Am Seffenter Weg in Aachen hat das Verkehrswissenschaftliche Institut (VIA) der RWTH Aachen einen neuen Gebäudekomplex bezogen. Der Bau- und Liegenschaftsbetrieb NRW (BLB NRW) übergab den Neubau am Montag an die Hochschule. Auf dem Dach arbeitet eine Photovoltaikanlage, Regenwasser wird genutzt, und an der Fassade wächst es grün. Kein bloßes Beiwerk: Nachhaltige Technik gehört hier zum Konzept.

Im Zentrum des Gebäudes steht eine detailgetreue Versuchseisenbahn im Maßstab 1:87. An ihr lassen sich reale Bahnabläufe simulieren – Stellwerksbetrieb, Weichensteuerung und Signaltechnik. Nur wenige Schritte entfernt liegt der Bahnhof Aachen West. Die Forschenden können also nicht nur auf Modelle schauen, sondern den echten Bahnbetrieb direkt beobachten. Das VIA untersucht dabei das gesamte Bahnsystem: vom Betrieb und Gleisbau bis zur Sicherungstechnik.

Eine Modellbahn mit ernstem Auftrag

Der Lehrstuhl für Schienenbahnwesen und Verkehrswirtschaft befasst sich unter anderem mit Eisenbahnsicherungstechnik und Bahnbetrieb. An der Schnittstelle dieser beiden Bereiche kommt die Eisenbahntechnische Lehr- und Versuchsanlage, kurz ELVA, zum Einsatz. Was von außen nach Modellbau klingt, ist im Betrieb ein ziemlich komplexes Labor.

Die Geschichte der Anlage reicht bis 1961 zurück. Damals nahm das Eisenbahnbetriebslabor des Verkehrswissenschaftlichen Instituts im neu errichteten Sammelbau Bauingenieurwesen den Betrieb auf. Zur ursprünglichen Ausstattung gehörten eine Modellbahnanlage, mechanische und elektromechanische Stellwerke sowie ein Relaisstellwerk. In den 1990er-Jahren kam ein Elektronisches Stellwerk, kurz ESTW, hinzu. Es war nicht in die bestehende Anlage integriert, sondern steuerte eine zweite Modellanlage in Nenngröße H0.

Verschleiß und die schwierige Beschaffung von Ersatzteilen machten schließlich eine umfassende Modernisierung nötig. Nach der Berufung von Prof. Nießen fiel der entsprechende Beschluss; 2015 begann der Abbau der alten Modellbahnanlage. Die neue Anlage wurde vergrößert und funktional erweitert. Statt der früher überwiegend aus Kleinserienbauteilen bestehenden Konstruktion werden nun größtenteils Standardkomponenten verwendet. Der Maßstab 1:87 beziehungsweise Nenngröße H0 blieb – ein verbreitetes Format, das trotzdem reichlich Platz für viele Details lässt.

Hier könnte Ihr Advertorial stehen
Ein Advertorial bietet Unternehmen die Möglichkeit, ihre Botschaft direkt im redaktionellen Umfeld zu platzieren

Im Zuge des Umbaus wurde ein an die Modellanlage angebundenes ESTW ergänzt. Ein Anlagenbereich konnte neu gestaltet werden, weil er nicht durch bestehende Stellwerke vorgegeben war. Außerdem wurde der Umfang erweitert und digitale Zugsteuerung integriert. Die ELVA sollte nicht nur für Lehre und Ausbildung dienen, sondern auch für Forschung und Eisenbahnbetriebswissenschaft. Am 27. November 2018 wurde sie bei einem Festkolloquium mit etwa 150 Gästen wiedereröffnet. Dabei waren Vertreter aus Wirtschaft, Politik und Universitäten sowie Kollegen anderer Eisenbahnlabore.

100 Kilometer Netz auf 1.200 Metern Gleis

Die Modellanlage arbeitet mit einem Längenmaßstab von 1:200, während die Fahrzeuge und die übrige Modellwelt im Maßstab 1:87 dargestellt werden. So lassen sich möglichst realitätsnahe Streckenlängen zwischen den Bahnhöfen abbilden. Rund 1.200 Meter Modellgleise wurden verlegt – genug, um ein Netz von etwa 100 Kilometern zu simulieren.

Der Informationsaustausch zwischen Stellwerken und Modellanlage läuft über einen zentralen Steuerrechner und angeschlossene Mikrocontroller. Wird im mechanischen Stellwerk ein Hebel bewegt, gelangt diese Information über ein Bussystem zum Rechner. Die Software verarbeitet die Eingabe und übersetzt sie in Stellbefehle für Weichen und Signale. Aus Signal- und Weichenzuständen leitet eine Zugsteuerung automatisch Fahrbefehle für die digitale Mehrzugsteuerung nach DCC-Standard ab.

Die gesamte Software wurde am Institut entwickelt und kann für Forschungsprojekte angepasst und erweitert werden. Für einen realitätsnahen Betrieb gibt es verschiedene Fahrpläne. An jedem Stellwerk steht außerdem ein Arbeitsplatz für betriebliche Unterlagen – etwa Zugmeldebuch, Befehle und Nachweise der Zählwerke. Für Zugmeldegespräche mit benachbarten Betriebsstellen ist jeweils ein Telefon vorhanden.

Ein Monitor an jedem Arbeitsplatz kann bei Bedarf die Zugnummern der Züge im jeweiligen Stellbereich anzeigen. So lässt sich das Zugmeldeverfahren an den Kenntnisstand der Teilnehmenden anpassen. Eine Modelluhr zeigt die Betriebszeit; ihre Geschwindigkeit kann individuell eingestellt werden. Und wenn gerade niemand Lust auf viele besetzte Stellwerke hat: Jede Betriebsstelle kann alternativ über ein ESTW mit Zuglenkung gesteuert werden.

Das sogenannte VIA-ESTW wurde am Institut entwickelt. Damit können nur ausgewählte Stellwerke besetzt, Schulungen mit unterschiedlicher Teilnehmerzahl durchgeführt, alle Betriebsstellen vollständig elektronisch bedient und automatische Dispositionsalgorithmen getestet werden. Die Bedienoberflächen lassen sich auf beliebigen Arbeitsplätzen anzeigen.

Von M-dorf bis D-stadt

Die Modellwelt besitzt eine ganze Reihe unterschiedlich ausgestatteter Betriebsstellen. Bahnhof M-dorf ist ein Trennungsbahnhof mit vier Gleisen, alle mit Bahnsteig. Die zweigleisige Strecke führt vom Schattenbahnhof nach M-heim, dort beginnt die eingleisige Strecke nach ZSB-tal. Zwei mechanische Stellwerke der Bauform Einheit teilen sich die Arbeit: eines bedient der Fahrdienstleiter, das andere ein Weichenwärter. Zum Einsatz kommen H/V-Formsignale. Die Technik gilt als älteste in der ELVA vorhandene Stellwerksbauform und wird auch im deutschen Streckennetz weiterhin eingesetzt. Mechanische signaltechnische Abhängigkeiten lassen sich damit in Lehre sowie Aus- und Weiterbildung anschaulich zeigen.

Die Blockstelle M-berg teilt die Strecke von M-dorf nach M-heim in zwei Blockabschnitte. Sie besitzt ein mechanisches Stellwerk der Bauform Einheit und je Richtung ein Signal. Auch hier wird mit H/V-Formsignalen gearbeitet.

An der Abzweigstelle M-heim teilt sich die von M-berg kommende Strecke: Eine Ausbaustrecke, kurz ABS, führt nach E-city, eine Neubaustrecke, kurz NBS, zur Überleitstelle E-City West. M-heim verfügt über mechanische Stellwerkstechnik der Bauform Einheit.

Die Bahnhöfe E-city, ZSB-berg und ZSB-tal sowie die Überleitstellen E-city West und E-city Ost werden jeweils von einem Fahrdienstleiter mit elektronischer Stellwerkstechnik der Bauform ZSB 2000 bedient. Hersteller dieser Technik ist Scheidt & Bachmann aus Mönchengladbach. E-city liegt an ABS und NBS, E-city West und E-city Ost an der NBS. ZSB-berg ist ein Kreuzungsbahnhof der eingleisigen Strecke, ZSB-tal ein Trennungsbahnhof. Von ZSB-tal aus sind E-hausen und der Schattenbahnhof über eine weiterhin eingleisige Strecke erreichbar. Als Signalsystem dient Ks.

  • E-city: Kreuzungsbahnhof mit acht Gleisen, davon sechs mit Bahnsteig.
  • ZSB-berg: Kreuzungsbahnhof mit zwei Gleisen, beide mit Bahnsteig.
  • ZSB-tal: Trennungsbahnhof mit drei Gleisen, alle mit Bahnsteig.
  • E-city West und E-city Ost: Überleitstellen mit jeweils zwei Gleisen, ohne Bahnsteig.

In E-hausen führen NBS und ABS wieder zusammen. Der Bahnhof ist ein Trennungsbahnhof mit fünf Gleisen, sämtlich mit Bahnsteig, und wird durch zwei elektromechanische Stellwerke bedient: ein Fahrdienstleiterstellwerk und ein Weichenwärterstellwerk. Zusätzlich ist dem Bahnhof die Sicherung der Ausweichanschlussstelle E-Werk zugeordnet. Dort gibt es H/V-Formsignale und Lichtsignale.

Bahnhof D-stadt ist als Durchgangsbahnhof mit vier Gleisen und vier Bahnsteigen angelegt. Gesteuert wird er von einem Relaisstellwerk nach dem Verschlussplanprinzip von Siemens. Das Drucktastenstellwerk verfügt über einen automatischen Fahrstraßeneinlauf und gesicherte Rangierfahrstraßen; verwendet werden H/V-Lichtsignale.

Signale zum Anfassen

Zur ELVA gehören auch Signale in Originalgröße. Sie repräsentieren die Signale der Modellinfrastruktur und zeigen die jeweils passenden Signalbilder. Daneben stehen Weichenantriebe in Originalausführung. Sie bilden die Stelleinheiten der Modellinfrastruktur ab und bewegen sich entsprechend.

Weitere Exponate der Sicherungstechnik sind ETCS-Balisen, Modelle eines PZB-Magneten, Modelle eines Achszählers und