Ansicht ELVA

Signale in der ELVAaa
Signale in der ELVAOriginalgetreue Signale, die an die Modellanlage angeschlossenen sindschließen

Für den Einsatz in Forschung und Entwicklung, für die Ausbildung von Studierenden sowie für Weiterbildungsveranstaltungen betreibt das Verkehrswissenschaftliche Institut der RWTH Aachen eine Eisenbahntechnische Lehr- und Versuchsanlage (ELVA). Neben einer Reihe von Funktionsmodellen in verschiedenen Maßstäben besteht die ELVA aus zwei Modelleisenbahnanlagen der Spurweiten 0 bzw. H0, die von Stellwerken verschiedener Bauarten bedient werden. Die größere der beiden Anlagen in der Spurweite 0 wurde zwischen 1960 und 1962 im Keller des damals gerade neu entstandenen Sammelgebäudes der Fakultät für Bauingenieurwesen errichtet. Die Modellbahntechnik wurde von der Fa. Nemec, Freilassing, geliefert. Der Betrieb der Anlage erfolgte zunächst mit einem Schienenbus der BR 795 mit Trieb- und Steuerwagen und zwei dreiteiligen Triebzügen, wobei letztere kein konkretes Vorbild in der Realität besitzen. Später kamen weitere Fahrzeuge der Fa. Rivarossi (Diesellok der BR 216), und der Fa. Atlas (Dieselloks SW8/9 und SW12) hinzu. Die Besonderheiten der ELVA hinsichtlich des lichten Raumes, der Fahrstromversorgung und bei der Gleisfreimeldung erfordern bei handelsüblichen Fahrzeugen der Spurweite 0 stets gewisse Anpassungsarbeiten.

Lageplan ELVAaa
Lageplan ELVAGleisplan der ELVAschließen
Gleisplan

Die am äußeren Rand der Anlage verlegte zweigleisige Hauptstrecke in Form eines Ovals verfügt über die Bahnhöfe M-Dorf und E-Hausen, die Abzweigstelle M-Heim, die Blockstelle M-Berg und eine Ausweichanschlussstelle (Awanst E-Werk). Die beiden Bahnhöfe sind darüber hinaus durch eine kurze eingleisige Strecke verbunden, die die Anlage über eine Brücke überquert, auf der sich ein Haltepunkt befindet. Der in der Mitte der Anlage befindliche Bahnhof D-Stadt ist über eine weitere zweigleisige Strecke vom Bahnhof E-Hausen zur Abzweigstelle M-Heim mit dem Oval verbunden. Die Ausfädelung der inneren zweigleisigen Strecke erfolgt dabei in M-Heim höhengleich, in E-Hausen dagegen kreuzungsfrei. Zwischen E-Hausen und D-Stadt sind auf beiden Richtungsgleisen Selbstblockstellen eingerichtet. In allen drei Bahnhöfen sind Abstell- bzw. Ausziehgleise vorhanden, die auch die Abwicklung von Rangierarbeiten ermöglichen.

Stellwerke

Die Spur-0-Anlage wird von insgesamt sieben Original-Stellwerken bedient. Neben vier mechanischen Stellwerken der Bauform Einheit in M-Dorf, M-Heim und M-Berg kommen in E-Hausen zwei elektromechanische Stellwerke der Bauform E 43 und in D-Stadt ein Relaisstellwerk der Bauform DrS zum Einsatz. An der Awanst E-Werk befindet sich außerdem eine blockelektrisch gesicherte Schlüsselsperre zum Auf- und Abschließen des Gleisanschlusses.

Der Bahnhof D-Stadt ist mit einer selbsttätigen Gleisfreimeldeanlage ausgerüstet. Durch die Modellbahnanlage wird die Wirkungsweise von Gleisstromkreisen simuliert. Auch die Selbstblockabschnitte zwischen D-Stadt und E-Hausen werden durch Gleisstromkreise überwacht. Mit Ausnahme dieses Streckenabschnittes werden alle anderen Strecken blocktechnisch durch Felderblöcke gesichert. In E-Hausen und D-Stadt kommen zum Teil Motorinduktoren zum Einsatz.

Betriebsverfahren

In der Aus- und Weiterbildung kann die Spur-0-Anlage in zwei Betriebsarten verwendet werden. Einerseits sind Einzelvorführungen bestimmter Bedienhandlungen und Schaltfolgen sowohl im Regelbetrieb, als auch bei Abweichungen vom Regelbetrieb und bei Störungen möglich. In dieser Betriebsart ist es sehr hilfreich, dass Block- und Tastensperren, Hilfstasten und Speicherrelais für Vorführungszwecke direkt manipulierbar sind, was in der Realität aus Sicherheitsgründen nicht zulässig ist. Andererseits ist es möglich, die Anlage auch nach einem vorgegebenen Lehrfahrplan zu betreiben, der für den Zeitraum einer halben Echtzeitstunde konzipiert ist. Mit Hilfe einer eigenen Modellzeituhr kann der Betrieb jedoch auf den Zeitraum von bis zu einer Echtzeitstunde gestreckt werden, um den Kursteilnehmern eine Einarbeitung auf den jeweiligen Arbeitsplätzen zu ermöglichen. Nach Abschluss der Einarbeitungsphase kann die Modellzeituhr auch während eines laufenden Fahrplanzeitraums beschleunigt werden. Gerade das Betreiben der Anlage nach Lehrfahrplan besitzt einen hohen didaktischen Wert. Unter dem zeitlichen Druck des Fahrplans kann es vorkommen, dass den Ausbildungsteilnehmern Bedienungsfehler unterlaufen, die teilweise zu Dispositionsproblemen, u. U. sogar zu Betriebsgefährdungen führen können.

Bildschirm ESTWaa
Bildschirm ESTWBildschirm des ESTWschließen
Das Elektronische Stellwerk

Im Jahr 1992 wurde am Verkehrswissenschaftlichen Institut die Entscheidung gefällt, auch ein elektronisches Stellwerk in die ELVA zu integrieren. Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde ein elektronisches Lehrstellwerk auf der Basis von Standard-PCs entwickelt, welches sich hinsichtlich der Bedienoberfläche weitgehend am Lastenheft für ESTW der Deutschen Bahn orientiert. Ziel war die Erstellung eines auf die Ausbildungsbelange zugeschnittenen Simulationssystems, anhand dessen die wesentlichen Sicherheitskonzepte der ESTW-Technologie exemplarisch demonstriert werden können.

Zur Simulation der Außenanlage sollte auch für das ESTW eine Modellbahnanlage errichtet werden. Da die Idee einer direkten Integration in die Spur-0-Anlage verworfen werden musste, sollte das ESTW mit einer Modellbahnanlage verbunden werden, die weitgehend mit handelsüblichem Material bestückt werden konnte. Errichtet wurde eine Modellbahnanlage mit einem Dreileitersystem der Fa. Märklin, G6ouml;ppingen. Alle Weichen werden mit langsamlaufenden Elektromotoren angetrieben, um einen möglichst realistischen Eindruck der sog. Weichenlaufkette (zeitverzögertes Anstoßen der Umstellvorgänge bei mehreren Weichen einer Fahrstraße) erzeugen zu können. Außerdem mussten alle Weichen zur Simulation einer möglichst realistischen Gleisfreimeldung mit zusätzlichen Isolierstößen versehen werden.

Die Systemkonfiguration lehnt sich systemseitig an die ESTW-Bauform der Fa. Siemens an, die seinerzeit auch den Aufbau der Anlage gefördert hat. Für das Modell-ESTW wurde das Konzept der hierarchischen Rechnerebenen prinzipiell übernommen, wobei jedoch, um den Vernetzungsaufwand der Module zu begrenzen, mehrere Funktionen der obersten Rechnerebene in Software ausgeführt und in einem gemeinsamen Zentralrechner vereinigt wurden.

Ansicht der Modellanlageaa
Ansicht der ModellanlageAnsicht der Modellbahnanlageschließen

Um das beim Vorbild verwirklichte Konzept des "Sicheren Rechners" auf das Modell zu übertragen, werden sämtliche Berechnungsergebnisse der Bereichsrechnerebene (BR) nach einem 2v3-Prinzip durch einen Vergleicher miteinander verglichen und auf Übereinstimmung geprüft. Stimmen alle drei Ergebnisdatensätze vollständig überein, so werden die darin enthaltenen Aussagen und Anweisungen als gesichert angesehen und sofort zur weiteren Verarbeitung freigegeben. Bei Übereinstimmung lediglich zweier Meldungen muss eine Fehlfunktion des Absenders des jeweils abweichenden Ergebnisdatensatzes angenommen werden. Die beiden übereinstimmenden Ergebnisse werden als verlässlich gekennzeichnet und weiterverarbeitet, der Bediener wird allerdings durch eine entsprechende Anzeige auf die Fehlfunktion eines der BR aufmerksam gemacht. Auch eine nicht rechtzeitig eintreffende BR-Meldung wird wie ein Vergleichsfehler behandelt. Nach Feststellung eines Vergleichsfehlers arbeitet das Stellwerk als 2v2-System - dann allerdings mit eingeschränkter Verfügbarkeit - weiter.

Die Stellrechnerebene (STR) des Original-ESTW wird im Modell durch eine handelsübliche digitale Ansteuereinheit simuliert. Die Modellbahnzüge der H0-Anlage werden nicht direkt aus dem ESTW angesteuert, sondern müssen mit Hilfe von manuellen Steuergeräten gefahren werden. Wenngleich eine Direktansteuerung durch das ESTW über das digitale Interface technisch möglich wäre, sollte das Modell-ESTW möglichst wenige realitätsfremde Modellbahnfunktionen beinhalten.

Gleisplan der H0-Anlageaa
Gleisplan der H0-AnlageGleisplan der H0-Anlageschließen
Gleisplan der H0-Anlage

Das Herzstück der H0-Anlage bildet ein aus fünf Hauptgleisen bestehender Trennungsbahnhof, indem sich eine zweigleisige Hauptbahn auf zwei zweigleisige Hauptbahnen kreuzungsfrei verzweigt. Außerdem knüpft an den Bahnhof eine weitere eingleisige Hauptbahn an. Weiterhin enthält die Anlage einen Überholungsbahnhof, der ebenfalls vom ESTW aus gesteuert werden kann. Der Übergang von einer der zweigleisigen Strecken zur eingleisigen Strecke erfolgt in einer eigenen Abzweigstelle. Diese ist nicht in das ESTW integriert, sondern fungiert als "Systemumgebung" und arbeitet weitgehend vollautomatisch.

Quellen und weiterführende Literatur:

Geitz, W.-D.: "Ein Modell für das Vorbild". - In: Modellbahn-Start (1993) 4, S. 22-23.
Bunge, Chr.: "Das Elektronische Stellwerk der RWTH Aachen". - In: Signal + Draht 86 (1994) 6, S. 215 - 218.

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