Die KVB stellt die Weichen

Auf zwölf Stadtbahn-Linien fahren die Bahnen der Kölner Verkehrs-Betriebe (KVB), doch die einzelnen Strecken werden erst durch Weichen zu einem Netz verknüpft. Insgesamt 582 dieser „Knoten“ befinden sich im KVB-Netz und sind richtungsgebend für den Stadtbahnverkehr. Mit diesen Gleiskonstruktionen ist es Schienenfahrzeugen möglich, ohne Halt von einem Gleis auf das nächste zu wechseln. Doch im ersten Halbjahr 2022 greift die KVB am Sülzgürtel in Lindenthal und auf dem „Aachener Stern“ in Braunsfeld gleich an zwei empfindlichen Stellen der Innenstadt in den fließenden Verkehr ein und tauscht alte Weichen durch neue. Was zeichnet Weichen aus? Und worauf müssen die Gleisbauer bei solchen Arbeiten achten?

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Weichenanlage mit Fahrsignal

Elektrische Weichen sind immer mit Fahrsignalen ausgestattet
© Stephan Anemüller / KVB

Elektrisch und mechanisch – ein bisschen Statistik

Weichen können mechanisch oder elektrisch angelegt sein. Die elektrischen Weichen sind stets mit Signaltechnik verbunden. Der Unterschied besteht darin, dass mechanische Weichen per Hand, mit einem Stelleisen, umgelegt werden. Die Weichenzunge elektrischer Weichen wird durch einen Elektromotor bewegt.

Letzteres erfolgt automatisch, indem die herankommende Bahn sich durch die Abgabe von Funksignalen des Bordrechners an die Weichentechnik „ihren Fahrweg holt“, also die Weichen richtig stellen lässt. Dies ist möglich, weil die Fahrwege programmiert sind und nach einer Aktivierung der Linien- und Kurskennung im Cockpit der Bahn der jeweilige Fahrweg in der Software abgespielt wird. Nähert sich die Bahn einem Knotenpunkt sendet das Fahrzeug die entsprechenden Funksignale aus und die Weiche folgt dem Plan.

Schlüsselschaltelement für eine Weiche

Über eine Schlüsselbedienung lassen sich elektrische Weichen ersatzweise stellen. © Stephan Anemüller / KVB

Alternativ kann die Weiche auch (in der U-Bahn) auf Anforderung des Fahrers durch die Leitstelle gestellt werden, in der es entsprechende Stellwerksplätze gibt. Und die Fahrer können sich Weichen „schlüsseln“, also – nach Rücksprache mit der Leitstelle – über ein Schlüsselschaltelement in die beabsichtigte Fahrtrichtung stellen. Dies erfolgt v. a. bei ungewöhnlichen Fahrwegen, etwa der Fahrschule, bei Überführungsfahren oder bei störungsbedingten Umleitungen.

Weichensteuerung unter querliegender Metallabdeckung

Weichenkasten einer mechanischen Weiche
© Stephan Anemüller / KVB

Bei mechanischen Weichen öffnen die Fahrer den Weichenkasten und bewegen die Weichenzunge in die gewünschte Lage. Naheliegender Weise befinden sich diese Weichen nur an den Knotenpunkten im Netz, an denen eine Fahrtrichtung vorherrscht und nur gelegentlich die Weiche umgestellt werden muss.

Im KVB-Netz befinden sich 222 mechanische Weichen, was einem Anteil von immerhin 38,14 Prozent der insgesamt 582 Weichen ausmacht. Die weiteren 360 Weichen (61,86 Prozent) sind elektrisch.

Hiermit sind auch nennenswerte Kostenunterschiede verbunden:
Eine mechanische Weiche kostet mit Schiene, Zunge und Herzstück rund 70.000 Euro. Hierin sind die Einbaukosten und die Kosten von Instandhaltung und Reparaturen noch nicht enthalten. Bei elektrischen Weichen kommen zu diesen Kosten noch rund 100.000 Euro für die Weichensteuerung, den Weichenantrieb und den Verschluss hinzu.

Eine Weiche kann bis zu 30 Tonnen wiegen. Vor allem die Schienen und Betonschwellen machen zusammen mit diversen Weichenstangen bis zu 29 Tonnen aus. Aber auch der Antrieb einer elektrischen Weiche bringt bis zu 150 Kilogramm auf die Waage.

Grundaufbau einer Weiche

Grafik eines Weichenaufbaus

Grafik © Sansculotte

Das entscheidende Element einer jeden Weiche ist die Weichenzunge. Diese ist beweglich und kann, je nachdem wie sie anliegt, das herankommende Schienenfahrzeug über das Zweiggleis auf ein benachbartes Gleis ableiten oder aber über das Hauptgleis in der bisherigen Fahrtrichtung belassen.

Bei der Ableitung befindet sich diejenige Schiene der Weichenzunge, die mit dem Weichenbogen der Zwischenschiene verbunden ist, zwischen der Backenschiene des bisher befahrenen Hauptgleises und dem auf dieser Backenschiene rollenden Rad. Das Rad wird also „gezwungen“ die Backenschiene zu verlassen und einer neuen Richtung zu folgen.

Die gegenüber liegende Backenschiene mündet in den Gleisbogen des abzweigenden Gleises. Die Weichenzunge ist mit ihrer auf dieser Seite befindlichen Schiene dann nicht im Weg, so dass das entsprechende Rad in seinem Lauf nicht beeinträchtigt wird.

Durch die vorangegangene Positionierung der Weichenzunge wird die weitere Fahrtrichtung der herankommenden Stadtbahn somit vorbestimmt. Die Stadtbahn muss nicht anhalten.

Diese im Prinzip einfache Technik funktioniert so lange wie die Weichenzunge eng an der Backenschiene anliegt und das entsprechende Rad nicht auf eine Kante stößt.

Weichenzunge Spitze an Backenschiene anliegend

Die Weichenzunge muss mit einer ihrer Schienen eng an der Backenschiene anliegen, um das Rad sicher abzuleiten; © Stephan Anemüller / KVB

Alle weiteren Konstruktionselemente unterstützen dieses Prinzip: Die Radlenker halten die Räder in der Spur, obwohl sich im Innenwinkel – dort wo sich die beiden Gleise trennen – eine kleine Lücke zwischen den Schienen befindet.

Weichentafel

Das Weichensignalbild, auch Weichentafel genannt, zeigt an, in welche Richtung die Weiche gestellt ist. Ist keine Richtung erkennbar, befindet sich die Weichenzunge nicht in Endlage und die Fahrt muss gestoppt werden; © Stephan Anemüller / KVB

Grenzzeichen zeigen dem Fahrer an, bis wohin er sein Schienenfahrzeug bei der „stumpfen“ Befahrung einer Weiche bewegen kann, ohne mit einem anderen Fahrzeug auf dem benachbarten Gleis in Konflikt zu geraten. Hierbei ist das Lichtraumprofil der für die Strecke zugelassenen Fahrzeuge berücksichtigt, denn die Wagenkästen sind bekanntlich breiter als die Spurbreite der Gleise.

Am anderen, spitzen, Ende der Weiche zeigt ein Weichensignalbild (Weichentafel) an, in welche Fahrtrichtung die Weiche gestellt ist.
Der Fahrer kann bei einer Differenz zwischen Weichenlage und beabsichtigter Fahrtrichtung rechtzeigtig anhalten, um sich nicht zu verfahren. Ebenso muss er anhalten, wenn die Weichentafel keine Fahrtrichtung anzeigt. Dann nämlich befindet sich die Weichenzunge in keiner Endlage (etwa weil sich ein Fremdkörper zwischen Weichenzunge und Backengleis befindet) und es droht eine Entgleisung.

Hierbei unterscheiden sich elektrische und mechanische Weichen prinzipiell nicht.

Was aber ist, wenn an einem Knotenpunkt nicht nur zwei Schienenstrecken miteinander verbunden sein sollen? Die einfache Konstruktion ermöglicht die Geradeausfahrt und die Abzweigung nach links oder rechts. Bei der KVB werden keine „Dreiwegeweichen“ eingesetzt, die Abzweigungen nach links und rechts ermöglichen. Jedoch werden durchaus mehrere Weichen in Folge gelegt, so dass zunächst die erste Weiche eine Abzweigung nach rechts und die nächste eine Abzweigung nach links ermöglicht (oder andere Kombinationen, die möglich sind). Die Signaltechnik arbeitet dann mit so genannten „Doppelweichensteuerungen“.

Schweissarbeiten an der Weiche

An dieser Weiche werden vor ihrem Einbau noch Anpassungen vorgenommen – im Bild werden „Öhrchen“ angeschweißt, durch deren individuell geschaffene Lochöffnungen später die Kabel der Steuerung geführt werden. © Stephan Anemüller / KVB

Individuelle Maßanfertigung oder Bauteil von der Stange?

Sind Weichen individuelle Gebilde oder handelt es sich um standardisierte Gleiskonstruktionen? Aus dem Fachhandel für Modelleisenbahnen sind ja vor allem Standardteile bekannt.

Ja, es gibt in der realen Bahntechnik standardisierte Weichen, die vor allem die Neubeschaffung vereinfachen sollen. Genormt sind dabei vor allem die Radien, Neigungswinkel und Weichenlängen.

Aber aufgrund der örtlichen Gegebenheiten sind Sonderkonstruktionen eher die Regel. Vor allem im engen Stadtkern hat jeder Knotenpunkt seine eigenen Rahmenbedingungen, die mit einem sicheren, komfortablen und schnellen Schienenverkehr in Einklang gebracht werden müssen. Auch kann das Hauptgleis einer Weiche gerade sein oder einen Bogen beschreiben.

Bei elektrischen Weichen befinden sich Unterschiede dann auch in der Art des Antriebes, der sich außerhalb oder innerhalb des Weichengebildes befinden kann. Der Antrieb kann in die Straße eingelassen und überfahrbar sein oder sich im Schotterbett befinden. Unterschiede bestehen auch in den Verschlusssystemen, mit denen die Weichenzunge an der Backenschiene gehalten wird. Gleichfalls werden unterschiedliche Arten zur Freimeldung von Weichen genutzt, um die Signale für die darauffolgende Bahn zu stellen.

Solche Rahmenbedingungen und unterschiedliche Konstruktionen sind vor allem in der Planung zu berücksichtigen. Auf die Beschaffungspreise haben sie nur geringe Einflüsse.

Individuell werden Weichen auch durch die Anlage ihrer Entwässerung, die Länge der Weichenzunge und hiervon abhängig (bei elektrischen Weichen) die Leistungsfähigkeit des Antriebsmotors. Weichen sind deshalb eher Maßanfertigungen und nur in Ausnahmen Bauteile „von der Stange“.

Weichenanlage für die Linien 9 und 13 am Sülzgürtel

Auf der Kreuzung Zülpicher Straße / Gürtel werden zwei Weichen durch neue ersetzt. © Stephan Anemüller / KVB

Aktuelle Erneuerungsvorhaben

Erneuerungsmaßnahmen im Schienennetz der KVB ziehen immer wieder Schaulustige an. Hier lässt sich beobachten, wie Weichen, Gleisbögen und Gleiskreuzungen aus dem Netz herausgetrennt und in die Luft gehoben werden. Die neuen Gleisbauelemente müssen gelegt – also genau platziert – und miteinander verbunden werden. Schweiß- und Schleiftechnik kommt zum Einsatz, bevor die neuen Schienenelemente durch Asphalt oder Schotter umhüllt werden.

Vom 9. April bis 14. April 2022 findet eine Erneuerungsmaßnahme auf dem Kölner Gürtel statt. Im Bereich der Kreuzung Zülpicher Straße / Lindenthalgürtel / Sülzgürtel werden zwei Weichen ausgetauscht. Hinzu kommen rund 180 Meter Schiene, 30 Schwellen, neuer Asphalt und darunterliegend Beton auf rund 500 Quadratmetern sowie Schotter auf rund 110 Metern Gleis kommen in das Netz.

Ein noch größeres Schauspiel findet im Juli und August 2022, in den Sommerferien, in Braunsfeld statt. Auf dem so genannten „Aachener Stern“ – der Kreuzung von Aachener Straße, Melatengürtel und Stadtwaldgürtel – werden nicht weniger als 16 Weichen, vier Weichenkreuzungen und eine Weichenkreuzraute ausgetauscht. Schienen, Schotter und Asphalt kommen noch hinzu.

Geplant und geleitet werden diese Maßnahmen durch die Fachleute der KVB selbst – Ingenieurinnen und Ingenieure genauso wie Gleisbauerinnen und Gleisbauer. Entsprechende Baufirmen werden hinzugezogen, gleichfalls Unternehmen für die Verkehrseinrichtungen. Aktiviert werden auch die Kundeninformation und der Haltestellenservice. Der Busbetrieb und die Betriebssteuerung leisten den Ersatzbusverkehr.

Ausbau einer Weiche

Schieneninfrastruktur unterliegt dem Verschleiß. Regelmäßige Kontrollen ermöglichen rechtzeitige, geplante Erneuerung.
© Stephan Anemüller

Grobe Eingriffe und genaues Arbeiten sind notwendig

Die feine, genau sitzen müssende Technik einer Weiche hat viel auszuhalten. Bis zu 10 Tonnen Gewicht bewegt eine Stadtbahn je Achse über die Infrastruktur. Abhängig von der Strecke und dem Takt der über sie geführten Linien ist die Dauerbelastung unterschiedlich groß. Die Weichenzunge kann bis zu mehreren Hundert Mal am Tag bewegt werden.

Das halten Weichen einige Jahre aus. Die Signaltechnik elektrischer Weichen schafft bis zu 20 Jahre. Der mechanische Teil einer Weiche kann auch auf diese Nutzungszeit kommen, ist aber häufig bereits früher verschlissen. Die jetzt zu erneuernde Schieneninfrastruktur auf dem Sülzgürtel/Lindenthalgürtel hat es 26 Jahre geschafft.

Durch die regelmäßigen Kontrollen der Schieneninfrastruktur wird deren Erhaltungszustand erfasst. Es sind sichtbare Zeichen und gemessene Werte, die den Ingenieurinnen und Ingenieuren Hinweise geben. Hierdurch können sie vorausschauend planen und erneuern, bevor Störungen vor Ort den Schienenverkehr zu stark ausbremsen.

Bevor dann der Asphalt der Straße aufgebrochen und Weichen aus dem Schienenverbund herausgetrennt werden, haben bereits entscheidende Arbeiten stattgefunden. Eine Standardweiche benötigt von der Bestellung bis zur Lieferung bis zu neun Monate. Bei Sonderkonstruktionen können es bis zu 15 Monate werden. Auch die signaltechnischen Anlagen wollen sechs bis neun Monate zuvor bestellt worden sein.

Dabei können die Einkäuferinnen und Einkäufer im Wettbewerb beschaffen. Drei Hersteller gehören zu den Lieferanten der Signaltechnik für die KVB. An Ausschreibugen für Weichen beteiligen sich derzeit regelmäßig vier Lieferanten. Die Unternehmen haben ihren Sitz und ihre Herstellung in der Regel in Deutschland oder dem EU-Ausland. Dies zeigt, dass Weichen und Signaltechnik keine einfachen, billigen Produkte sein können.

Weichen werden von Mitarbeitern verlegt

Weichen müssen genau gelegt werden, um Störungen zu vermeiden und komfortables Fahren zu ermöglichen. © Stephan Anemüller / KVB

 

Schweissarbeiten an der Weiche

Der Verbund der Gleiselemente erfordert beim Schweißen sorgfältiges Arbeiten, auch wenn Zeit und benachbarter Verkehr bereits drängen. © Stephan Anemüller / KVB

Während der Bautätigkeit vor Ort gilt es dann, grobe Arbeiten mit feingliedrigen Anteilen zu vereinen. Die Weichen müssen genau platziert werden, die weiteren Techniken sind sorgfältig anzuschließen und zu verbinden. Hiervon hängen der spätere Fahrkomfort und die Vermeidung von Störungen über Jahre hinweg ab. Deshalb ist der Kontrast von tonnenschwerer Weiche und kleinem Zollstock kein Widerspruch. Und deshalb gehen die Fachleute im Team sehr konzentriert vor. Ein später mit Asphalt überdeckter Fehler würde Störungen im Linienbetrieb und Presslufthämmer für die Nachbarschaft bedeuten.

Zukunftsaussichten

Was bedeuten Weichen für die Zukunft der KVB? Sinnbildlich lässt sich sagen, dass die KVB als der Mobilitätsdienstleister die Weichen für die Zukunft der Mobilität Kölns stellt. Und dabei kommt Weichen tatsächlich eine zentrale Bedeutung zu. Mit ihnen lässt sich das Schienennetz eng verknüpfen und somit die notwendige Flexibilität und Leistungsfähigkeit erreichen. Dabei bedarf es immer einer guten Wartung und rechtzeitigen Erneuerung. Diese Aufgaben können nur Fachleute leisten, sie haben Zukunft bei der KVB.

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Ingenieurin der KVB

Haben Sie Interesse an weiteren Beiträgen zum Gleisbau und zur Schieneninfrastruktur? Dann lesen Sie folgende vorangegangene Beiträge im KVB-Blog:

Signale und Zeichen der KVB – eine Einführung

Verkehrswende braucht Fachleute

Mannschaftsleistung: Bauen im Herz der Stadt

Bauen unter Zeitdruck

14 Kommentare

  • Matthias

    Dies war mal wieder ein toller bericht wie die K V B alles leistet das wir reibungslos fahren können die jenigen die sich über die KVB ärgern sollen mal diese arbeiten bei nacht selbst durchführen bei jeder witterung könnte noch mehr dazu sagen aber ich schweige sonst wierd mann mal wieder gespert ich habe die arbeiten am Babarossaplatz 3 tage und nächte verfolgt ich war begeistert wie das hand in hand alles von statten ging

  • Modellbahner H0

    Interessant, das es noch so viele Mechanische Weichen im KVB-Netz gibt. Dachte, die gibt es nur auf Betriebshöfen oder Abstellgleisen. Gibt es eigentlich eine Heizung oder ähnliches, damit die Weichen im Winter nicht festfrieren? Bei der DB passierte das mal immer wieder, aber da wurden dann Heizungen nachgerüstet.

    Ist das gewollt, das alle Bilder bis auf 2 nur so klein sind? Bei mir ist z.B. das erste Bild nur 300×200 Pixel groß 🙁
    Das mit den viel zu kleinen Bildern ist mir schon bei einigen Artikeln in diesem Blog aufgefallen, macht die bitte mal so, das die sich beim Anklicken vergrößern lassen und man dann auch was erkennen kann. Totaler Quatsch heute noch so winzige Bilder zu machen. Selbst auf dem Smartphone sieht das verschwommen aus beim Ranzoomen. Die Bilder sollten mindestens 1024×1024 Pixel groß sein, das schafft auch heute jeder Browser problemlos darzustellen.

  • Felix

    Liebe KVB,
    danke für den sehr interessanten Bericht. Es ist sehr spannend zu sehen, was oftmals im verborgenen passiert damit die Bahnen tagtäglich (meist) reibungslos ans Ziel kommen.

    Eine Frage treibt mich schon länger um: seit einigen Jahren befindet sich an jedem Weichensignal eine kleine, schmale weiße Tafel, auf der in schwarzer Schrift ein Buchstabe gefolgt von einigen Zahlen stehen. Auf dem obigen Bild des Weichensignals an der Aachener Straße/Einfahrt Btf. West z.B. „G 562-9“. Könnt ihr verraten, was diese Zahlen bedeuten bzw. was es damit auf sich hat? Vielen Dank! 🙂

  • Theo

    Hallo,

    Ich habe bei manchen Weichen in Köln bemerkt, das die Herzstücke bei der abzweigenden Schiene zugeschweißt sind bzw. Das sich die schiene anhebt.
    Zum Beispiel, vor der Einfahrt an Eifelstr. Ri. BAB wenn rechts man ri. ULR abbeigt. Oder am Gleiswechsel ZPL oder MOW.

    Wieso sind die denn eigentlich zugeschweißt.
    Bin gespannt auf die Antowort 😄

    Beste Grüße
    Theo

    • Hi Theo, ich höre mal bei den Kollegen nach und melde mich, wenn ich mehr weiß 😉 VG Carola

    • Hi Theo,
      das sind sogenannte Überlaufherzstücke.
      Dies Art der Konstruktion kann angewendet werden, wenn in dem Nebengleis nur sporadisch Bahnbetrieb stattfindet. Das hat den Vorteil, dass der Hauptverkehr über keine Herzstücklücke fährt und somit dann auch keine Geräusche entstehen.
      Habe als Beispiel mal zwei Bilder vom Eifelplatz beigefügt als wir mit dem Bagger nach dem Einbau drüber gefahren sind.
      VG Carola

  • Ulli

    Danke Euch zu diesem interessanten Artikel.

    Bei den sogenannten Überlaufherzstücken wundere ich mich jedes Mal wenn ich die sehe warum die Bahn nicht entgleisen soll wenn sie „atypisch“ drüberfährt.

    Warum schnippst eine simple mechanische Weiche eigentlich nicht zurück wenn sie aufgefahren wird, also mal eine Bahn von links und mal von rechts reinkommt?

    Es gibt sogenannte Rückfallweichen, bei denen eine Feder die Weiche immer in eine Stellung zieht.
    Bei der Baumaßnahme Neusser Straße wurde in der Nacht eine solche Feder in den Gleiswechsel an der Mollwitzstraße eingebaut.
    Mein Kumpel der dort wohnt beschwerte sich dass dann es immer sechs Mal knallt wenn so ’ne Bahn kehrte.
    In der Wikepedia lese ich was von ölgedämpfter Rückstellfeder.
    Ääähm, liebe KVB, aus Lärmschutzgründen wurde der Ersatzverkehr vom Kehren in der Hauptwerkstatt tagsüber
    durch ein sechsmaliges Knallen der Weiche für die Anwohner in der Nacht ersetzt?!?!?!

    • Stadtbahnfan

      Also soll die KVB jetzt wegen deinem „Kumpel“ die Weichen dort mit irgendwelchen Dämpfern ausstatten oder wie? Das mit den ölgedämpften Weichen wäre viel teuerer beim Einbau und vor allem viel Störungsanfälliger.
      Die Wartungskosten und Ausfälle wegen Bauarbeiten wären mehr als bei Weichen ohne diese Dämpfer.

      Außerdem ist die Hauptwerkstatt gar nicht an der Haltestelle Mollwitzstraße sondern an einem Abzweig kurz hinter der Haltestelle Scheibenstr. Zumal wurde ja extra das neue Verbindungsgleis für die Abstellanlage dort gebaut, wo die Einrücker Bahnen dann langfahren.

      Verstehe diese Beschwerde überhaupt nicht. An der Mollwitzstr. fahren ja nicht erst seit gestern die Linien 12 und 15 lang, klar das man da Geräusche hört. Wenn der Lärm wirklich so ein Problem ist, dann sollte man vielleicht über einen Umzug nachdenken und nicht über die KVB meckern.

  • Citarofan

    Könntet ihr mal Videos machen, wo die Technik (Motoren und Akkus, Elektrik usw.) von den VDL Elektrobussen gezeigt werden? Wäre cool, mal zu wissen was da für Elektromotoren verbaut sind und was die Akkus für ne Leistung haben usw.

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