbetrieb «aSB» stellt durch den herannahenden Zug die Fahrstrasse selbsttätig ein. Wie beim Vorbild ist so bei unbedienten Stationen ein Durchgangsbetrieb automatisch möglich, allenfalls abhängig von Lenkziffern.
  • Bekanntlich können Ausfahrsignale bereits offen sein, obwohl Regionalzüge noch anhalten müssen. Züge solcher über die Zugnummer festgelegten Zugsgattungen halten langsam an und fahren erst weiter, wenn für sie die Abfahrerlaubnis erteilt wurde.
  • Vorbildgetreu meldet ein Gong das Herannahen eines Zuges, wenn das Einfahrsignal noch geschlossen ist.
  • Die Einfahrt auf ein besetztes Gleis ist im Zusammenhang mit der Taste «besetzte Einfahrt» unter bestimmten Umständen möglich (Minimaldistanz).
  • steuerung007 Weitere Funktionen wie Gleis- und Streckensperren, Tag-Nacht-Umschaltung für die Signale sowie Eingaben mit plombierten Tasten (Aufschneidung, Block- und Isolierumgehung für Weichen und Signalfahrstellung) runden die Möglichkeiten ab.
  • Stellwerksbedienungen am Bildschirm erfolgen über die Maus. Fahrstrassen werden durch Ziehen des Mauszeigers von Start zu Ziel eingestellt, andere Funktionen lassen sich über Popup-Menüs steuern. Sämtliche Zustände von Fahrstrassen und Signalen sind vorbildgerecht dargestellt.

Zugnummern-Meldeanlage

Die im Gleisbild eingebauten Zugnummernmelder zeigen dem Stellwerksbeamten, wo sich welcher Zug befindet. Wie beim Vorbild wird die echte, in Zugsgattungen aufgeteilte Zugnummer verwendet. Damit wird ebenfalls bestimmt, ob ein Zug in einer Station mit offenem Ausfahrsignal anhalten muss oder nicht.

Eine vorangestellte Lenkziffer erlaubt im automatischen Signalbetrieb bei Abzweigungen die Lenkung auf den richtigen Zweig. Auf Tastendruck lässt sich die Adresse des entsprechenden Lokdecoders abfragen. Die Bedienung der Zugnummern-Meldeanlage beschränkt sich im Normalfall auf die Eingabe der Zugnummer, wenn ein Zug neu zusammengestellt und für die Zugfahrt vorbereitet wird (über die Zehnertastatur des Stelltisches oder die Eingabeprozedur am Bildschirm). Die Weiterschaltung von Block zu Block erfolgt automatisch.

Die am Bildschirm anwählbare Übersichtsdarstellung erlaubt Dank der eingeblendeten Zugnummern den Überblick aller Zugstandorte auf der gesamten Anlage.

Sonderfunktionen

Für Sonderfunktionen, welche im Normalfall nicht auf Originalstellwerken zu finden sind (Schattenbahnhofsteuerung, Beleuchtung oder Entkuppler), wurden teilweise ungenutzte Tastenkombinationen verwendet oder zweckmässige Bedienungs- und Anzeigeelemente integriert.

Hardware-Steuerung

steuerung003 Um die etwa 320 Gleisabschnitte und 4000 Aus- und 1000 Eingänge anzusteuern wurden zwei Leiterplattentypen entwickelt, welche die Signale von der Anlage gebündelt dem Computer (PC) zuführen. Der PC selbst ist mit einer einzigen Schnittstellenkarte für 40 digitale Ein-/Ausgänge bestückt. Die etwa 60 Leiterplatten sind auf vier Stelltisch- bzw. Anlagenbereiche aufgeteilt, so dass die Verbindungen zu den Lämpchen, Tastern, Zugnummernmeldern und Anlagenteilen möglichst kurz wurden.

Für die signalabhängige Zugsbeeinflussung (Bremsen und Beschleunigen bei Signalhalt oder Geschwindigkeitsreduktion bei Befahren von Weichen in ablenkender Stellung bzw. Langsamfahrstellen) wird lediglich ein Synchronisationssignal von der Mehrzugsteuerung verwendet.

Software (Programm)

Eine für unsere Bedürfnisse zugeschnittene Software war auf dem Markt nicht erhältlich. So wurde beschlossen, ein eigenes Programm in Turbo Pascal zu schreiben. Der Basisteil enthält alle Funktionen ähnlich den bei den SBB verwendeten Relaissätzen pro Gleisabschnitt. Der Konfigurationsteil, welcher mit Tabellen definiert wird, entspricht den Spurkabeln und legt damit die Gleisanlagen fest. Eine Aufzählung aller möglichen Fahrstrassenkombinationen ist deshalb nicht erforderlich. Die Ein- und Ausgänge sind grundsätzlich frei wählbar. Die Zuordnung derer erfolgt ebenfalls über Zuordnungstabellen.

Seit Inbetriebnahme des Original-Führerstandes, der eine Lokomotive mit Kamera lenkt, sendet die Steuerung die dafür notwendigen Daten an den separaten Führerstandsrechner. So kennt dieser einerseits, wo sich der gesteuerte Zug gerade befindet und welcher Signalbegriff am kommenden Lichtsignal angezeigt wird. Daraus lassen sich auch die topografischen Verhältnisse und Besonderheiten ableiten (Steigung, Kurvenradien, Tunnel usw.).

Erfahrungen aus dem Betrieb und Zukunftsaussichten

Seit etwa 1995 sind die drei Domino-Stelltische in Betrieb und das elektronische Stellwerk mit der Fernsteuerung steht seit 2009 im Einsatz. Die praktisch kompromisslose Nachbildung der Stellwerke war eine grosse Herausforderung. Um so befriedigender war deshalb die Erfahrung, wie gut sich auch ungeübte Clubmitglieder und Gäste mit der Steuerung zurecht finden. Ein interessanter Fahrbetrieb ist bei unterschiedlicher Besetzung möglich und das Zusammenspiel zwischen Stellwerk und Mehrzugsteuerung hat sich bestens bewährt.

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Schlussbemerkungen

Als spezielles Lob betrachten wir die Bemerkungen von Fachleuten, die täglich beim Betrieb oder in der Planung mit Stellwerken zu tun haben. Sie waren der Meinung, dass auf unserer Clubanlage schon beinahe Ausbildung auf diesen Stellwerktypen betrieben werden könnte.