Eisenbahnsignal

Semaphorsignale (Deutschland)

Farblichtsignale (Großbritannien)

Zwei gängige Signalarten. In beiden Fällen bedeutet das linke Signal „Gefahr“.

Ein Eisenbahnsignal ist ein optisches Anzeigegerät, das Anweisungen übermittelt oder vor Anweisungen warnt, die die Weiterfahrtsberechtigung des Lokführers betreffen. ^{[ 1 ]} Der Lokführer interpretiert die Signalanzeige und handelt entsprechend. Typischerweise informiert ein Signal den Lokführer über die Geschwindigkeit, mit der der Zug sicher fahren darf, oder es weist ihn zum Anhalten an.

Ursprünglich zeigten die Signale lediglich „Halt“ oder „Weiterfahren“ an. Mit zunehmender Verkehrsdichte erwies sich dies als zu einschränkend, und es wurden Verbesserungen vorgenommen. Eine dieser Verbesserungen war die Einführung von Vorsignalen vor den Haltesignalen. Das Vorsignal warnte den Lokführer, dass er sich einem Signal näherte, das möglicherweise einen Halt erforderte. Dies ermöglichte eine Erhöhung der Gesamtgeschwindigkeit, da die Lokführer nicht mehr in Sichtweite des Haltesignals fahren mussten.

Im Fahrplan- und Zugbetrieb übermittelten die Signale keine direkten Befehle an das Zugpersonal. Stattdessen wiesen sie das Personal an, Befehle aufzunehmen und gegebenenfalls anzuhalten, um dies zu tun, falls der Befehl dies erforderte.

Signale dienen dazu, eines oder mehrere der folgenden Dinge anzuzeigen:

• Dass die Strecke vor Ihnen frei (frei von jeglichen Hindernissen) oder blockiert ist.
• Dass der Fahrer die Erlaubnis zum Weiterfahren hat
• Dass die Weichen (in den USA auch als Weichen oder Abzweigung bezeichnet ) richtig eingestellt sind
• Welche Wegpunkte werden festgelegt?
• Die Geschwindigkeit, mit der der Zug fahren kann
• Der Zustand des nächsten Signals
• Die Zugbefehle sollen von der Besatzung abgeholt werden.

Signals can be placed:

• At the start of a section of track
• On the approach to a movable item of infrastructure, such as points or switches or a swingbridge
• In advance of other signals
• On the approach to a level crossing
• At a switch or turnout
• Ahead of platforms or other places that trains are likely to be stopped
• At train order stations

'Running lines' are usually continuously signalled. Each line of a double track railway is normally signalled in one direction only, with all signals facing the same direction on either line. Where bidirectional signalling is installed, signals face in both directions on both tracks (sometimes known as 'reversible working' where lines are not normally used for bidirectional working). Signals are generally not provided for controlling movements within sidings or yard areas.

Signals have aspects and indications. The aspect is the visual appearance of the signal; the indication is the meaning.^[2] In American practice the indications have conventional names, so that for instance "Medium Approach" means "Proceed at not exceeding medium speed; be prepared to stop at next signal".^[3] Different railroads historically assigned different meanings to the same aspect, so it is common as a result of mergers to find that different divisions of a modern railroad may have different rules governing the interpretation of signal aspects. For example, stop aspect refers to any signal aspect that does not allow the driver to pass the signal.

Signale regeln den Zugverkehr nach dem Signalpunkt und in den nächsten Gleisabschnitt. Sie können auch Informationen über den Zustand des nächsten Signals übermitteln. Signale dienen mitunter dazu, die Weichen, Gleisabschnitte usw., vor denen sie sich befinden, zu „schützen“. Da der Begriff „vor“ missverständlich sein kann, werden im Vereinigten Königreich üblicherweise die Begriffe „ hinter“ und „vor“ verwendet . Wenn ein Zug an einem Signal wartet, befindet er sich „hinter“ diesem Signal, und die durch das Signal geschützte Gefahr befindet sich „vor“ dem Zug und dem Signal.

In Nordamerika wird zwischen absoluten Signalen, die ein „Halt“-Signal (oder „Halt und Bleiben“-Signal) anzeigen können, und permissiven Signalen, die ein „Halt und Weiterfahren“-Signal anzeigen, unterschieden. Permissive Signale können zudem als Steigungssignale gekennzeichnet sein, bei denen ein Zug bei einem „Halt und Weiterfahren“-Signal nicht physisch anhalten muss, sondern lediglich so weit abbremst, dass er vor Hindernissen zum Stehen kommt. Stellwerkssignale (gesteuerte Signale) sind in der Regel absolut, während automatische Signale (d. h. solche, die allein durch die Gleisbelegung und nicht durch einen Fahrdienstleiter gesteuert werden) üblicherweise permissiv sind.

Fahrer müssen wissen, welche Signale automatisch sind. In Großbritannien beispielsweise haben automatische Signale eine weiße, rechteckige Platte mit einem schwarzen horizontalen Strich. In den USA wird ein Signal mit freier Fahrtrichtung typischerweise durch ein Nummernschild gekennzeichnet. In den australischen Bundesstaaten New South Wales, Victoria und South Australia sowie in Neuseeland ist bei einem Signal mit freier Fahrtrichtung die untere Lichtgruppe gegenüber der oberen Lichtgruppe versetzt (meist rechts). In Victoria und Neuseeland gilt auch ein absolutes Stoppsignal mit einem roten oder weißen „A“ als Signal mit freier Fahrtrichtung. ^{[ 4 ]} Manche Signalarten zeigen separate Bereiche für freie Fahrt und absolutes Stoppsignal an. In Deutschland werden die für das jeweilige Signal geltenden Regeln durch eine vertikale Platte am Signalmast ( Mastschild ) angezeigt. ^{[ 5 ]}

Die Betriebsregeln legen normalerweise fest, dass ein Signal mit einer Anomalie, wie z. B. ein Signal mit einer erloschenen Lampe oder ein völlig dunkles Signal, als die restriktivste Auslegung zu interpretieren ist – im Allgemeinen „Stopp“ oder „Stopp und Weiterfahren“.

Die Signale unterscheiden sich sowohl in der Art und Weise, wie sie ihre Merkmale darstellen, als auch in der Art und Weise, wie sie in Bezug auf die Gleise montiert sind.

Die ältesten Signalformen zeigten ihre verschiedenen Bedeutungen durch die physische Bewegung eines Teils des Signals an. Die frühesten Typen bestanden aus einer Tafel, die entweder frontal zum Fahrer ausgerichtet und somit vollständig sichtbar war oder so gedreht wurde, dass sie praktisch unsichtbar war. Diese Signale hatten zwei oder höchstens drei Positionen.

Semaphorsignale wurden Ende des 18. Jahrhunderts in Frankreich entwickelt ^{[ 6 ]} und später von den Eisenbahnen übernommen. Das erste Eisenbahn-Semaphorsignal wurde 1841 von Charles Hutton Gregory an der London and Croydon Railway (später Brighton Railway) am New Cross Gate im Südosten Londons errichtet ^{[ 7 ] [ 8 ].} Es ähnelte in seiner Form den optischen Telegrafen, die damals an Land durch den elektrischen Telegrafen ersetzt wurden . Gregorys Anlage wurde von Generalmajor Charles Pasley für das Handelsministerium geprüft und genehmigt. Pasley hatte 1822 für das britische Militär ein System der optischen Telegrafie mittels Semaphoren erfunden und Gregory offenbar die Anwendung des Semaphorsignals für die Eisenbahnsignalisierung vorgeschlagen ^{[ 9 ]} . Das Semaphorsignal wurde anschließend rasch und nahezu überall als festes Signal eingeführt. Scheibensignale, wie sie beispielsweise von der Hall Signal Company hergestellt wurden , kamen gelegentlich zum Einsatz ^{[ 10 ]} , doch Semaphore waren über deutlich größere Entfernungen ablesbar. Die Erfindung des elektrischen Lichts , das heller als Öllampen und somit sowohl bei Tag als auch bei Nacht sichtbar war, führte Anfang des 20. Jahrhunderts zur Entwicklung von Positionslichtsignalen und Farblichtsignalen ^{[ 11 ]} , die die Semaphore nach und nach verdrängten ^{[ 12 ]} . Einige wenige sind in Großbritannien noch heute im Einsatz ^{[ 13 ] .}

Mechanische Signale können manuell über einen Hebel in einem Stellwerk, elektrisch oder hydraulisch betätigt werden. Die Signale sind ausfallsicher konstruiert: Bei Stromausfall oder Bruch einer Verbindung bewegt sich der Arm durch die Schwerkraft in die horizontale Position.

In den USA wurden Semaphore als Zugbefehlssignale eingesetzt, ^{[ 14 ]} um den Lokführern anzuzeigen, ob sie anhalten sollten, um einen telegrafierten Befehl entgegenzunehmen, und auch einfach als eine Form der Blocksignalisierung.

Die Einführung der elektrischen Glühbirne ermöglichte es ab 1904, Farblichtsignale zu erzeugen, die hell genug waren, um auch bei Tageslicht gesehen zu werden.

Der Signalkopf ist der Teil eines Farblichtsignals, der die verschiedenen Aspekte anzeigt. Um eine größere Anzahl von Anzeigen darzustellen, kann ein einzelnes Signal mehrere Signalköpfe besitzen. Einige Systeme verwendeten einen einzelnen Signalkopf in Verbindung mit Zusatzleuchten, um das Grundsignal zu modifizieren.

Farblichtsignale gibt es in zwei Ausführungen. Die gebräuchlichste ist die Mehrfachsignalanlage mit separaten Leuchten und Linsen für jede Farbe, ähnlich einer Ampel . Um die Leuchten vor Sonnenlicht und damit vor Fehlanzeigen zu schützen, sind in der Regel Abdeckungen und Blenden angebracht.

Bis vor Kurzem waren Suchscheinwerfersignale in den USA die am häufigsten verwendeten Signalarten. In jedem Scheinwerferkopf befindet sich eine einzelne Glühbirne . Ein Wechsel- oder Gleichstromrelais bewegt eine farbige Scheibe (oder „Rotscheibe“) vor der Lampe. Dadurch gelangt die rote Scheibe durch die Schwerkraft (eine Art Sicherheitsmechanismus) wieder in den Lichtstrahl der Lampe. Dieser Mechanismus ähnelt dem Farblichtsignal eines elektrisch betriebenen Semaphorsignals . Der Unterschied besteht darin, dass durch den Verzicht auf den Semaphorarm die Scheibe miniaturisiert und in einem wetterfesten Gehäuse untergebracht werden kann. ^{[ 15 ]} Suchscheinwerfersignale, die in den USA seit dem Zweiten Weltkrieg weit verbreitet waren , haben den Nachteil, dass ihre beweglichen Teile manipuliert werden können. Dies führte dazu, dass sie in den letzten 15 bis 20 Jahren seltener wurden, da Vandalismus sie anfällig für Fehlsignale machte.

In einigen anderen Ländern, wie beispielsweise bei der italienischen Eisenbahn ( FS ) gemäß der Regolamento Segnali , sind sie jedoch immer noch das Standard-Farblichtsignal, wobei neue Installationen wie unten beschrieben erfolgen.

In jüngerer Zeit werden LED- Cluster anstelle von Glühlampen, Reflektoren und Linsen eingesetzt. Diese verbrauchen weniger Strom und sollen eine Lebensdauer von zehn Jahren haben, was in der Realität jedoch möglicherweise nicht zutrifft. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Die Betriebsregeln schreiben im Allgemeinen vor, dass ein Dunkelsignal als die restriktivste mögliche Anzeige zu interpretieren ist (üblicherweise „Stopp“ oder „Stopp und Weiterfahren“). Viele Farblichtsysteme verfügen über Schaltungen zur Erkennung solcher Lampen- oder Mechanismusdefekte.

Ein Positionslichtsignal ist ein Signal, bei dem die Position der Lichter, nicht deren Farbe, die Bedeutung bestimmt. Es besteht ausschließlich aus einem Muster von Lichtern in derselben Farbe. In vielen Ländern werden kleine Positionslichtsignale als Rangiersignale eingesetzt, während die Hauptsignale aus farbigen Lichtern bestehen. Auch viele Straßenbahnsysteme (wie beispielsweise die Metro Wolverhampton) verwenden Positionslichtsignale.

Bei der Baltimore and Ohio Railroad (B&O) wurde 1920 ein System entwickelt, das Aspekte des Farb- und Positionslichtsystems kombinierte und von L. F. Loree und F. P. Patenall patentiert wurde. Es ähnelt dem Positionslichtsystem, jedoch ohne das zentrale Licht. Die verbleibenden Lichtpaare sind entsprechend ihrem Winkel farbig: grün für das vertikale, gelb für das rechts diagonale und rot für das horizontale Paar. Ein zusätzliches, „mondweißes“ Lichtpaar kann auf der anderen Diagonalen zur Anzeige von Geschwindigkeitsbegrenzungen angebracht werden. Die Geschwindigkeitsanzeige erfolgt nicht durch zusätzliche Signalköpfe, sondern durch ein System weißer oder gelber „Orbitallichter“, die in sechs Positionen ober- und unterhalb des Hauptsignals angeordnet sind. Die Position oberhalb oder unterhalb zeigt die aktuelle Geschwindigkeit an, die Position von links nach rechts die Geschwindigkeit am nächsten Signal (jeweils voll, mittel oder langsam). Zwergsignale weisen die gleichen Merkmale wie Signale in Standardgröße auf. Einer der Vorteile, die für das System angeführt werden, ist, dass durchgebrannte Glühbirnen Signale erzeugen, die eindeutig entweder als die beabsichtigte Anzeige (für den Hauptkopf) oder als eine restriktivere Anzeige (für die Orbitalleuchten – wenn nur der zentrale Kopf leuchtet, ist die Anzeige entweder langsam oder restriktiv) interpretiert werden können.

Farbpositionslichter (CPLs) wurden erstmals testweise bei der Staten Island Railway in New York City, damals eine Tochtergesellschaft der B&O, installiert. Sie kamen auch bei der Chicago and Alton Railroad zum Einsatz , als diese noch unter der Kontrolle der B&O stand, sowie bei der B&O selbst. Mit der Auflösung der B&O und der Übernahme durch CSX wurden sie schrittweise durch Farblichtsignale von NORAC ersetzt.

Streckensignale müssen in unmittelbarer Nähe des Gleises montiert werden, das sie steuern.

Bei eingleisigen Strecken ist das Signal üblicherweise auf einem Pfosten oder Mast montiert , dessen Signalarm oder Signalkopf sich in einer gewissen Höhe über den Gleisen befindet, um die Sichtbarkeit aus der Ferne zu gewährleisten. Das Signal befindet sich in der Regel auf der Lokführerseite .

Bei mehrgleisigen Strecken oder wenn der Platz die Montage an Masten nicht zulässt, kommen andere Bauformen zum Einsatz. In zweigleisigen Strecken finden sich oft zwei nebeneinanderliegende Signale an einem auf einem Mast befestigten Ausleger. Das linke Signal steuert dann das linke Gleis, das rechte das rechte. Alternativ kann auch ein Signalportal oder eine Signalbrücke verwendet werden. Diese besteht aus einer Plattform, die sich über die Gleise erstreckt; die Signale sind auf dieser Plattform über den von ihnen gesteuerten Gleisen montiert.

In manchen Situationen oder an Orten, wie beispielsweise in Tunneln, wo der Platz für einen Signalmast oder ein Portal nicht ausreicht, werden Signale ebenerdig montiert. Diese Signale sind oft kleiner (sogenannte Zwergsignale ). Schnellbahnsysteme verwenden aufgrund des begrenzten Platzes üblicherweise nur Zwergsignale. In vielen Systemen dienen Zwergsignale lediglich der Anzeige von Einschränkungen wie niedriger Geschwindigkeit oder Rangierbetrieb und signalisieren normalerweise keinen regulären Betrieb.

Gelegentlich kann ein Signal an einer Struktur wie einer Stützmauer , einem Brückenwiderlager oder einer Freileitungsanlage montiert sein .

Elektrische Lampen für Eisenbahnsignale sind oft mit zwei Glühfäden ausgestattet , sodass bei Ausfall eines Glühfadens der andere das Signal weiterleuchten lässt. Eine komplexere Ausführung, wie beispielsweise die SL35-Lampe, verwendet ein Glühfaden-Umschaltrelais, das in Reihe mit dem ersten Glühfaden geschaltet ist. Brennt der erste Glühfaden durch, schaltet das Relais um und der zweite Glühfaden zündet. Dieses Glühfadenausfallrelais löst zudem einen Alarm im Stellwerk aus.

Wenn Lampen ausfallen, kann dies zu weniger restriktiven Fahreigenschaften (hoher Geschwindigkeit) führen als bei ordnungsgemäß funktionierenden Lampen. Dies birgt ein potenzielles Gefahrenpotenzial.

In der britischen Praxis beispielsweise wird bei Ausfall einer weißen Geschwindigkeitsanzeigeleuchte („Feder“) die Anzeige für niedrige Geschwindigkeit in Kombination mit einem grünen Licht (niedrige Geschwindigkeit) zu einem alleinigen grünen Licht (hohe Geschwindigkeit). Ein Lampenprüfrelais erkennt den Stromabfall, wenn mehr als zwei Lampen einer defekten Geschwindigkeitsanzeigeleuchte ausfallen, und verhindert das Aufleuchten des grünen Lichts. Zusätzlich kann eine entsprechende Meldung auf dem Bedienfeld des Fahrdienstleiters angezeigt werden.

Aufgrund dieser Möglichkeit sind die meisten Signale ausfallsicher konfiguriert .

Beispielsweise kann ein blinkendes Licht verwendet werden, um ein weniger restriktives Signal anzuzeigen. Fällt in diesem Fall das Relais aus, das das Blinken steuert, wird das Signal restriktiver. In Kanada und den Vereinigten Staaten signalisiert ein blinkendes gelbes Licht die Vorwarnung „Fahrt frei“ und bedeutet, dass das nächste Signal „ Halt“ ist . Ein dauerhaft leuchtendes gelbes Licht bedeutet „Fahrt frei“ und somit, dass das nächste Signal „ Halt“ ist . ^{[ 19 ] [ 20 ]}

Signale wurden ursprünglich über Hebel direkt am Signal gesteuert, später über Hebelgruppen, die über Drahtseile oder auf Rollen gelagerte Rohre mit dem Signal verbunden waren. Diese Hebel befanden sich oft in einem Stellwerk ( GB) oder Stellwerksturm (US) und wurden schließlich mechanisch verriegelt , um ein Signal entgegen der Weichenstellung zu verhindern. Automatische Zugleitsysteme ergänzten die Gleisstromkreise um die Zugerkennung und passten die Signalstellung entsprechend an.

Einige Lokomotiven sind mit Führerstandssignalen ausgestattet . Diese können Signalanzeigen durch Lichtmuster im Führerstand darstellen oder, in einfachen Systemen, lediglich ein akustisches Signal abgeben, um den Lokführer auf eine Einschränkung hinzuweisen. Führerstandssignale werden gelegentlich allein verwendet, üblicherweise jedoch ergänzen sie die Streckensignale. Die Führerstandssignalisierung ist besonders auf Hochgeschwindigkeitsstrecken von Nutzen . Fehlen Streckensignale, können an den Stellen, an denen sich normalerweise Signale befinden würden, feste Markierungen angebracht werden, um die Grenze einer Fahrberechtigung zu kennzeichnen.

Signale und andere Anlagen (wie Gleisstromkreise und Bahnübergangseinrichtungen) werden üblicherweise mit Niederspannung betrieben. Die genaue Spannung variiert je nach Land und verwendetem Gerät. Der Grund dafür ist, dass die niedrige Spannung den Betrieb mit Akkumulatoren ermöglicht. Tatsächlich sind Akkumulatoren in einigen Teilen der Welt (und früher, vor der flächendeckenden Einführung von Elektrizität, in vielen weiteren Regionen) die primäre Stromquelle, da dort kein Netzstromanschluss verfügbar ist. In städtischen Ballungsräumen geht der Trend heutzutage dahin, Signalanlagen direkt an das Stromnetz anzuschließen und Akkumulatoren nur noch als Reserve zu nutzen.

• Absolute Blocksignalisierung  – Britisches Eisenbahnsignalsystem
• Automatische Blocksignalisierung  – Eisenbahnkommunikationssystem
• Portal
• Highball-Signal  – Historisches Eisenbahnsignal in Delmar, Delaware, USA
• Nordamerikanische Eisenbahnsignale
• Eisenbahnsignaltechnik  – Prinzip der Signale zur Steuerung des Eisenbahnverkehrs
• Zugsicherungssystem  – Ausfallsicherung der Bahn gegen menschliches Versagen
• Geschwindigkeitsoptimierung von Zügen  – Ein System, das den Brems- und Beschleunigungsbedarf von Zügen reduziert.

• Signal Page – Weltweite Informationen und Referenzen zur Eisenbahnsignaltechnik