Weiche (Schienenverkehr)
Eisenbahnweichen sind Gleiskonstruktionen, die Schienenfahrzeugen den Übergang von einem Gleis auf ein anderes ohne Fahrtunterbrechung ermöglichen.
Grundbegriffe
Technisch ist "Weiche" der Oberbegriff für unterschiedlichste Bauformen. Am häufigsten sind einfache Weichen und Kreuzungsweichen.
Bestandteile einer Weiche
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Eine Weiche ist aus speziellen Schienen zusammengesetzt. Durch Bewegung der Weichenzungen kann die Weiche umgestellt werden. Die Zwischenschienen führen von den Weichenzungen zum Herzstück, wo sie neben der Herzstückspitze als Flügelschienen enden. Die Schienen, an denen die Weichenzungen anliegen, nennt man Backenschienen. Zur Führung der Räder im Herzstück werden Radlenker benötigt.
Weichen liegen auf besonderen Weichenschwellen. Diese sind länger als normale Schwellen und können aus Holz, Stahl oder Stahl(Spann-)beton bestehen. Bei den heutigen Neubauten auf dem Gebiet der DB AG werden vorrangig Betonschwellenweichen eingebaut. Eine Betonschwellen-weiche zeichnet sich durch ihr wesentlich höheres Eigengewicht mit einer höheren Lagestabilität gegenüber den anderen aus.
An der Spitze der Weiche ist die Stellvorrichtung angebracht, mit der die Weichenzungen bewegt und in der Endlage festgehalten werden. Mit der Stellvorrichtung ist oft ein Weichensignal verbunden, das die Lage der Weiche von weitem erkennbar macht. Bestimmte Weichen müssen gegen unbeabsichtigtes Umstellen gesichert werden. An solchen Weichen ist ein Weichenverschluss angebracht, der entweder mit einem Weichenschloss oder einem Weichenriegel verbunden ist. Der Weichenverschluss ist meist als Spitzenverschluss ausgeführt, bei sehr langen Weichen wird zusätzlich ein Mittelverschluss benötigt.
Ein rot-weißer Pflock, Grenzzeichen genannt, zeigt sowohl auf dem Stamm- als auch auf dem Zweiggleis den Ort, an dem sich, ständen auf beiden Gleisen Fahrzeuge, diese berühren würden.
Darüber hinaus kann auch eine Weichenheizung installiert sein. Diese befindet sich im Zungenbereich und im Bereich von beweglichen Herzstücken, und soll ein Zusammenfrieren der beweglichen Teile(Zunge und Backenschiene) verhindern.
Alle heute eingebauten Weichen werden im Weichenwerk vorgefertigt, auf die Baustelle transportiert und dort auf einer freien Fläche aus den vielen Einzelteilen zu Großteilen vormontiert. Die so erstellten Weichengroßteile(Zungenbereich, Mittelbereich und Herzstückbereich) werden dann mit einem Kran in das Gleis gehoben, ausgerichtet und verschweißt. In einigen Fällen werden die Weichengroßteile schon im Weichenwerk komplett(jedoch ohne Zusatzausrüstungen wie Antriebe, Weichenheizungen usw.) vorgefertigt und können sofort eingebaut werden.
Einfache Weichen
In einer einfachen Weiche zweigt ein Zweiggleis von einem Stammgleis ab. Ist das Stammgleis gerade, spricht man von einer geraden Weiche, ansonsten von einer Bogenweiche. Ist das Stammgleis in die gleiche Richtung gebogen wie das Zweiggleis, handelt es sich um eine Innenbogen-Weiche. Ist das Stammgleis dem Zweiggleis entgegengesetzt gebogen, bezeichnet man die Weiche als Außenbogen-Weiche oder Y-Weiche. Gibt es mehrere Zweiggleise zu einer Seite des Stammgleises, die einander durchdringen, so spricht man von einer Doppelweiche. Dieser platzsparende Weichentyp findet jedoch selten Verwendung. Die symmetrische Variante mit dem Namen Drei-Wege-Weiche ist noch viel seltener und wird heute vermutlich gar nicht mehr gebaut.
Bei der Deutschen Bahn AG sind die Weichen normiert und werden als gerade Weichen mit den Zweiggleisradien 190m (40 km/h), 300 (50), 500 (60), 760 (80), 1200 (100) und 2500m (140 km/h) sowie als symmetrische Außenbogenweiche mit 215m (40 km/h) hergestellt. In der Klammer ist die jeweils zulässige Höchstgeschwindigkeit auf dem abzweigenden Strang angegeben. Innenbogenweichen und andere Außenbogenweichen werden nicht als Regelweichen hergestellt, sondern durch Verbiegen aus diesen erzeugt.
Kreuzungsweichen
Eine einfache Kreuzungsweiche ist eine Kreuzung, die durch Weichen so ergänzt worden ist, dass zumindest in einer Fahrtrichtung der Übergang von einem Gleis aufs andere möglich ist, auch halber Engländer genannt. Eine Doppelkreuzungsweiche ermöglicht in beide Richtungen Übergänge. Diese Weichen werden bei Neubauten aufgrund des höheren Verschleißes nur noch in Ausnahmefällen zum Beispiel bei beengten Verhältnissen eingebaut. Bei beiden Typen wird zwischen den Kreuzungsweichen mit innenliegenden Zungen (meist vorkommende Bauart, auch Engländer genannt) und denen mit außenliegenden Zungen (System Baeseler, sehr selten) unterschieden. Die außenliegenden Zungen ermöglichen größere Kurvenradien und damit höhere Geschwindigkeiten, sind aber aufwändiger.
Besondere Bauformen
Rückfallweiche
Rückfallweichen werden häufig an eingleisigen Strecken eingesetzt, z. B. im Zugleitbetrieb. Diese Weichen sind auf eine Fahrtrichtung fixiert, jedoch mit einem Hebelgewicht versehen; sie lassen sich wie eine ortsgestellte Weiche umstellen. Beim Befahren vom Herzstück her drückt das Schienenfahrzeug die Rückfallweiche mit seinen Spurkränzen in die andere Lage. Danach wird sie mithilfe einer Rückholfeder - meist nach einer Verzögerungszeit - selbsttätig in die Grundstellung zurückgestellt. In Bahnhöfen mit mindestens zwei Hauptgleisen und zwei Rückfallweichen sind Zugkreuzungen ohne Weichenbedienung möglich.
Weiche mit beweglichem Herzstück
Bei den herkömmlichen Weichen wird das Rad am Herzstück kurzzeitig nicht oder nur sehr wenig seitlich geführt. Die Seitenführung wird durch Radlenker hergestellt, was zu starken Stößen führen kann. Wenn auf einer Strecke Fahrzeuge mit unterschiedlich breiten Spurkränzen eingesetzt werden (z.B. Straßenbahnfahrzeuge auf Eisenbahnstrecken), kann diese Lösung nicht eingesetzt werden. Bei Weichen für den Hochgeschwindigkeitsverkehr stellt sich das Problem, dass Weichen, die abzweigend mit hohen Geschwindigkeiten befahren werden (Schnellfahrweichen), aufgrund des flachen Kreuzungswinkels sehr lange Herzstücke und damit auch lange Herzstücklücken besitzen. In beiden Fällen werden Weichen mit beweglichen Herzstücken eingesetzt, die jedoch wegen des/der zusätzlichen Antrieb(e) deutlich teurer in Beschaffung und Unterhalt sind.
Für den Herzstückmechanismus gibt es zwei unterschiedliche Ausführungsarten:
- bewegliche Herzstückspitze, die wie eine Weichenzunge an die jeweilige (feststehende) Flügelschiene gerückt wird (siehe Bild)
- bewegliche Flügelschienen, die gegen die (feststehende) Herzstückspitze gebogen werden
Sandweiche
Eine Sandweiche hat Weichenzungen ähnlich einer einfachen Weiche, der abzweigende Strang endet jedoch schon vor dem Herzstück. Wird eine Sandweiche in abzweigender Stellung befahren, führt dies zu einer Entgleisung. Sandweichen wirken somit ähnlich wie Gleissperren und dienen wie diese als Flankenschutzeinrichtung, dürfen aber auch in von Zügen befahrene Gleise eingebaut werden.
Schleppweiche
Bei der Schleppweiche gibt es keine durchlaufenden Aussenschienen. Die Weichenzungen sind gerade und an der Weichenspitze beweglich gelagert, die Stellvorrichtung liegt am inneren Ende der Weichenzunge und verschiebt die Gleise auf den geraden oder den abzweigenden Strang. Die ersten Eisenbahnweichen waren Schleppweichen. Da sie insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten nicht betriebssicher waren, wurden sie bei den Eisenbahnen bald durch andere Bauformen ersetzt. Bei Feldbahnen gibt es noch heute einzelne Exemplare.
zungenlose Weiche
Zungenlose Weichen werden am Anfang und am Ende eines Drei- oder Vierschienengleises eingesetzt. Ob die Weiche im geraden oder im abzweigenden Strang befahren wird, hängt von der Spurweite ab. Zungenlose Weichen haben ein Herzstück, Flügelschienen und auf der Seite der breiteren Spur einen Radlenker. Im Falle eines Vierschienengleises wird ein weiteres Herzstück benötigt.
Weiche im Mehrschienengleis
Im Verlauf von Drei- oder Vierschienengleisen befindliche Weichen sind Spezialkonstruktionen mit zumeist mehreren Herzstücken. Die Zahl der benötigten Herzstücke ist abhängig von der Art des Mehrschienengleises. Auch die Lage (Seite) der schmaleren Spur innerhalb eines Dreischienengleises wirkt sich diesbezüglich aus. Weiterhin gibt es Unterschiede bezüglich der Art des abzweigenden Gleises. Hier kann es sich entweder um eine der beiden Spurweiten oder auch um ein Mehrschienengleis handeln.
Zahnradbahn-Weiche
Weichen, die in einem Gleisabschnitt mit Zahnstange liegen, erfordern eine besondere Bauform. An den Stellen, an denen die Zahnstange die Fahrschiene kreuzt, sind bewegliche Zahnstangenstücke erforderlich, die mit den Weichenzungen umgestellt werden.
Gleiswender
Bei Zahnradbahnen mit einer Zahnstange System Locher sind wegen der waagerecht liegenden Zahnräder Kreuzungen zwischen Fahrschiene und Zahnstange und damit die Verwendung herkömmlicher Weichen unmöglich. Hier werden Gleiswender eingesetzt. Diese bestehen aus einem Rahmen, an dem auf der Oberseite ein Gleis für den geraden Strang und auf der Unterseite ein Gleis für den abzweigenden Strang angebracht ist. Der Rahmen ist um 180° drehbar, so dass in beiden Lagen Fahrschienen und Zahnstange durchgängig sind. Ursprünglich waren bei Zahnradbahnen System Locher anstatt Weichen Schiebebühnen eingebaut, auf denen gerader und abzweigender Strang nebeneinander angebracht waren und die ebenfalls durchgehend befahren werden konnten.
Straßenbahnweichen
Straßenbahnweichen, die auf einem Streckenabschnitt mit eigenem Gleiskörper liegen, unterscheiden sich nur durch die wesentlich engeren Radien im abzweigenende Gleis von den bei Eisenbahnen üblichen Weichen. Bei Streckenabschnitten, die im Straßenplanum liegen, gibt es - bedingt durch die speziellen Anforderungen - besondere Bauformen, die bei Eisenbahnen nicht vorkommen.
Einfache Weiche
Die Spurführung erfolgt bei einer Weiche, die im Straßenplanum liegt, durch die Rillenschiene. Deshalb sind bei Weichen im Straßenplanum keine Radlenker und Flügelschienen erforderlich.
Vorgezogene Zungenvorrichtung
Speziell bei Straßenbahnen können Weichen auch im Bereich von befahrenen Straßen oder engen Kurven liegen. Um die Störanfälligkeit zu minimieren, werden diese häufig mittels kurzer Gleisverschlingungen von solch einer ungünstigen Stelle einige Meter weiter weg gelegt. Diese Bauart ist auch bekannt unter dem Begriff vorgezogene Zungenvorrichtung.
Vorsortierweiche
Bei einer Vorsortierweiche wird die Gleisverschlingung soweit verlängert, dass sie beispielsweise über die komplette Länge einer Haltestelle reicht, und mehrere Züge in sie einfahren können. Dies ermöglicht es den Straßenbahnen langsam in die Haltestelle einzufahren, wobei die Weichenstellung genau kontrolliert werden kann. Das Ausfahren aus der Haltestelle kann nun schneller erfolgen, da auch beim dichten Aufeinanderfolgen von mehreren Zügen keine Weiche mehr gestellt werden muss.
Kletterweiche
Eine Kletterweiche wird behelfsmäßig meist wegen Bauarbeiten auf das bestehende Gleis gelegt, um Züge auf ein anderes Gleis umleiten zu können. Die Kletterweiche besteht hierzu aus fest miteinander verbundenen Schienenprofilen. Über abgeflachte Enden können die Züge auf die Behelfsweiche auffahren und umgeleitet werden.
Weichen mit besonderen Aufgaben
Schutzweiche
Als Schutzweichen bezeichnet man allgemein Weichen, deren einzige Aufgabe es ist, durch ihre ablenkende Stellung zu verhindern, dass eine Zugfahrt durch andere Zug- oder Rangierfahrten gefährdet wird. Der ablenkende Strang der Weiche führt meist in ein kurzes Stumpfgleis, das von einem Prellbock abgeschlossen wird. In Bahnhöfen findet man Schutzweichen z.B. als Abschluss von Kreuzungs- oder Überholgleisen, und bei Anschlussgleisen, wenn dieses ein Gefälle zum Streckengleis aufweist.
In der DDR wurden Schutzweichen an Grenzbahnhöfen eingebaut, um zu verhindern, dass ein Lokführer samt Fahrzeugen und Fahrgästen aus der DDR flüchtet.
Auffangweiche
Aufgabe einer Auffangweiche ist es, das Entlaufen von Fahrzeugen in eine Gefällestrecke zu verhindern. Die Weiche liegt in Grundstellung auf dem ablenkenden Strang, der, ähnlich wie bei der Schutzweiche, meist in ein kurzes Stumpfgleis mit Prellbock führt, aber im Gegensatz zu dieser im Fahrweg des Zuges liegt und erst kurz vor dem Befahren umgestellt wird. Auffangweichen findet man sowohl im Ausfahrweg des bergseitigen und hinter dem Einfahrsignal des talseitigen Bahnhofs.
Stellvorrichtungen
Im einfachsten Fall ist eine Weiche ortsgestellt. An der Spitze der Weiche befindet sich ein Stellbock, an dem die Weiche mit Muskelkraft umgestellt wird. Dieser besteht aus dem Weichenhebel und dem Stellgewicht, das die Weiche in der jeweiligen Endlage hält. Meist ist der Stellbock mit einem Weichensignal verbunden. In der Frühzeit der Eisenbahn gab es nur ortsgestellte Weichen, die von Weichenwärtern gestellt wurden.
Zur Beschleunigung von Rangiervorgängen werden heute auch Elektrisch ortsgestellte Weichen verwendet.
Ferngestellte Weichen werden von einem Stellwerk aus gestellt. Die älteste Stellwerksbauform ist das mechanische Stellwerk. Der Weichenantrieb ist über eine Drahtzugleitung mit dem Stellhebel im Stellwerk verbunden. Die Entfernung zwischen Weiche und Stellwerk ist begrenzt, so dass in grösseren Bahnhöfen eine Vielzahl mechanischer Stellwerke zur Abwicklung des Betriebs erforderlich waren.
Der in den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts erprobte pneumatische Weichenantrieben mit Druckluft setzte sich gegenüber dem noch heute gebräuchlichen elektrischen Antrieb mit einem Elektromotor an der Spitze der Weiche und Umstellung mittels elektrischer Signale nicht durch. Zuerst wurde diese Antriebsform in elektromechanischen Stellwerken verwendet. Heute werden ganze Eisenbahnstrecken oder U-Bahn-Netze von zentralen Stellwerken aus ferngesteuert
Steuerung bei Straßenbahnen
Straßenbahnen haben in der Regel eine vom Triebwagenfahrer kontrollierte Weichensteuerung. Normalerweise wird die Weiche dabei mittels einer im Führerstand angebrachten Fernsteuerung geschaltet, im Notfall oder bei Rangierfahrten können die Weichen von Hand mittels einer in der Straßenbahn mitgeführten Eisenstange umgestellt werden.
Bis Mitte der 1990er wurde häufig die Steuerung mittels Oberleitungskontakten für die Stromabnehmer gesteuert, wobei über die Stromaufnahme der Straßenbahn die Weichenstellung beeinflusst werden konnte. Je nachdem, ob die Straßenbahn mit Strom gefahren oder ohne Strom gerollt ist, konnte die Stellung der Weiche geändert werden (wie genau, unterschied sich zwischen den einzelnen Betrieben). Dies führte jedoch häufig zu fehlerhaften Weichenstellungen, weil beispielsweise die Heizung im Winter, die Klimaanlage im Sommer, oder auch die Fahrstromrückspeisung beim Bremsen die Steuerung falsch beeinflussen konnte. Auch kann dies problematisch sein, wenn eine Straßenbahn vor einer Weiche zum Stehen gekommen ist, wie dies an Haltestellen oder vor gesicherten Abschnitten (z. B. Straßenkreuzungen) vorkommt, da eine anfahrende Straßenbahn nur schwer "ohne Strom" fahren kann, um die Weiche zu schalten. Hier war dann der Einsatz von Vorsortierweichen nötig.
Seit 1996 darf in Deutschland die Weichensteuerung wegen der Fehleranfälligkeit daher nicht mehr von der Stromaufnahme des Wagens abhängen. Moderne Steuerungen arbeiten mit induktiver Meldeübertragung, Funk- oder Infrarotsteuerung.
Befahrungsweisen
Eine Weiche wird entweder
- spitz (Anfahrt auf die Weichenspitze zu mit der Möglichkeit, sich für links oder rechts zu entscheiden) oder
- stumpf (Gegenrichtung, ohne derartige Auswahlmöglichkeit)
befahren.
Bei zweigleisigen Strecken mit Vorzugsfahrtrichtung (Rechtsverkehr in Deutschland) führen auch Gleiswechselbereiche von Überleitstellen eine entsprechende Nomenklatur. Die dabei verwirrende Bezeichnung "Gleiswechsel" beinhaltet lediglich die Möglichkeit, nicht die Notwendigkeit desselben.
spitz befahrener Gleiswechsel (zwei Linksweichen)
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stumpf befahrener Gleiswechsel (zwei Rechtsweichen)
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>------->
In den meisten Straßenbahnnetzen wurden nur stumpf befahrene Gleiswechsel eingebaut, weil bei diesen die Gefahr einer Entgleisung geringer ist, und vor allem, damit keine Gefahr einer unbeabsichtigten Flankenfahrt besteht. Zu einer derartigen Flankenfahrt kann es kommen, wenn z. B. die Weichenzunge aufgrund von Fremdkörpern nicht korrekt anliegt und zumindest eine Achse den falschen Fahrweg nimmt. Dieser Vorgang wir als "Aufschneiden" bezeichnet. Es ist der Gegensatz zum "Auffahren", der vorm Herzstück aus passiert.
Um im Fall einer Baustelle während der Reparatur oder Erneuerung einer Straßenbahnstrecke einen konstanten Schienenverkehr ohne Spitzkehrenfahrt zu ermöglichen, wird das intakte Gleis in beide Richtungen befahren. Vor der Baustelle wird eine Kletterweiche aufgelegt, so daß die Straßenbahn vom gesperrten Gleis auf die Gegenseite fahren kann; nach der Baustelle wird der regulär eingebaute, jetzt spitz befahrene Gleiswechsel verwendet, um wieder auf die rechte Seite zu gelangen.
reg. GW Kletterweiche
<-------------- XXXXX Baustelle XXXXX ------------/-<
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