Gleiskontakte

aus DerMoba, der Wissensdatenbank für Modellbahner
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Aufgaben

Es gibt zahlreiche Aufgaben bei der Steuerung einer Modellbahn, bei denen bestimmte Funktionen in Abhängig von der Position von Zügen ausgelöst werden müssen. Beispiele:

Während Besetztmelder längere Gleisabschnitte überwachen, arbeiten Gleiskontakte meistens punktuell (Ausnahme Kontaktstrecken oder -gleise).


Elektronische Gleisbesetztmelder

Besetztmelder liefern ein Ausgangssignal, solange die zu überwachende Strecke besetzt ist. Wenn man hinter den Ausgang eines Besetztmelders ein sogenanntes Monoflop schaltet, erhält man einen Impuls, sobald die überwachte Strecke besetzt wird.


Magnetische Kontakte

Magnetsensoren ermöglichen Schaltvorgänge, die unabhängig von der Fahrspannung und potentialfrei (also nicht zwingend mit der "Gesamtmasse" der Anlage verbunden sein müssen) sein können. Vorraussetzung zur Benutzung von Magnetsensoren ist der Einbau von Permanentmagneten an das rollende Material und zu jedem Sensor ggf. eine Ansteuerungselektronik. Sind diese Vorraussetzungen erfüllt, so steht einem erheblichen Ausbau der automatisierbaren Vorgänge nichts mehr im Wege. Sofern die Magnete nur auf einer Fahrzeugseite angebracht werden, ist auch eine Unterscheidung der Fahrtrichtung möglich.

  • Reed-Kontakte (Schutzgas-Rohr-Kontakte, SRKs): Zwei Kontaktstreifen befinden sich in einem Glasrohr. Wenn sich der Magnet nähert, schließen die Kontakte. Das Glasrohr ist mit einem Schutzgas gefüllt, um die Funkenbildung an den Kontakten zu verringern.
  • Hallsensoren: Elektronisches Bauteil, das die Stärke von Magnetfeldern messen kann.
  • Wiegand-Sensor: Spezieller Draht, der aufgrund seiner magnetischen Eigenschaften einen Spannungsimpuls auslöst.


Lichtschranken

Lichtschranken stellen die Unterbrechung eines Lichtstrahls durch einen Zug fest. Ein Problem bei Lichtschranken ist die sogenannte Fremdlichtempfindlichkeit. Die korrekte Arbeit kann durch den Einfall von Licht z. B. aus der Raumbeleuchtung gestört werden. Daher arbeitet man in der Praxis gern mit Infrarotlichtschranken, bei denen das Problem geringer ist.


Besondere Lösungen bei Märklin

Kontaktgleise

Die älteste Bauform ist das Kontaktgleis, bei dem ein Teil einer Schiene isoliert montiert ist. Prinzipbedingt lassen sich Kontaktgleise nur beim Märklin-System anwenden. Beim Überfahren dieses Bereichs wird durch die leitenden Achsen aller Fahrzeuge eine Verbindung nach Masse hergestellt, solange sich ein solches Fahrzeug auf dem betreffenden Gleisabschnitt befindet. Zur Arbeitsweise siehe Artikel Kontaktstrecke.

Es gibt jedoch einige gravierende Nachteile dieses Systems:

  • durch verschmutzte Schienen und/oder Radsätze prellt der Impuls an den Buchsen extrem, d. h., er ist stark gestört. Wird zum Beispiel eine Lampe zur Gleisbesetztmeldung gegen L (16V) angeschlossen, so sieht man am Flackern dieser Lampe, wenn der Zug fährt. Im Extremfall kann es passieren, daß ein auf dem Gleis stehendes Fahrzeug nicht mehr erkannt wird.
  • ein an das Gleis angeschlossener Magnetartikel brennt natürlich in kürzester Zeit durch (oder ab), sofern er nicht über ein Endabschaltung verfügt. Ohne Zusatzelektronik sollten daher keine Magnetartikel an Kontaktgleise angeschlossen werden.Alternativ kann, je nach Aufgabenstellung, auch eine Art "selbstlöschende" Auslösung konstruiert werden. Dies wäre mit einer sog. monostabilen Kippschaltung (Monoflop) realisierbar.
  • die Kontaktgleisstücke mit zwei Buchsen (Märklin-Metallgleise) sowie bestimmte Bauformen von kurzen Metallgleisen und einer Buchse werden von Märklin seit Jahren nicht mehr angeboten; man muß also bei Bedarf auf Börsen danach suchen. Einzig für die Bahnübergänge mit Voll- und Halbschranken werden "verkabelungsfreie" Kontaktgleise und -verlängerungen angeboten. Auch hier ist zu beachten, daß bei zu langer Betätigung die Antriebsspulen der Schrankenbäume verschmoren können.
  • Durch die systembedingten Nachteile ist eine Ansteuerung von Magnetartikeln ohne Endabschaltung nur mit weiteren Umschaltern zu empfehlen.

Auf dem folgenden Bild ist ein Anwendungsbeispiel für ein Kontaktgleis mit Schutz gegen Kontaktdurchbrennen:

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Die Spulen des Signalantriebs werden durch das bistabile Relais (Universalfernschalter) abgeschaltet und vor dem Durchbrennen geschützt.

Die Pfeilrichtung deutet die Fahrtrichtung an. Das Signal 7188 ist vom Stellpult auf Fahrt und auf Halt einstellbar. Wird für einen Zug nun das Signal auf Hp1 gesetzt und der Zug fährt an, so geben die Räder über das Kontaktgleis Massekontakt vom blau markierten Anschluß auf das Signal. Dieses wird durch den Kontakt auf Hp0 gesetzt. Gleichzeitig wird der Kontakt des UFS (Universalfernschalter; bistabiles Doppelspulenrelais von Märklin) unterbrochen, weil auch dieser Schalter sich mit der Schaltung selbst ausschaltet. Auf diese Weise werden das Signal und der Fernschalter vor einem Durchbrennen geschützt. Vorraussetzung zur einwandfreien Funktion dieser Schaltung sind korrekt schaltende Relais. Der verbleibende Kontakt am Universalfernschalter kann für weitere Zwecke verwendet werden.


Schaltgleise

Um Nachteile der Kontaktgleise zu vermeiden, wurde das Schaltgleis entwickelt. Neben dem Mittelleiter befindet sich ein Hebel, der über eine Mimik im Gleisbett befindliche Kontakte - fahrtrichtungsabhängig - schließt.

Vorteile:

  • die Dauer des Impulses ist kurz, nur abhängig von Schleiferlänge und Geschwindigkeit des Zuges
  • je Fahrtrichtung wird ein getrennter Impuls ausgegeben, damit können somit unterschiedliche Funktionen ausgelöst werden (besonders wichtig bei konventionellen Automatiksteuerungen)
  • die Gefahr des Heißlaufens angeschlosser Magnetartikel ist geringer, dazu muß schon die Lok oder ein Waggon mit Schleifer auf dem Gleisstück "mittig" stehen bleiben oder das Federblech ist ausgeleiert.
  • Die Verschmutzung der Kontakte ist sehr gering (i. d. Regel nur Oxydation), da sie unter dem Gleiskörper geschützt angebracht sind.

Nachteile:

  • die zur Kontaktgabe genutzten Federblechstreifen verbiegen nach längerem Gebrauch oder bei versehentlichem Zugreifen schnell und sind nur sehr schwierig so zu justieren, daß die Funktionalität in beiden Richtungen wieder gegeben ist. Eine allgemeine Anleitung zur Reparatur kann leider nicht gegeben werden.
  • wird das Gleis zu fest angeschraubt (auch durch die benachbarten Gleisstücke), kann es sich verziehen und die Schaltachse verkanten: schlimmstenfalls Dauerkontakt und Verbraucher ohne Endabschaltung schmoren durch.
  • die eingesetzten Kontaktmetalle erlauben nur eine begrenzte Belastbarkeit; Märklin empfiehlt, nicht mehr als zwei Magnetartikel anzuschließen (entsprechend einer Maximalbelastung von 20W (ca. 1,25A). Auch hier ist Elektronik bei höheren Leistungen notwendig.
  • andererseits erfordern solche Materialien auch einen Mindeststrom, um die Oxydation an den Kontaktflächen "wegzubrennen". Hier sollte jedoch bereits ein parallel geschaltetes Lämpchen genügen, um diesen Effekt zu bewirken.

Ein Anwendungsbeispiel für Schaltgleise zeigt folgendes Bild:

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Beispiel für eine Schaltgleisanwendung. Die Schaltung ermöglicht Fahrzeugübergange von einem Stromkreis zu einem anderen, ohne daß beide Stromkreise kurzzeitig beim Überfahren der Trennstelle miteinander verbunden werden.


Die langen Trennstriche markieren Mittelleiterisolierungen. Die Artikel "7045" sind die sog. "Universalfernschalter" (UFS), bistabile Relais.

Die gezeigte Schaltung ist dazu gedacht, Fahrzeugübergänge von Stromkreis 1 zu Stromkreis 2 zu ermöglichen, ohne daß beide Stromkreise kurzgeschlossen werden (z.B. Digital-Analog-Übergang).

Die Schaltung funktioniert wie folgt: Fährt ein Fahrzeug von links in die Schaltung hinein, so bekommt das Modell über den rechten UFS die Fahrspannung von links (richtige Installation wird vorrausgesetzt!). Vom Schleifer wird das linke Schaltgleis betätigt und schaltet die Stromversorgung des rechten Schaltgleises auf Stromkreis 1. Anschließend fährt das Modell über das rechte Schaltgleis und schaltet über den linken UFS die Stromversorgung auf Stromkreis 2. Entsprechendes gilt auch für die Fahrt von rechts nach links. Wichtig ist hierbei nur, daß bei der Installation die richtige Zuordnung der Schaltgleise zum entsprechenden Stromkreis gewährleistet ist. Die Gleise, die sich zwischen den Schaltgleisen befinden werden nach dem Modell bemessen, das den größten Abstand zwischen beiden Schlaifern besitzt. Für ein Modell der Baureihe 44 (ehemalige Katalognummer G800 und nachfolgende Modelle) reichen 2 Gleise mit einer Gesamtlänge von 9 cm aus.

Auf alle Fälle ist vor einer Inbetriebnahme eine ordnungsgemäße Funktion aller benutzten Schalter und die der gesamten Schaltung genauestens zu überprüfen!


Diese Seite basiert auf dem Abschnitt "6.3 Funktionskontakte" der alten "FAQ H0 AC" von Stephan-Alexander Heyn.