Steuerung eines komplexen Bahnhofs

Setzen der Trennstellen | Z-Schaltung | Dynamische Fahrstromlenkung

Im Januar 2005 haben Herbert Nentwich und Enrico Schürrer, ich und andere zusammen im Forum von 1zu160.net ein Kopfbahnhofs-Modul entwickelt. Die Abmessungen sind 0.60 x 3.20m. Es sind 15 Gleise plus Zubehör vorhanden, welche in eine doppelspurige und eine einspurige Strecke münden. Der ganze Bahnhof wird analog betrieben.

Die Funktion und die Bedienung des Kopfbahnhofs sind hier beschrieben

Eine mögliche Art der Weichensteuerung ist Domino 160

Diese Seite zeigt die Kombination aus Z-Schaltung und dynamischer Fahrstromlenkung, so dass bis zu vier gleichzeitige Fahrten möglich werden. (Mehr ist auch bei Digitalbetrieb aufgrund der Weichenstrassen nicht möglich.) Wir erreichen damit folgende Ziele:

+ Z-Schaltung mit bis zu fünf analogen Fahrreglern
+ Jeder Zug nimmt seinen Fahrstrom quer durch den ganzen
   Bahnhof mit (dynamische Stromkreisgrenzen)
+ Bis zu vier gleichzeitige, unabhängige Fahrten
+ Vollständiger, flächendeckender Flankenschutz
+ Einfache, intuitive Bedienung

Ein Wort vorab: Ein Bahnhof von dieser Grössenordnung braucht einen gewissen Schaltungsaufwand. Beim Vorbild wäre der Relaisraum grösser als ein Einfamilienhaus. Wir treiben hier nur einen Bruchteil des Aufwandes... ;-)

Setzen der Trennstellen

Der Bahnhof ist mit Peco Code 55 Gleisen geplant. Alle Weichen haben leitendes Herzstück. Damit müssen als erstes die Trennstellen und Einspeisungen definiert werden, unabhängig von Digital- oder Analogbetrieb:
Doppelpolig getrennt wird immer dort, wo sich zwei Weichen stumpf berühren (rot)
Doppelpolig eingespiesen wird immer an der Spitze einer Gleisharfe bzw. zwischen zwei Gleisharfen (dunkelgrün)
Einpolig getrennt und eingespiesen wird dort, wo zusätzliche Halteabschnitte erforderlich sind (orange)

(Man kann es sich auch einfacher machen: Grundsätzlich immer beide stumpfen Abgänge einer Weiche doppelpolig isolieren. Oder noch einfacher: Grundsätzlich alle drei Enden einer Weiche doppelpolig isolieren. Die Verdrahtung braucht dann etwas mehr Kupfer, wird aber einfacher zu verstehen. Diese Systematik wird bei Domino 160 verwendet.)

Z-Schaltung (Primäreinspeisungen)

Die Einspeisung ab Z-Schaltung erfolgt immer von der Strecke bzw. "von links" (hellgrün)

In den Gleisen 100, 200, 300, 51, 71, 22-25, 201 und der Drehscheibe wird mittels Z-Schaltung ein Fahrregler ausgewählt und eingespiesen (im Bild oben hellgrün dargestellt). Zur Erinnerung: Die Kippschalter für die Z-Schaltung sind im Bedienpult eingebaut.

Es gibt bei diesem Bahnhof zwei Arten Z-Schalter: Einen Wahlschalter "1 aus 2" und einen Wahlschalter "1 aus 3". Die Schaltung "1 aus 2" ist ein gewöhnlicher 2-poliger Umschalter "Ein-Aus-Ein". Die Schaltung "1 aus 3" könnte mit zwei gewöhnlichen 2-poligen Umschaltern "Ein-Aus-Ein" realisiert werden. Aus Komfortgründen schlage ich hier eine kleine Trickschaltung vor: Mit dem Umschalter werden zwei Relais geschaltet, welche dann die eigentliche Z-Schaltung der Fahrspannung vornehmen. Damit wird es möglich, auch die "Aus-"-Stellung des Umschalter für eine Einspeisung zu nutzen.

Dies ist die eigentliche Z-Schaltung und damit ist der Fall auch schon erledigt.

Relais MZ für jede Primäreinspeisung

Es wird ein Relais MZ ("Markierung Zugfahrt") für jede Primäreinspeisung benötigt. Relais MZ hat eine besondere Funktion: Es zieht genau dann, wenn alle Weichen des eingestellten Fahrwegs in der richtigen Lage sind.

Die Relais MZ werden parallel zu den zugehörigen grünen LED im Bedienpult angeschlossen. Es gibt also eine grüne LED und ein Relais MZ pro Start- bzw. Zieltaste. Und nun kommt das Entscheidene: Die beiden Kontakte jedes Relais MZ werden zwischen Z-Schaltung und zugehörige Primäreinspeisung geschaltet. Damit ist die Primäreinspeisung solange spannungslos, bis vom entsprechenden Startgleis ein gültiger Fahrweg in ein Zielgleis führt.

Wird die Weichensteuerung mit Domino 160 realisiert, sind die Relais MZ darin bereits enthalten. Wird die Weichensteuerung mit einer SPS realisiert, ist 1 Relais pro grüne LED erforderlich, in unserem Fall also ca. 30 Relais. Diese Relais sind wegen der galvanischen Trennung von Steuerstromkreis und Fahrspannung zwingend erforderlich.

Damit wird erreicht, dass der ganze Bahnhof in der Grundstellung spannungslos ist. Erst wenn ein Fahrweg eingestellt wird und die betreffenden Weichen in der richtigen Lage sind, ziehen die beiden Relais MZ an Start und Ziel an. Das eine Relais MZ gibt nun die Fahrspannung frei. Dies ist eine einfache, aber effektive Art für einen flächendeckenden Flankenschutz.

Die Abschaltung durch Relais MZ ist auch deshalb erforderlich, damit die in den Gleisen 1-15 bereitstehenden Züge keine Bocksprünge machen während dem Einlaufen der Fahrstrasse.

Das andere Relais MZ (Gleise 1-15) wird verwendet für die Einspeisung des Kopfgleisstückes: Dieses wird eingespiesen, wenn die schwarze Taste gedrückt wird und das zugehörige Relais MZ angezogen ist (ohne Abbildung).

Gleis 201 ist ein Spezialfall: Wenn MZ G201 in Grundstellung (abgefallen) ist, wird ab Gl. 201a eingespiesen (das kurze Stück, das die (elektrisch getrennte) Fortsetzung des linken Schenkels von Weiche 1 darstellt, d.h. Gl. 201a und 201b sind elektrisch verbunden. Wenn MZ G201 angezogen ist, wird hingegen ab Z-Schaltung für Gl. 201 eingespiesen (siehe unten).

Dynamische Fahrstromlenkung (Sekundäreinspeisungen)

Nun sind die Primäreinspeisungen geschaltet (hellgrüne Punkte im obersten Bild). Es geht nun darum, diese spannungsführenden Gleise je nach Fahrstrasse mit den Gleisen 1-15 zu verbinden (dynamische Fahrstromlenkung). Dazu werden zwei Umschaltkontakte pro Weiche verwendet. In der Regel wird dies ein Relais pro Weiche sein. Diese Relais können ganz einfach in Abhängigkeit des Weichenantriebs geschaltet werden.

Dieses Relais ist in Domino 160 bereits enthalten. Erfolgt die Weichensteuerung mit einer SPS, werden diese ca. 30 Relais (eines pro Weiche) dennoch benötigt. Diese Weichenlagerelais sind wegen der galvanischen Trennung von Steuerstromkreis und Fahrspannung zwingend erforderlich.

Mit den beiden Umschaltkontakten wird eine Schaltung entsprechend dem Gleisplan aufgebaut. Im nachfolgenden Bild ist für die bessere Übersichtlichkeit nur der eine Pol der Fahrstromversorgung dargestellt. Der andere Pol wird identisch aufgebaut.

Die "Einspeisungen" entsprechen den hellgrünen Punkten im Gleisplan-Bild ganz oben (Primäreinspeisungen). Die "Abgriffe" entsprechen den dunkelgrünen Punkten im Gleisplanbild ganz oben (Sekundäreinspeisungen). Gut sichtbar ist der Spezialfall beim Gleis 201: Dieses wird je nach Stellung des Relais MZ G201 umgeschaltet.

Je nach Lage der Weichen ergeben sich Fahrstromkreise mit dynamischen Stromkreisgrenzen: Jeder Zug nimmt seinen Fahrstrom quer durch den ganzen Bahnhof mit. Das Bild oben entspricht der Situation, in welcher folgende vier Fahrstrassen gleichzeitig eingestellt sind:
2 - 51 (Einspeisung Gl.51)
300 - 8 (Einspeisung Gl.300)
12 - 200 (Einspeisung Gl.200)
24 - 15 (Einspeisung Gl.24)

Stopweichenfunktion / Abschaltung der Zielgleise

Schön und gut... Aber die Schaltung macht keinen Unterschied zwischen den Gleisen 1-5a ?!? Ebenso Gl.6-11 und Gl.14-15!

Hier kommt uns die Stopweichenfunktion der Peco-Weichen mit leitendem Herzstück zu Hilfe. Betrachten wir die Gleise 1 bis 5a: Diese werden alle gespiesen ab der DKW 14. Dort ist die Spitze der Gleisharfe 1-5a. Die Peco-Stopweichenfunktion sorgt nun dafür, dass nur dasjenige Gleis mit Plus und Minus-Fahrspannung versorgt ist, in welches die Weichen richtig gestellt sind. Alle anderen Gleise dieser Gleisharfe haben in beiden Schienen die gleiche Polarität, d.h. die Spannungsdifferenz der beiden Schienen ist 0V - die Loks in diesen Gleisen bleiben stehen.

In allen anderen Gleisharfen wirkt der gleiche Effekt.

Empfohlen ist die Herzstückpolarisierung über zusätzliche Kontakte, wofür an verschiedenen Orten im Web Bauanleitungen existieren - beispielsweise hier.

Bedienung

Die Bedienung ist denkbar einfach! Ausser den Kippschaltern zur Fahrspannungswahl braucht nichts eingestellt zu werden. Die dynamischen Fahrstromkreise werden vollautomatisch aufgebaut je nach Stellung der Weichen. Diese wiederum werden über die Fahrstrassenautomatik mittels Start- und Zieltasten einfach und intuitiv eingestellt.

* * * * * * * * * *

Man sieht, solch ein Bahnhof ergibt einen erheblichen Steuerungsaufand. Dabei haben wir die Steuerung der Signale noch gar nicht betrachtet! Dies alles - Weichensteuerung, dynamische Fahrstromlenkung und systematische Ansteuerung der Signale - kann relativ einfach mit Domino 160 gelöst werden. "Relativ einfach" heisst im Zusammenhang mit diesem Grossprojekt: Viele Relais, viel Platzbedarf, viel Strombedarf - aber eine einfache, übersichtliche Systematik, die diesen Grossbahnhof beherrschbar macht.

...und ja, Nebenbahnen mit überschaubaren Gleisanlagen haben auch steuerungstechnisch durchaus ihre Vorteile... ;-)

nach oben