In diesem Bereich werden Schaltungen für ab– beziehungsweise umschaltbare Gleisabschnitte
vorgestellt. Los geht es mit Kehrschleifen auf analog betriebenen Modelleisenbahn–Anlagen.
Beim Vorbild gibt es Kehrschleifen nur selten und wenn, dann meist bei Straßenbahnen. Gleisdreiecke
sind häufiger. Kehrschleifen können jedoch auf Modellbahnen ganz praktisch sein. Bei
Zweischienen–Zweileiter–Systemen entsteht in einer Kehrschleife leider ein Kurzschluss - selbst,
wenn wie hier abgebildet zwei Trennstellen eingesetzt werden (nämlich beim Überfahren dieser
Trennstellen durch stromführende Fahrzeuge).
Die von der Industrie angebotene Lösung mit einem Gleichrichter für einen isolierten
Abschnitt in der Kehrschleife und „blitzschnelles Umpolen” der Fahrspannung kann nicht
befriedigen. Sie ermöglicht nur Einrichtungs–Verkehr durch die Kehrschleife, und der Zug
wird beim Umpolen zumindest zucken (wenn die Umpolung nicht über Relais oder Transistoren erfolgt).
Hier wird eine Lösung beschrieben, mit der innerhalb der Kehrschleife beliebig
rangiert werden kann, und die keine Eingriffe von Hand erfordert.
Abschnitte dieser Seite:
Gegeben sei eine Kehrschleife mit einer Einfahrtweiche W, zwei doppelten
Trennstellen an deren stumpfer Seite und zwei Lichtschranken L1
und L2. Ferner wird ein Signal für die auf der Strecke aktuelle Fahrtrichtung benötigt. Die Schaltungen sind unter
Fahrzeug–Erkennung beschrieben.
Eine Bedingung ist, dass der gesamte Zug in die Kehrschleife passt und dass das Maß zwischen der
ersten und letzten stromführenden Achse nicht größer sein darf als der Abstand zwischen den
Lichtschranken. Das wird jedoch meist der Fall sein. Bei einer Kehrschleife des
R1 von LGB®
darf ein Zug allerdings „nur” 2,65 m lang sein -
das ist eindeutig sehr wenig. Wie andernorts beschrieben wird, sollten in Baugröße
IIm Zuglängen von mindestens
3,20 m möglich sein. Die Lichtschranken müssen auch nicht stromführende Fahrzeuge erkennen können.
Die Fahrtrichtungen auf der Strecke seien F1 (Einfahrt in
Kehrschleife) und F2 (Ausfahrt aus Kehrschleife), die im
isolierten Abschnitt K1 (entgegen dem Uhrzeigersinn) und
K2 (im Uhrzeigersinn). Der Streckenabschnitt wird über ein
Flipflop–gesteuertes
Relais umgepolt, das die Kehrschleife über eine ähnliche Schaltung der einen
beziehungsweise anderen Streckenpolarität zugeordnet.
Ein Zug trifft von der Strecke aus ein (F1). Die Weiche steht auf
„gerade”. Die Fahrtrichtung in der Kehrschleife ist K1.
Der Zug wird also ohne Probleme in die Kehrschleife einfahren können, da die Polarität
der Schienen vor und hinter der Trennstelle bei L1 gleich sind.
Das Überfahren der Lichtschranke L1 bei Fahrtrichtung F1 löst nichts aus.
Der Zug fährt weiter und erreicht die Lichtschranke L2. In
AND–Logik mit der Fahrtrichtung K1
wird die Fahrspannung auf der Strecke von F1
auf F2 umgeschaltet. Beim Überfahren der Trennstelle bei
L2 wird die Polarität also wieder stimmen. Die Weiche wird
auf Abbiegen gestellt. Dadurch wird der Kehrschleifen–Abschnitt der Polarität entsprechend
F2 zugeordnet, was nach wie vor K1
ergibt. Das geschieht über ein Relais 2 × um, das
als einfacher Umpolschalter angeschlossen wird (siehe zweite Abbildung). Es ist
wichtig zu verstehen, dass das etwas anders ist als das Umpolen einer festen Speisespannungs–Polarität.
Wenn Sie zu diesem Zeitpunkt die Strecken–Fahrtrichtung auf F1
ändern, können Sie, auch bevor Sie die Weiche durchfahren haben, einfach in der Kehrschleife wieder zurück fahren.
Angenommen also, ein Zug fährt bei der Weiche in Abzweigstellung und mit Streckenfahrtrichtung
F1 in die Kehrschleife ein, kann er ungehindert bis zur Lichtschranke
L1 fahren. Dort wird in AND–Logik mit
Fahrtrichtung K2 die Strecken–Fahrtrichtung auf
F2 und die Weiche auf „gerade” geschaltet, wodurch die
Kehrschleife über das Zuordnungs–Relais dieser Polarität zugeordnet
wird (was in diesem Fall unverändert K2 bedeutet).
Die Zuordnung des isolierten Kehrschleifenabschnitts entspricht immer der Weichenstellung.
Wenn Sie also vor der Einfahrt in die Kehrschleife die Weiche umstellen,
wird die Einfahrt–Polarität in beiden Stellungen der Weiche stimmen. Eine von Hand
ausgelöste Umschaltung der Weiche, während der Zug innerhalb der Kehrschleife ist,
führt jedoch zu Problemen, weil dadurch die Strecken–Fahrtrichtung nicht automatisch mit geändert wird.
Benötigt wird also eine Schaltung, die erkennt, ob sich ein Zug innerhalb der Kehrschleife
befindet oder nicht. Ist einer „drin”, soll die Weiche W
nur umgestellt werden dürfen, wenn keine nennenswerte Fahrspannung anliegt.
Zum Verständnis: Das einzige, was bei einer manuellen Umschaltung der Weiche passieren kann,
ist, dass der Zug plötzlich in entgegen gesetzter Richtung fährt als vorher.
Bei der Fahrzeug–Erkennung
wurde schon gesagt, dass elektronische Kontakte, die auf Stromverbraucher reagieren, eher
unerwünscht sind. In diesem Fall sind sie jedoch eine praktische Lösung, da hier nur
Stromverbraucher kritisch sein können. Das erste Bild dieses Abschnitts zeigt eine mögliche Lösung.
An den antiparallelen Dioden–Paaren fallen, wenn sie in eine Zuleitung zum zu überwachenden
Gleis eingeschliffen werden, etwa 1,2 Volt ab. Damit werden (Infrarot–)Leuchtdioden
angesteuert, die wiederum Foto–Transistoren treiben. Diese vier Bauteile gibt es als Zweifach–Optokoppler–IC PC827 im
Link zum Glossar
DIL–Gehäuse
(siehe zweite Abbildung). Es ist auch als ein– bis vierfache Ausführung erhältlich
(PC817, PC847).
Mit den zwei getriebenen NPN–Transistoren können Sie auch eine
Gleisbesetzt–Meldung mit Fahrtrichtungs–Differenzierung aufbauen. Hier sind die Kollektoren zusammen geschaltet.
Am Ausgang könnten Sie nun ein Relais anschließen, das
die manuelle Umstellung der Weiche W verhindert. Das Prinzip hat aber leider zwei Schönheits–Fehler.
Sind im isolierten Gleisabschnitt der Kehrschleife beleuchtete Wagen oder Loks mit
abgeschaltetem Motor und eingeschaltetem Licht abgestellt,
können Sie die Weiche nicht mehr umschalten. Und zweitens, so einfach klappt das mit den Optokopplern
nicht, weil der volle Strom der Fahrzeuge da hindurch fließt. Besonders bei Großbahnen können das leicht mehrere Ampère werden.
Der Übersicht halber sind hier alle nötigen Vorgänge und Verknüpfungen noch einmal zusammen gefasst.
An der Weiche oder am Umschalt–Relais für den isolierten
Kehrschleifen–Abschnitt wird also noch ein weiterer Umschalter benötigt, der die
Zuordnung des Abschnitts speichert (oder ein entsprechendes Flipflop,
was noch viel besser ist, da es mit dem Impuls zum Umstellen der Weiche gleich das Zuordnungs–Relais treiben kann).
Eine separat an das Gleis angelegte Mindestspannung wird über ein parallel geschaltetes
Relais mit umgepolt (die Zuordnung erfolgt automatisch richtig).
Für Oberleitungsbetrieb muss die Schaltung erweitert werden.
Gleisdreiecke stellen eine Art von „nach innen gekippter” oder doppelter
beziehungsweise dreifacher Kehrschleife dar. Die Skizze dieses letzten Abschnitts
zeigt das Prinzip. Wieder tritt an einem der Schenkel des Gleisdreiecks ein Kurzschluss auf,
wenn keine zweigleisige Isolierung eingesetzt wird.
Der Lösungsansatz sollte mittlerweile klar sein. Bei Erreichen der Lichtschranken
L3a oder L4b wird in Abhängigkeit
von der Weichenstellung (W3 oder W4
auf „Abbiegen”) und der Fahrtrichtung auf die jeweilige Einfahrt die Fahrspannung
im linken Bereich des Dreiecks passend gestellt. Bei Ausfahrt geschieht analog dazu das Gleiche mit der Fahrspannung der Strecke.
Auf der linken Seite funktioniert die Logik genauso. Sie muss nur an die Situation angepasst
werden. Gleisdreiecke unterscheiden sich von einfachen Kehrschleifen insofern, als
diesmal im „kritischen Bereich” eine definierte Polaritäts–Zuordnung erfolgen kann beziehungsweise darf.
Ein Sonderfall können bei Gleisdreiecken Z– und Übernahme–Schaltungen
sein. Wenn Sie eine solche Figur im Gleisplan vorsehen, sollten Sie die Hinweise der
entsprechenden Seite auch lesen.