Der Fernverschluss: das Wechselstromblockfeld

Sollen Abhängigkeiten zwischen mehreren Stellwerken eines Bahnhofs (Bahnhofsblockung) oder zwischen benachbarten Zugfolgestellen (Streckenblockung) hergestellt werden, so werden dazu Fernverschlusseinrichtungen benötigt. Man fasst sie zusammen unter der Bezeichnung „Blockeinrichtungen“.

Das Wechelstromblockfeld ist eine Art Schloss, das von Hand unter Mitwirkung eines Wechselstroms zugeschlossen — geblockt — und rein elektrisch durch Wechselstrom wieder aufgeschlossen — entblockt — wird. Der elektrische Verschluss eines Wechselstrom-Blockfeldes wird stets durch die das Blockfeld, bedienende Stelle selbst herbeigeführt, während die Auflösung des Wechselstrom-Blockfeldes in der Regel durch eine ferne Bedienungsstelle (Fahrdienstleiter bzw mitwirkendes Stellwerk) erfolgt.

Der Blockverschluss wird also örtlich am Blockfeld hergestellt, kann aber nur von einer anderen Stelle aufgehoben werden. Das besorgt bei den Blockanlagen der mechanischen Stellwerke das korrespondierende Blockfeld in einem anderen Stellwerk.

Verschluss-, Riegel— und Druckstange

Das Verschlusswerk eines Wechselstromblockfeldes wirkt auf eine Verschlussstange (3). Diese wird in ihrer unteren, verschließenden- Stellung nach erfolgtem Blocken durch einen Mechanismus festgehalten. Beim Blocken drückt man mit der Blocktaste nicht unmittelbar auf diese Verschlussstange, sondern zunächst auf die Druckstange (1), an deren unterem Ende das Druckstück (4) die Bewegung weiter überträgt. Ebenso bewirkt nicht die Verschlussstange, sondern eine nach unten anschließende Verlängerung, die Riegelstange, über eine Übertragungsstange das Zusammenspiel mit den Blocksperren. Auch ist die Druckstange von ihrer unteren Verlängerung getrennt und nur kraftschlüssig mit ihr verbunden. Diese Aufteilung ist erforderlich, weil nicht an allen Blockfeldern eine Riegelstange, bzw. eine verlängerte Druckstange benötigt wird und die Einrichtungen außerdem leicht auswechselbar sein müssen.

Blocken heißt sperren: Herstellen undLösen des Blockverschlusses

Der eigentliche Verschluss wird über eine zur Hälfte ausgefräste Achse (hierfür hat sich der Ausdruck: „Halbe Achse“ allgemein verbreitet) hergestellt, sobald diese die in Bild links dargestellte Lage einnimmt und den Verschlusshalter nicht mehr in seine Ausgangsstellung zurück lässt. Erst der Verschlusshalter überträgt den Verschluss weiter auf die Verschlussstange und fängt die Rückstellkraft der Feder ab. Somit ist die Bewegung Blockrechens und der mit ihm fest verbundenen Achse für die Herstellung und Beseitigung des Verschlusses im Wechselstromblockfeld von besonderer Bedeutung.

Mit Hilfe des Wechselstromes wird der Blockrechen durch eine Magnethemmung analog der Ankerhemmung einer Uhr Zahn um Zahn bewegt. Der Anker, also die Hemmvorrichtung, ist ein Dauermagnet, der zwischen den Polen eines Elektromagneten liegt.

Wenn der Blockanker an einem der Polschuhe anliegt und sich die Polarität in den Magnetspulen im Rhythmus des Wechselstromes ändert, so wird der Blockanker bei gleicher Polarität abgestoßen und legt sich an den gegenüberliegenden Polschuh an. Durch den dauernden Wechsel des Magnetfeldes bewegt sich der Blockanker immer hin und her. Auf seiner Vorderseite sitzt die Ankerhemmung, die in den mit 18 Zähnen versehenen Blockrechen eingreift. Wird die Blocktaste nach unten bewegt, so wird die Feder, die den Blockrechen in der oberen Stellung festhalten will, durch Triebstift und Rechenführer zusammengedrückt. Der Rechen kann sich jetzt Zahn um Zahn entsprechend der Bewegung des Blockankers abwärtsdrehend bewegen. Durch das Drücken der Blocktaste wurde aber auch der Verschlusshalter nach rechts gedrückt, wobei er die „Halbe Achse“ passierte. Beim Blocken dreht sich der Blockrechen mitsamt seiner Achse um etwa 90 Grad, so dass der Verschlusshalter jetzt hinter der Achse gehalten wird.

Beim Entblocken des Feldes, das von einem zweiten Blockfeld aus geschieht, kehrt sich die Bewegung des Rechens um. Er erfährt ein entgegengesetztes Drehmoment durch die nach oben drückende Feder

Das Blockfeld ist bereits geblockt. wenn der Rechen um drei Zähne gefallen ist. Dementsprechend wird es auch r, deren Druckkraft durch den Rechenführer an der Druckstange auf den Blockrechen übertragen wird. Der Verschlusshalter tritt wieder unter dem Ausschnitt der Rechenachse nach links hindurch. Die Verschlussstange wird frei und springt, ebenfalls durch Federkraft bewegt, nach oben. Damit ist die Ausgangsstellung wieder erreicht, das Feld ist entblockt.

erst frei, wenn sich der Rechen um zehn Zähne gehoben hat. Daraus ergibt sich, dass beide zusammenarbeitenden Blockfelder

(wenn ich auf dem einen Stellwerk ein Feld verschließe, gebe ich auf einem anderen ein Feld frei.) eine Zeitlang verschlossen sind. Diese Überschneidung ist unbedingt erforderlich, denn es soll auf jeden Fall gewährleistet sein, dass stets nur eines der beiden Felder in der entblockten Stellung ist. Es könnte z. B. bei einem Feld eintreten, dass es nicht in demselben Maße geblockt wie das Gegenfeld entblockt wird.

Wird die Taste eines Blockfeldes nur eingedrückt und anschließend wieder, losgelassen, so gelangen Verschluss-, Riegel- und Druckstange auch wieder in ihre obere Endlage. Ausnahmen werden Kapitel über den Verschlusswechsel behandelt. Im allgemeinen gilt, dass ein Wechselstromblockfeld nur durch die gleichzeitige Stromzufuhr zum Blockmagneten bei 'eingedrückter Blocktaste verschlossen wird. Wird aber die Taste nur eingedrückt und danach wieder losgelassen, so bleibt das Feld entblockt.

Der Induktor - erzeugt den Wechselstrom

Bei der bereits vor der Jahrhundertwende begonnenen Entwicklung der Wechselstromblockeinrichtungen ging man von dem Gedanken aus, von jeder fremden elektrischen Spannungsquelle unabhängig zu werden. Ein Landeswechselstromnetz mit 50 Hz, wie wir es heute kennen, bestand damals nicht. Auch wären die konstruierten Teile nicht in der Lage gewesen, mit absoluter Sicherheit bei 50 Hz zu arbeiten.

Also entschied man sich für eine besondere Blockstromversorgung in Gestalt eines Induktors, der den Blockstrom bei Bedarf erzeugt, sobald man Blockstrom benötigt. Der Induktor liefert, wenn er wie vorgeschrieben „mit gleichmäßiger Geschwindig-

keit von etwa zwei Kurbelumdrehungen in der Sekunde“ gedreht wird (Bl uStV § 34 (3)), eine Wechselspannung von etwa 70 Volt bei einer Frequenz von etwa 12 Hz. Die hohe Spannung benötigt man, um auch über große Entfernungen ein sicheres Arbeiten zu garantieren. Der Induktor selbst erzeugt an den Schleifkontakten eine Spannung von ca. 120 Volt. Dadurch sind auch bei längeren Kabelwegen bedingt durch den Spannungsabfall genug Leistungsreserven vorhanden.

Die Nachdrückklinke – verhindert Fehlbedienung des Blockfeldes

Der grundsätzliche Aufbau und Zusammenwirkens der Teile eines Wechselstromblockfeldes verhindern, dass bei einem geblockten Feld ein nochmaliges Eindrücken der Blocktaste durch die Sperrklinke möglich ist, weil diese dann unter das Druckstück am Fuße der Druckstange tritt Nun kann es geschehen, dass eine Blockung, die gerade begonnen wurde, aus irgendeinem Grunde unterbrochen wird. Das heißt also, dass nach dem Drücken und wieder Nach-Oben-Gehen der Blocktaste, ohne dass das eigene Feld vollständig geblockt ist, die eingefallene Sperrklinke ein nochmaliges Drücken der Taste verhindert. Der Erfolg wäre eine Blockstörung, weil das korrespondierende Blockfeld noch nicht entblockt ist. Um das eigene Feld aber ordnungsgemäß zu Ende blocken zu können und zugleich das Gegenfeld mit Sicherheit zu entblocken, hat man die Nachdrückklinke eingebaut.

Die Nachdrückklinke wird in den Endstellungen durch Stiftschrauben abgestützt, mit denen die Farbscheibe auf den Blockrechen aufgeschraubt ist. Hat der Blockrechen zurzeit der Unterbrechung des Blockens eine Zwischenstellung erreicht und es wird die Taste losgelassen, dann greift die Nachdrückklinke mit ihren Zähnen in die dafür vorgesehenen Einkerbungen der Druckstange ein. Auf diese Weise verhindert sie das vollständige Zurückgehen der Blocktaste in die Grundstellung und die darauf folgende Arretierung durch die Sperrklinke. Die Nachdrückklinke erzwingt somit das ordnungsgemäße Blocken des Feldes.

Die Wirkungsweise der Nachdrückklinke auf die Druckstange ist von der Ausführung des Rechens abhängig.

Jeder Rechen ist grundsätzlich mit 3 Schrauben bestückt (siehe Zeichnung oben).

Die in der Zeichnung gekennzeichnete obere und mittlere Schraube sind für die Wirkungsweise der Nachdrückklinke maßgebend. 

Für die Bestückung der Rachen mit Schrauben gilt:

-   die obere Schraube ist stets mit einem Zapfen, die untere stets ohne Zapfen ausgeführt,

- die mittlere Schraube ist ohne Zapfen ausgeführt, wenn das Blockfeld einen Verschlusswechsel besitzt oder mit einer Tastensperre gekuppelt ist (sofort wirkende Nachdrückklinke)

- die mittlere Schraube ist mit Zapfen ausgeführt, wenn das Blockfeld keinen Verschlusswechsel hat.

Der Verschlusswechsel – schützt vor Manipulation der Blocksperren

Es gibt Blocksperren, deren Rückverwandlung ausschließlich durch die Blockbedienung erfolgt. Ihr Funktionsmechanismus wäre bereits durch das Eindrücken und Wiederloslassen der Blocktaste in die Grundstellung zu bringen, ohne dabei eine Blockbedienung durchzuführen. Um eine solche Fehlhandlung und die dadurch verursachten Gefahren zu verhindern, hat man an den Blockfeldern, 

die mit solchen Blocksperren zusammenarbeiten, eine Zusatzeinrichtung eingebaut. Sie dient dem Zweck, bereits durch das Eindrücken des Feldes den sicheren Verschluss der Riegelstange herbeizuführen, der, sobald die Blockung ordnungsgemäß durchgeführt ist, wieder auf den normalen Verschluss des Verschlusshalters wechselt. Daher leitet sich auch die Bezeichnung Verschlusswechsel ab.

Beim Eindrücken des Blockfeldes gleitet die Verschlusswechselklinke am Sperrknaggen vorbei und setzt sich unmittelbar über diesen Knaggen, bzw. bei unvollständigem Drücken, in dessen Kerbe. Damit wird bereits die Riegelstange in der unteren, verschließenden Stellung gehalten, wenn die Blockung unterbleibt oder unvollständig durchgeführt wird. Die Verschlusswechselklinke wird, erst nachdem das Feld vollständig geblockt ist, über eine gemeinsame Feder zur Seite gedrückt, wenn die Sperrklinke die Drucktaste des geblockten Feldes arretiert. Gleichzeitig ist somit der Weg für die Aufwärtsbewegung der Riegelstange beim Entblocken des Feldes wieder freigegeben.

An den Wechselstromblockfeldern, die mit einer Verschlusswechseleinrichtung ausgestattet sind, wird auch die Nachdrückklinke an der Druckstange bereits beim Eindrücken und Wiederloslassen der Blocktaste ohne Blockbedienung wirksam. Der zwischenzeitliche Verschluss der Riegelstange über die Verschlusswechseleinrichtung ist im Grunde genommen dasselbe wie eine unvollständig durchgeführte Blockung. Also ergänzt in diesem Falle die Nachdrückklinke die Einrichtung des Verschlusswechsels bezüglich der ebenfalls in Sperrlage gehaltenen Verschluss- und Druckstange.

Auf den Verschlusswechsel an der Riegelstange zu verzichten und die Aufgaben der Nachdrückklinke zu übertragen, hat man aus konstruktiven Gründen nicht ausgeführt.

Die sofort wirkende Nachdrückklinke — also die mit nur einer Stiftschraube wird außerdem immer dann angewendet, wenn über dem Blockfeld eine elektrische Tastensperre angeordnet ist.

Damit man von außen bereits erkennen kann, ob es sich um eine sofort wirkende Nachdrückklinke handelt (Nachdrückklinke ohne Rast), ist die mittlere Schraube ohne Stift aus Messung und hat einen quadratischen Kopf. Bei der nicht sofort wirkenden Nachdrückklinke ist die mittlere Schraube aus Stahl mit einem runden Kopf ausgeführt.

Er schafft Abhängigkeiten – der Blockschieber

Blockschieber schaffen Abhängigkeiten unter den Blockfeldern. In Befehlsstellen wird damit verhindert, dass der Fahrdienstleiter für feindliche Zugfahrten die Befehlsabgabefelder bedienen kann. Stifte an den Riegelstangen greifen in unterschiedlich geformte Ausschnitte des Schiebers ein. Je nach Stellung des Schiebers werden Blockbedienungen erlaubt oder gesperrt. Des Weiteren werden Blockschieber als Ersatz für Blocksperren eingesetzt. Bei Stellwerken der Bauform Zimmermann & Buchloh gibt es keine explizit vom Hersteller vorgesehene Blocksperre für den Erlaubniswechsel auf eingleisigen Strecken. Ebenso betrifft das Blockwerke, die nachträglich an eine eingleisige Betriebsführung (z.B. durch Reparationen) angepasst wurden. Hier kommen Blockschieber zum Einsatz.

Die nachfolgenden Fotos verdeutlichen die Schieberabhängigkeiten zwischen einen Anfangsfeld (linker Riegelstangenstift) und einen Erlaubnisfeld (rechter Riegelstangenstift)

Ohne Zugfahrt keine Blockbedienung – Die elektrische Streckentastensperre

Der Streckenblock sichert vom Grundsatz her die Zugfahrten auf der freien Strecke und verhindert unzeitiges Nachfahren, solange der betroffene Abschnitt durch einen Zug besetzt ist. Er verhindert aber nicht die vorzeitige Freigabe der Strecke durch die Stellwerkspersonale. Durch nachlässige Dienstausübung kam es zu folgenschweren Auffahrunfällen (z.B. Altenbeken 20. Dezember 1901). Bereits 1881 erfand Frischen die Tastensperre (anfangs Druckknopfsperre genannt), die vorzeitige Blockbedienungen verhinderte. Erst mit der Entwicklung des entsprechenden Schienenkontaktes 1884 konnte die Mitwirkung durch den Zug realisiert werden. Die Ausrüstung der Blockanlagen mit Tastensperren bei den Bahnverwaltungen verlief aus Kostengründen sehr zögerlich. Erst der o.g. Unfall in Altenbeken bewog die Preußisch-Hessischen Staatsbahnen dazu, die Tastensperren verpflichtend einzuführen.

Sperrwirkung und deren Aufhebung.

Die Sperrwirkung tritt bei einem

Versuch, die Blocktaste niederzudrücken, ein, indem das Sperrstück gegen die Sperrklinke stößt. Sie wird aufgehoben, sobald diese Sperrklinke zur Seite (im Bild rechts unten) nach links) gedrückt wird. Die Sperre löst aus, d.h. die Tastenbedienung ist möglich‘, sobald ein Gleichstromstoß den Elektromagneten durchfließt und die erzeugte magnetische Kraft den

Anker anzieht. Das Bild rechts unten zeigt die verwandelte Springtastensperre. Durch den Ankeranzug verliert der Verschlußhalter seine Abstützung und wird zugleich durch den Ankerabdrückhebel nach rechts gedrückt. Damit ist dann auch der Anker abgestützt.

Rückführung in die Sperrstellung.

Eine Springtastensperre kann grundsätzlich nur durch Bedienung des zugeordneten Blockfeldes in die Sperrstellung zurückgebracht werden, also auf rein mechanische Weise. Dabei wird der Auslösehebel mit nach unten genommen, wobei der Verschlusshalter stark nach links gedrückt wird. Gleichzeitig sorgt der Winkelhebel gemeinsam mit der Ankerrückzugfeder für den Ankerabfall. Nach beendeter

Blockung wird mit der nach oben zurückkehrenden Taste des Blockfeldes auch die Zugstange der Tastensperre nach oben bewegt. Der Auslösehebel rastet dabei an dem vom Ankerhebel abgestützten Verschlusshalter ein. Die Sperrklinke nimmt wieder die Stellung ein, die bereits erläutert wurde.

Alle Springtastensperren, die in den Streckenblockeinrichtungen über dem Endfeld als sogenannte Streckentastensperren verwendet werden, ergänzt man durch einen Anschalter. Das sind mehrere elektrische Kontakte, die durch Schließen eines Sicherheitsschlüssels zum Anschalten der Zugeinwirkungsstelle hinter dem Einfahrsignal dienen, wenn die normale Anschaltung durch Signalhebelkontakte nicht möglich ist, weil der Signalhebel infolge einer Störung nicht umgelegt werden kann, oder eine “Einfahrt in ein Gleis ohne Fahrstraße erfolgen muss. 

Besonderheiten am abhängigen Wechselstromblockfeld.

Wechselstromblockfelder, die mit einer elektrischen Tastensperre ausgerüstet sind, haben eine sofort wirkende Nachdrückklinke. Sie soll verhindern, dass bei unbedachtem Loslassen der eingedrückten Blocktaste ohne begonnene Blockung die Taste in die Ausgangsstellung zurückgeht. Andernfalls wäre damit die Freigabe der Tasten— sperre, die nur ein einmaliges Blocken erlaubt, verwirkt.