Donnerstag, 17. Januar 2019

Blockfelder für die Schmalspurbahn: Zell am See, 1989

Auch in Zell am See stand damals noch eine 5007er Anlage mit zwei Endstellwerken. Allerdings war in der Fahrdienstleitung ein neuer Befehlsapparat aufgestellt worden:

Befehlswerk, Fdl, Zell am See, 22.12.1989

Ganz rechts war hier der Blockapparat für Fahrten auf der Schmalspurbahn aus Krimml aufgesetzt, an dem gerade der Befehl für Einfahrt abgegeben ist. Blockfelder für Fahrten auf Schmalspurbahnen gab es nur sehr selten – die einzigen, die mir noch einfallen, sind zwei Ff-Felder am St.Pöltner Alpenbahnhof für die Mariazellerbahn, das eine Ff-Feld in Unzmarkt für die Murtalbahn und jeweils ein Ba- und Be-Feld in Waidhofen an der Ybbs. Hier in Zell am See gab es interessanterweise "kurze" und "lange" Fahrstraßen für die Krimmlerbahn:

Befehlswerk, Fdl, Zell am See, 22.12.1989

Auf der linken Seite war der Blockapparat für die Fahrten auf der Westbahn aufgebaut. Richtung Salzburg – also Bruck-Fusch – war hier schon ein ZG-Block eingerichtet, daher gab es auf dieser Seite nur vier Blockfelder. Auf der Saalfeldener Seite hingegen waren sechs Felder vorhanden, weil hier noch der Felderstreckenblock Richtung Maishofen und Gerling bestand. Zusätzlich gab es noch ein Zustimmungsfeld zur Freigabe der Weichen im Streckengleis 2 in Maishofen:

Befehlswerk, Fdl, Zell am See, 22.12.1989

Die Fahrstraßenknebel waren übrigens nur einseitig belegt – es sieht sehr danach aus, als ob im Schieberkasten schon der Platz für einen zukünftigen Gleiswechselbetrieb vorgesehen worden war:

Befehlswerk, Fdl, Zell am See, 22.12.1989

Die Signaltafel war schon im "Pseudo-VGS80-Look" gehalten, mit den üblichen Bedien- und Anzeigelementen:
  • Ganz oben befanden sich links und rechts außen die Blockgruppentasten für den ZG – die linke war aber natürlich noch funktionslos.
  • Ein Stück weiter innen saßen die Ersatzsignal-Gruppentasten mit ihren Zählwerken (links für die Signale Z/R auf der Saalfeldener Seite, rechts für A/B/Sch/H).
  • Dazwischen waren noch Vorsignal-Sperrtasten angeordnet;
  • Das Gleisdiagramm zeigte nur die Hauptgleise und die Melder für Hauptsignale und für die Ersatzsignale, letztere auch auf den zwei Schutzsignalen.
  • Die Tasten an den Signalen dienten nur zum Stellen und evtl. Löschen der Ersatzsignale.
  • Neben den ankommenden ZG-Pfeilen befand sich noch jeweils eine "RWT", also eine Richtungswechseltaste – der vorhandene ZG nach Bruck-Fusch war aber offensichtlich nicht für Gleiswechselbetrieb oder auch nur für einen hilfsweisen Richtungswechsel für eine Anschlussbahn eingerichtet, daher ist mir die Funktion dieser Taste(n) unklar.
  • Das dreischienige Gleis nach Tischlerhäusl ist durch eine strichlierte Linie angedeutet; und am Ausfahrsignal Richtung Krimml sieht man, dass die ursprüngliche Bezeichnung H5-11 durch H5-7 ersetzt worden war, weil die Gleise 9 und 11 schon abgebaut worden waren.
Das Signal B von Krimml zeigt grünes Licht für die befohlene Einfahrt:

Signaltafel, Fdl, Zell am See, 22.12.1989

Das nächste Bild ist schon vom Stellwerk 2 – hier stand eine vollkommen reguläre 5007er-Anlage mit einem Blockapparat mit den üblichen sechs Blockfeldern für eine zweigleisige Strecke:

Sicherungsanlage, Stw.2, Zell am See, 22.12.1989

Am folgenden Bild ist das interessanteste Detail wohl das sich teilende Ofenrohr im Hintergrund:

Hebelbank und Blockapparat, Stw.2, Zell am See, 22.12.1989

Der Gleisanzeiger war noch ganz der alte – ohne jede Vorbereitung auf einen Gleiswechselbetrieb. Dafür wäre wohl der Gesamtumbau auf elektrisch betriebene Weichen geplant gewesen:

Gleisanzeiger, Stw.2, Zell am See, 22.12.1989

Und hier sieht man noch das Signalpult, schon mit einigen Korrekturen der Gleisanlage und den nötigen Anzeigen auch für zwei EKs. Auf der linken Seite befinden sich in den Gleisen 1 und 3 einige Anzeigen für Zustimmungen des Stellwerks 1, weil sich dort die Weiche 31 innerhalb des Bahnhofsgleises 1 befand:

Signalpult, Stw.2, Zell am See, 22.12.1989

Zuletzt gibt es von diesem Stellwerk noch ein etwas knappes Foto von außen. Neben der alten Tafel, de ausnahmweise eine römische Zahl trug, befand sich der Außenwecker. Was der rohe Ziegelbau rechts daneben war, weiß ich leider nicht mehr:

Stellwerk 2, Zell am See, 22.12.1989

Vom Stellwerk 1 zeige ich als erstes zur Orientierung das Bild des Signal- und Gleispultes. Leider hat der Blitz in der Mitte einen weißen Fleck produziert, aber dort befinden sich nur Tasten und Anzeigen für zwei EKs. Ganz rechts oben sieht man die auslackierten ehemaligen Gleise 9 und 11 der Schmalspurbahn. Verschub- und Ausfahrsignal waren auf V5-7 bzw. H5-7 umbezeichnet worden, und die Trennungsweiche zwischen den Gleisen 5 und 7 hatte nun die Nummer 111. Die weiteren Weichen hatten folgende Nummern:
  • 1 und 2 waren die Verbindungsweichen zwischen Gleis 1 und dem Gleis nach Tischlerhäusl;
  • 3 und 4 dienten zur Überleitung zwischen den beiden durchgehenden Hauptgleisen – im Regelbetrieb waren sie in ablenkender Stellung nur für die Ausfahrt aus Gleis 4 nötig;
  • die Weiche 5 war die Abzweigweiche des Gleises 4;
  • 6 und 7 waren ebenfalls Weichen zwischen den beiden durchgehenden Hauptgleisen, die in ablenkender Stellung für Einfahrten auf Gleis 1 oder 3 dienen konnten;
  • 31 war schlussendlich die Abzweigweiche des Gleises 3, die sich schon innerhalb des Ausfahrsignals H1 befand.
Neben den Signalanzeigen gab es auch noch eine Menge Bedien- und Anzeigeelemente für vier EKs. Die Umschalter für den Netzersatz und Tag/Nacht-Anzeige der Signale waren unterhalb des Gleisdiagramms angebracht:

Signalpult, Stw.1, Zell am See, 22.12.1989

Hier sieht man die Hebelbank und den Blockapparat. Man erkennt, dass nur mehr wenige Weichen mechanisch bedient wurden, nämlich die Weichen 3, 4 und 5 samt ihren Riegeln. Füralle anderen Weichen waren Hebelersatzschlösser aufgebaut:

Sicherungsanlage, Stw.1, Zell am See, 22.12.1989

Woher kamen aber die Schlüssel? Jene des Normalspurbereichs wurden aus einem Knebelwerk entnommen, mit dem die Weichen 1, 2, 6, 7 und 31 elektrisch gestellt werden konnten. Man sieht, dass auch für die Weichen 3 bis 5 schon Knebel freigehalten worden waren – diese Weichen hatten aber eben noch keine elektrischen Antriebe erhalten:

Weichenbedienung für elektr. Weichen, Stw.1, Zell am See, 22.12.1989

Für die ebenfalls elektrisch gestellte Weiche 111 waren oberhalb des Gleisanzeigers auf zwei Konsolen zwei getrennte Kästchen angebracht worden. Beide Kästchen enthalten dieselben Bedienelemente – das Schloss, links und rechts davon je eine Taste, eine Überwachungslampe und eine zugenietete Ausnehmung (ich denke, da war eine plombierte Taste vorgesehen). Erstaunlich ist aber, dass die Elemente auf beiden Kästchen vollkommen verschieden angebracht waren – man hat den Eindruck, die jeweiligen Löcher waren einfach "irgendwo" gebohrt worden:

Weichenbedienung für Schmalspurweiche 111, Stw.1, Zell am See, 22.12.1989

Das folgende Bild zeigt den Blockapparat. Ganz rechts befinden sich die sechs üblichen Felder (Ts-Be, Ff, Ff, Be-Ts) für die zweigleisige Strecke Richtung Bruck-Fusch. Dann folgt das Zustimmungsabgabefeld zur Meldung der Festlegung der Weiche 31 an das Stellwerk 2. Ganz links sind schließlich die fünf üblichen Felder (Ts-Be, Ff, Be-Ts) für die eingleisige Strecke nach Krimml angebracht, wobei hier die Tastensperren in der selteneren Ausführung oberhalb der Be-Felder ausgeführt waren:

Blockapparat, Stw.1, Zell am See, 22.12.1989

Zuletzt sieht man hier noch den Gleisanzeiger und darüber noch einmal die Bedienung der Weiche 111:

Gleisanzeiger, Stw.1, Zell am See, 22.12.1989

Das Stellwerksgebäude habe ich schon bei Dunkelheit aufgenommen:

Stellwerk 1, Zell am See, 22.12.1989

Das folgende Bild zeigt die Ausfahrsignale H4, H2 und H1. Rechts verläuft das Dreischienengleis Richtung Tischlerhäusl. Hinter der Weiche 7 direkt hinter dem Ausfahrsignal H1 sieht man noch die Reste der abgebauten Gleisverbindung, die am Signalpult schon auslackiert worden war:

Ausfahrsignale H, Zell am See, 22.12.1989

Am folgenden Bild des Stellwerks kann man im zweiten Fenster von links die zwei Tastensperrfelder der Krimmler Strecke erkennen:

Stellwerk 1, Zell am See, 22.12.1989

Welcher Zug hier ausfährt, habe ich leider nicht notiert:

Ausfahrt, Zell am See, 22.12.1989

Und zuletzt noch ein Bild des Schmalspurtriebwagens 5090.001:

5090.001, Zell am See, 22.12.1989

Samstag, 12. Januar 2019

Wir bauen einen Signalgruppenverschluss

Welche der beiden Konstruktionen sollen wir für unsere Demo-Konstruktion wählen? – Zahn auf Schieber, Lücke an Welle oder Zahn auf Welle, Lücke auf Schieber?

Bei Lücke an Welle müssten wir z. B. mit irgendeiner Fräse eine Längslücke in die Welle bringen – kein ganz angenehmes Unterfangen. Umgekehrt gibt es schon fertige "Wellen" mit "langen Zähnen", nämlich Alu-Profile. Und wenn wir die Konstruktion wie bei einem echten Stellwerk verdoppeln wollen, also sowohl eine Links- wie auch Rechtsbewegung der Schieber erlauben wollen, dann bietet sich dafür ein einfaches Winkelprofil an, wie ich es am Wochenende zufällig in der Werkstatt herumliegen hatte: Zwei Millimeter stark, mit Schenkellängen von 15 mm:

Werkstattreste

Mit diesen Maßen bewaffnet, machen wir uns nun an die Konstruktion des Gruppenverschlusses. Als Drehachse nehmen wir die innere Kante des Winkelprofils, sodass die Schenkel (oder Zähne) jeweils 13mm lang sind – so groß ist also der Kreis, den die "Welle" beansprucht. Außerhalb dieses Kreises zeichne ich einmal ungefähr die Außenseite der "Gabeln" ein, die dann die Zähne bewegen sollen:


Zur Konstruktion des Restes der Gabel verschieben wir den bisher gezeichneten Teil einmal mit dem Schieber. Diese Verschiebedistanz ist das zentrale Maß bei der Konstruktion eines Verschlusses – ich setze sie hier ungefähr so an, dass sich der Gruppenverschluss um nicht ganz 45° dreht und lasse die Auswirkungen auf das Verschlussregister, also die Abhängigkeiten mit den Verschlusstücken der Weichen- und Riegelhebel, einmal außer acht:


Hier können wir nun das verdrehte Profil (also die verdrehte "Welle") einzeichnen und aus der Schrägstellung des "Zahnes" die Breite der "Gabel" konstruieren:


Bei dieser ungenauen Art der Konstruktion fehlt uns nun nur noch die Höhe des rechten Schenkels der Gabel. Sie ergibt sich daraus, dass die Gabel in der Grundstellung des Schiebers außerhalb des Kreises der Welle liegen muss – wir schieben den Schieber und damit die Gabel also gedacht wieder zurück und zeichnen den Rest der Gabel als Kreisstück entlang dem Kreis der Welle:


Das folgende Bild zeigt noch einmal den ganzen Konstruktionsablauf und, ganz am Ende, die vollständige Gabel, nun auch ergänzt um den symmetrischen Anteil für die Verschiebung des Schiebers nach links:


Wer daran interessiert ist, kann ja die einzelnen Forderungspunkte aus dem letzten Posting überprüfen – also
  • dass eine Verschiebung eines Fahrstraßenschiebers nach links oder rechts das Winkelprofil verdreht;
  • dass das verdrehte Winkelprofil den anschiebenden Fahrstraßenschieber in seiner Position festhält (indem es dessen "Gabel" mit dem Profilschenkel, also dem "Zahn", zurückhält), also den "Rückverschluss" garantiert;
  • dass andere Fahrstraßenschieber nicht mehr verschoben werden können, weil sie mit ihrem Verschlussstück am verdrehten Profilschenkel anstoßen;
  • und dass das Zurückschieben des Fahrstraßenschiebers das Winkelprofil weitgehend in die Mittenstellung zurückdreht ("aktive Rückstellung");
Was noch fehlt, ist eine Federkonstruktion, die das Winkelprofil stabil in der Mittenlage hält – dazu später ein Bild.

Nun geht's an die praktische Konstruktion. Weil das ein reines Demonstrationsobjekt werden soll, habe ich es ohne viel Schönheit zusammengebaut – ohne jegliche Hebel, nur das Verschlussregister. Auf dem folgenden Bild sieht man meine rohen Einzelteile, auf einem Holzbrett als Grundplatte ausgelegt:
  • Links und rechts werden zwei schmale Leisten Anschläge für die Fahrstraßenschieber bilden;
  • am oberen und unteren Rand dienen breitere Leisten als Auflage für die Verschlussbalken der Hebel – wobei diese Balken sich hier der Einfachheit halber (wie beim österreichischen Zentralschloss) vor und zurück bewegen werden, nicht wie beim Einheitsstellwerk auf und ab;
  • die Fahrstraßenschieber sind dünne 6x6mm-Leisten,
  • während die Verschlussbalken einen Querschnitt von ca. 16x4mm haben;
  • auf den Fahrstraßenschiebern liegen zwei Winkelprofile, von denen eines den Gruppenverschluss bilden soll (das andere habe ich in dieser Konstruktion noch nicht verwendet);
  • die Klötzchen werden die Drehlager des Gruppenverschlusses enthalten;
  • ganz rechts liegen einige Messingplättchen, aus denen die Kulissen mit den "Gabeln" entstehen sollen;
  • und zuletzt gibt es noch eine Handvoll 1,6x30er-Drahtstifte, die zum Zusammenbau und zur Führung der Einzelteile dienen werden.

Rohmaterial

Am Esstisch habe ich mit einem Geo-Dreieck die Löcher für die Drahtstifte auf Rahmen, Schiebern und Verschlusstücken markiert:

Anreißen

Als Gleisplan habe ich einen simplen dreigleisigen Bahnhof einer eingleisigen Strecke gewählt, wo das Einfahrsignal für alle drei Gleise mit derselben Stellung freigestellt wird. Das ist eine eher seltene Situation – ein realer Fall (allerdings mit einem Spurplanstellwerk) sind die Gleise 1 bis 3 am Münchner Ostbahnhof, wo wegen der gekrümmten Einfahrt in den S-Bahn-Tunnel alle drei Fahrstraßen über abzweigende Weichen führen und daher alle Ausfahrten und Einfahrten (bei Fahrt am falschen Gleis dieser zweigleisigen Strecke) Hp2 signalisieren. Wenn ich ein "dreifaches Oder" an einem "Standardbahnhof" hätte demonstrieren wollen, hätte der vier Gleise gebraucht, wo dann auf drei auf Hp2 eingefahren wird – das war mir ein bisschen zu viel Aufwand ...

Das folgende Bild zeigt eine Skizze des Gleisplans und links daneben das Verschlussregister mit den Fahrstraßenschiebern. Dabei stehen die Verschlusschieber der Weichen in Grundstellung hinten, in Minusstellung werden sie ein Stück nach vorne gezogen. Die Fahrstraßenschieber sind schon mit Verschlusstücken in Form von kurzen Drahtstiften bestückt, die in entsprechende Ausschnitte in den Weichenschiebern eingreifen können. Im Bild sieht man, dass der oberste Fahrstraßenschieber a1-a2 nach rechts verschoben werden kann, weil seine beiden Stifte in Ausschnitte der beiden Weichenschieber passen:

Demo-Verschlussregister

Auf dem folgenden Detailbild ist der a1-a2-Fahrststraßenschieber nun verschoben – die Fahrstraße a2 ist also verschlossen worden und legt damit ihrerseits die Weichenschieber fest, sodass die Weichen nicht mehr umgestellt werden können (vorausgesetzt natürlich, die Weichenschieber sind über Hebel und Drahtzug und Weichenantrieb sicher mit den Weichenzungen verbunden – alles das "denken wir uns dazu"):

Demo-Verschlussregister

Das Bild oben enthält auch Fahrstraßenschieber für die Ausfahrten, aber die sind für die Demonstration des Gruppenverschlusses nicht nötig, ich habe sie daher im Weiteren weggelassen.

Das folgende Bild zeigt das Verschlussregister für die Fahrstraße a3: Die Weiche 2 ist nun umgestellt, sodass der Weichenschieber nach vorne gezogen ist. Dadurch konnte der Fahrstraßenschieber a3 nach links verschoben werden und verschließt nun seinerseits beide Weichenschieber – die Fahrstraße ist verschlossen:

Demo-Verschlussregister

Aber nun geht's um die Konstruktion des Gruppenverschlusses. Zuerst habe ich die Achsstummel am Winkelprofil hergestellt – mit der Bandsäge das Profil passend ausgeschnitten ...

Achsstummel roh

... und dann (zu) grob rundgefeilt:

Achsstummel rund

Die Stummel sollen sich schlussendlich in den Nieten drehen, die ich hier in die Lager-Holzklötzchen eingesetzt habe:

Lager des Gruppenverschlusses

Die Kulisse mit den "Gabeln" habe ich zuerst testhalber auf Karton kopiert und das ausgeschnittene Kartonstück auf dem Schieber mit kurzen Drahtstiften befestigt. Die folgenden Bilder zeigen einige Versuche – der Karton war tatsächlich steif genug, um das Profil einige Male korrekt zu verdrehen. Bei der Höhenlage der Kulisse hatte ich mich vermessen, sodass ich die Ausschnitte auf den Messingplättchen um einige Millimeter tiefer legen musste – aber sonst funktionierte die Konstruktion prinzipiell:



Versuchsreihen

Was noch fehlt, ist eine Konstruktion, die das Winkelprofil in der Mittenlage hält, wenn es nicht von einem Fahrstraßenschieber verdreht wird. Das lässt sich leicht durch eine einzelne Feder erreichen:



Zentrierfeder

Diese eine Feder ist nicht der Weisheit letzter Schluss: Sie übt auf den verdrehten Verschluss eine Kraft aus, die über den Fahrstraßenschieber auf den Fahrstraßenhebel wirkt. Wenn bei diesem die Falle gezogen wird, dann wird er von der Feder zurückgezogen und "schnalzt" womöglich aus der Hand. Die Federzangenkonstruktion des Einheitsstellwerks hat diese Eigenschaft nicht: Dort ist der Gruppenverschluss in umgelegter Stellung kräftefrei. Wenn es einem das wert ist, müsste sich das mit folgender einfachen Konstruktion erreichen lassen – in meinem Demo-Aufbau habe ich mir das aber erspart:

Verbesserter Zentrierhebel

Zuletzt muss noch ein Bauteil vorgesehen werden, durch das der Signalverschluss aufgehoben wird, wenn sich der Gruppenverschluss nach links oder rechts verdreht. Ich habe in meiner Demo-Konstruktion den Verschlussbalken des Signalhebels neben den Gruppenverschluss gelegt, nicht wie beim Einheitsstellwerk mittenhinein. Ein einfaches Klötzchen ragt in eine Ausnehmung des Gruppenverschlusses:

Signal-Verschlusselement

Wenn sich Gruppenverschluss nach links oder rechts verdreht, gibt er das Klötzchen frei ...


Freigegebenes Signal-Verschlusselement

... und der Signalhebel kann umgelegt werden:


Verschobener Signalverschluss

Dabei muss natürlich sichergestellt werden, dass das Klötzchen nun in beiden Fällen den Gruppenverschluss festlegt, sodass er nicht mehr zurückgelegt werden kann. Dass das der Fall ist, sieht man an den beiden folgenden Bildern:


Blockierter Gruppenverschluss

Und durch den Rückverschluss ist dadurch nun garantiert, dass der verschobene Fahrstraßenschieber nicht zurückbewegt werden kann, was seinerseits wieder die Verschlussbalken der Weichenhebel blockiert, sodass die Weichen in der Fahrstraße nicht mehr umgestellt werden können: Das ist die gesetzlich vorgeschriebene Signalabhängigkeit.

Das folgende Video (dasselbe wie aus dem letzten Posting) zeigt der Reihe nach die Einstellung der Fahrstraßen a2, a1 und a3:



Aus der doch ziemlich hakeligen Bewegung des Gruppenverschluss habe ich Folgendes gelernt:
  • Das Aussägen der Kulissen mit der Bandsäge produziert ziemlich raue Kanten, die sich ungern gegeneinander bewegen. Es ist auf jeden Fall nötig, die gleitenden Flächen – also insbesondere die "Gabel" – mit einer Schlüsselfeile sauber glatt zu feilen.
  • Ein Einfetten der Gleitstellen mit einem kleinen Tupfer Maschinenfett hilft sehr, den Gruppenverschluss zu einem vernünftigen Verhalten zu überreden.
  • Die Höhenlage der "Welle" ist ziemlich kritisch. Meine eher sehr ungefähre Zurechtfeilerei der Achsstummel hat bewirkt, dass diese in den Lagern (den Nieten) ziemlich auf- und niederspringen können – das ist ziemlich hinderlich für das saubere Funktionieren. Man sollte daher wohl (a) beim Zurechtfeilen der Achsstummel sehr häufig den Durchmesser messen – durch Einstecken in die Lager und mit einer Schublehre auf das Zielmaß; (b) die Achsstummel eine Spur auf Übermaß feilen und dann die Lager mit einer Reibahle auf ein passendes Maß aufreiben; (c) eventuell die Lager höhenverstellbar machen.
Aber umgekehrt zeigt meine – absichtlich – krude Skizzierung auf kariertem Papier und anschließende relativ hemdsärmelige Herstellung, dass die Konstruktion auch nicht perfekt ausgeführt werden muss, um trotzdem alle nötigen Funktionen zu erfüllen: Eine nur um Weniges genauere Arbeitsweise als die meine sollte also einen auf Dauer verwendbaren Gruppenverschluss ergeben.

Mit diesen Erkenntnissen beende ich diese Darstellung eines weiteren, wie ich finde, interessanten Funktionsteils mechanischer Stellwerke aus meiner "Sicherungsanlagenbastelbude".

Donnerstag, 10. Januar 2019

Zur Konstruktion des Gruppenantriebs und Gruppenverschlusses der Deutschen Einheit

Die Diskussion um das "mechanische logische Oder" hat in letzter Zeit eine Fortsetzung gefunden, und als Ergebnis habe ich einen realistischeren Signalgruppenverschluss zusammengenagelt – ja, tatsächlich genagelt. Aber bevor ich diese Demo-Konstruktion zeige, will ich auf die grundsätzliche Konstruktion eines solchen "mechanischen Oders" eingehen, die in den deutschen Einheitsstellwerken verwendet wurde. Im oben verlinkten Posting habe ich ja schon den "Gruppenantrieb" einer Blockwelle vorgestellt. Dieser war aber nicht die einzige "Oder-Konstruktion", daneben gab es noch den Signalgruppenverschluss. Die folgenden zwei Bilder aus einem Lehrbuch zeigen die jeweiligen "zweiseitigen" Konstruktionen, die für Fahrstraßenschieber verwendet werden (es gibt auch noch entsprechende "einseitige" Konstruktionen für die sogenannten Signalschieber, die aber im wesentlichen gleich funktionieren):

Gruppenantrieb einer Blockwelle (Deutsches Einheitsstellwerk)

Am folgenden Bild des Signalgruppenverschlusses kann man erkennen, dass auch hier ein Bauteil verdreht wird – nur ist es nicht eine Blockwelle, sondern eine spezielle Sperrgabel, die dann den Verschlussbalken des Signalhebels freigibt:

Signalgruppenverschluss (Deutsches Einheitsstellwerk)

Im Folgenden sehen wir uns diese Konstruktionen genauer an, um dann selbst einen einfachen Signalgruppenverschluss zu konstruieren. Zuvor müssen wir aber die Anforderungen an einen solchen Verschluss auflisten:

  • Gegeben sind mehrere Fahrstraßenschieber, die sich aus der Mittellage nach links oder rechts verschieben können.
  • Wenn sich einer dieser Schieber nach links oder rechts verschiebt, soll eine Welle in die eine oder andere Richtung verdreht werden.
  • Die Bedingung, dass beide Verschieberichtungen – links und rechts – die Welle verdrehen sollen, ist nicht sicherheitsrelevant, aber bequem: Man könnte auch Fahrstraßenschieber bauen, die sich nur in eine Richtung verschieben lassen – dann bräuchte man aber (ungefähr) doppelt so viele Schieber, was die Baugröße und die Kosten des Stellwerksapparats entsprechend erhöht.
  • Wenn die verdrehte Welle durch einen anderen Verschluss am Zurückdrehen gehindert wird (z. B. den umgelegten Signalhebel; oder die Riegelstange eines Blockfeldes), dann muss sie ihrerseits den Fahrstraßenschieber am Zurückverschieben daran hindern. Ich nenne das den "Rückverschluss" des Schiebers. Diese Forderung ist sicherheitsrelevant: Denn nur durch den Rückverschluss ist z. B. garantiert, dass die Weichen verschlossen bleiben, solange das zugehörige Signal auf Frei steht: Der Rückverschluss verhindert das Zurückstellen des verschobenen Fahrstraßenschiebers, der seinerseits wiederum die Weichenhebel in ihrer jeweiligen Stellung verschließt. Damit wird die auch rechtlich relevante sogenannte Signalabhängigkeit erreicht (in Deutschland ist das in der Eisenbahnbetriebsordnung im §14, Abs. 9 verlangt, in Österreich steht das in der Eisenbahnbau- und -betriebsverordnung im §11, Abs. 11).
  • Eine dritte Forderung ist für manche Anwendungsfälle auch noch hilfreich: Wenn ein Fahrstraßenschieber verschoben ist und damit die Welle verdreht hat, sollen alle anderen Fahrstraßenschieber gegen das Verschieben versperrt sein.
Insbesondere die Forderung der Signalabhängigkeit macht die Schwierigkeit der Aufgabe aus, aber auch der zweite Punkt ist schon eine Herausforderung. Wenn sich die Schieber nur in eine Richtung bewegen können und wenn kein Rückverschluss gefordert würde, dann würde folgende einfache Konstruktion ausreichen – links sieht man die Konstruktion, rechts ihre Anwendung für zwei Fahrstraßenschieber:

Nicht-sicherer, daher unzulässiger Gruppenverschluss

Diese Konstruktion ist aber, wie gesagt, gesetzlich unzulässig, weil sie die Signalabhängigkeit nicht garantieren kann. Wie geht es dann aber richtig – wie funktionieren also die beiden Konstruktionen für Gruppenabhängigkeiten des Einheitsstellwerks, und wie kann man selbst eine analoge Konstruktion entwickeln?

Wir beginnen mit einer einfachen, aber grundlegenden Überlegung: Wenn einer von vielen Fahrstraßenschiebern die Welle verdrehen können soll, aber die anderen Fahrstraßenschieber dabei in ihrer Mittenlage stehen bleiben, dann dürfen sich diese anderen Fahrstraßenschieber und die Welle gegenseitig nicht "ins Gehege kommen"; und dasselbe muss natürlich auch für den ersten Fahrstraßenschieber gelten, wenn ein anderer die Welle verdreht. Geometrisch kann man das wie im folgenden Bild skizzieren: Unten sieht man den vordersten Fahrstraßenschieber – die anderen liegen verdeckt dahinter – und darüber die zu verdrehende Welle. Und nun muss gelten: Wie immer unsere Konstruktion auch aussehen wird, in ihrer Grundstellung dürfen sich die Konstruktionselemente, die mit dem Schieber verbunden sind, und jene, die mit der Welle verbunden sind, nicht überlappen. Da die Welle sich drehen können muss, auch wenn der dargestellte Schieber in Mittelstellung bleibt (weil ja ein andere Schieber sie verdrehen können muss), "beansprucht" die Konstruktion auf der Welle eine Kreisfläche; und die Konstruktion auf den Fahrstraßenschiebern muss sich aus dieser Kreisfläche draußen halten:

Konstruktionsbereiche der Welle und der Schieber

Aus dieser Überlegung folgt übrigens direkt, dass die Welle in der Grundstellung von keinem einzigen Fahrstraßenschieber festgehalten werden kann. Wenn die Welle also z. B. einen Signalhebel freigibt, dann könnte sie das leider auch "einfach so" tun, ohne dass eine Fahrstraße eingestellt ist, indem sie sich "von selbst" verdreht. Das darf natürlich nicht sein, und daher stellt man zwei weitere Forderungen an die Konstruktion:
  • Aktive Rückstellung: Die Gesamtkonstruktion muss die Welle beim Zurücklegen eines Fahrstraßenschiebers wieder (ungefähr) in die Mittenlage zurückdrehen – dadurch wird das Element, das von der Welle freigegeben wurde (etwa der Signalhebel), nun wieder aktiv verschlossen.
  • Stabile Ruhelage: Darüberhinaus muss auch ein "spontanes" Verdrehen verhindert werden, etwa aufgrund von Erschütterungen durch die Bedienung anderer Hebel der Hebelbank (da geht es manchmal ziemlich ruppig zu!)

Wir haben also nun die Rahmenbedingungen für eine Konstruktion aufgezeichnet, durch die sich Schieber und Welle gegenseitig nicht beeinflussen. Das ist aber natürlich nicht unser Ziel – wir wollen ja beim Verschieben eines Schiebers die Welle sehr wohl verdrehen. Wie kann das erreicht werden? Eine einfache Möglichkeit ist, am Schieber einen "Zahn" anzubringen und in der Welle eine "Zahnlücke": Wenn der Schieber nach rechts verschoben wird, schiebt sich der Zahn in die Lücke und dreht dann die Welle mit. Hier ist das aufgezeichnet:

Grundkonstruktion mit Zahn

Fünf Punkte sind an dieser Konstruktion wichtig:
  • Zum ersten sieht man, dass sie sich genau an die Bereiche von oben hält: Der Zahn befindet sich in Ruhestellung außerhalb der Welle, und die Konstruktion an der Welle erstreckt sich auch nicht aus ihrem Kreis hinaus. Wenn man nun also mehrere Schieber hintereinanderbaut, die alle einen solchen Zahn haben, dann kann jeder von ihnen die Welle verdrehen, ohne dass die anderen Schieber "sich dagegen wehren" (und wehren können)! – das ist die grundlegende Oder-Funktion.
  • Die Konstruktion hat einen gewissen "Leerlauf": Der Zahn liegt nicht an der Welle an, sondern muss zuerst eine kleine Distanz überwinden, bevor er die Welle zu drehen beginnt. Man kann sich überlegen, dass es keine Konstruktion ohne einen solchen Leerlauf geben kann, dass es also immer einen solchen "verlorenen Weg" geben muss.
  • Wenn der Zahn die Welle so weit gedreht hat, dass die Rückseite der Lücke tiefer als die Zahnoberkante steht, dann kann sich der Zahn nicht mehr durch eine Rückwärtsbewegung aus der Lücke befreien, wenn die Welle festgelegt wird. Das ist der oben erwähnte sicherheitsrelevante "Rückverschluss".
  • Wenn andererseits die Welle nicht (mehr) festgelegt ist, dann wird der Zahn bei der Rückwärtsbewegung des Schiebers die Welle auch wieder zurückdrehen – das ist die "aktive Rückstellung". Allerdings wird die Welle nicht ganz in die Ruhestellung zurück gedreht, da in dieser die Lücke ein wenig höher als der Zahn steht (damit der Zahn nicht vor dem Eingriff in die Lücke hängenbleibt). Diese letzte Drehung muss durch ein weiteres Bauteil erfolgen – dazu wird eine mehr oder weniger aufwendige Feder-Konstruktion namens "Feder-Zange" eingesetzt.
  • Zuletzt erreicht die Konstruktion auch, dass die anderen, nicht verschobenen Schieber bei verdrehter Welle blockiert werden: Ihre Zähne stoßen nämlich beim Versuch des Verschiebens gegen den Teil der Welle an der Rückseite der Lücke – eine geringe Verschiebung eines anderen Schiebers ist also möglich, aber dann wird er blockiert.
(Schon erstaunlich, was man zu einer so einfachen Konstruktion – Schieber mit Zahn, Welle mit Lücke – alles sagen kann ...).

Man kann diese Konstruktion noch etwas abstrakter darstellen, nämlich so:

Abstrakte Grundkonstruktion mit Zahn

Die Bewegung des Zahnes in die Lücke und das anschließende Verdrehen der Welle lässt sich dann so skizzieren:

Bewegung der Grundkonstruktion mit Zahn

Und hier sieht man die ganze Konstruktion im Schrägriss für drei hintereinanderliegende Schieber – zuerst in Ruhelage ...

Grundkonstruktion mit Zahn für drei Schieber in Ruhelage

... und dann bei Verschiebung durch den mittleren Schieber:

Grundkonstruktion mit Zahn für drei Schieber in ausgelenkter Lage

Man kann sich an dieser einfachen Zeichnung alle oben besprochenen Forderungen und Eigenschaften noch einmal überlegen. Und zuletzt kann man diese abstrakte Sicht – Zahn auf Schieber greift in Lücke auf Welle – auch an der konkreten Konstruktion des Gruppenantriebs einer Blockwelle erkennen:

Gruppenantrieb einer Blockwelle (Deutsches Einheitsstellwerk) mit eingezeichnetem "Zahn"

Wenn man sich die abstrakte Konstruktion noch einmal ansieht, ...

Grundkonstruktion mit Zahn

... dann fällt einem schnell auf, dass man dieselbe "Einkupplung" des Schiebers an die Welle auch durch eine umgekehrte Anordnung erreichen kann: Eine Ausnehmung oder "Gabel" am Schieber umfasst einen Zahn an der Welle und verdreht diese dadurch:

Grundkonstruktion mit Gabel

Die Übertragung der Bewegung vom Schieber auf die Welle lässt sich dann so darstellen ...

Bewegung der Grundkonstruktion mit Gabel

... und ein Gruppenverschluss für drei Schieber sieht dann so aus:

Grundkonstruktion mit Gabel für drei Schieber in Ruhelage

Die Auslenkung durch die Gabel ist hier (vielleicht etwas undeutlich) dargestellt:

Grundkonstruktion mit Gabel für drei Schieber in ausgelenkter Lage

Diese Konstruktion funktioniert genauso gut wie die oben dargestellte – und tatsächlich ist der Signalgruppenverschluss nach diesem Konzept aufgebaut, wie man am folgenden Bild erkennen kann:

Signalgruppenverschluss (Deutsches Einheitsstellwerk) mit eingezeichneter Gabel

Soweit zur grundlegenden Funktionsweise eines solchen "Logisch-mechanischen Oders". Aber kann man soetwas für einfache Zwecke – etwa eine Modellbahn! – auch ohne großen Maschinenbauaufwand zusammenbauen?

... ja, man kann: Im nächsten Posting zeige ich eine einfache Konstruktion eines solchen Verschlusses aus einem Alu-Winkelprofil und einigen Blechplättchen – hier ist schon einmal ein Link zu einem Video meiner Demo-Konstruktion.