Weichenantriebe

aus DerMoba, der Wissensdatenbank für Modellbahner
Wechseln zu: Navigation, Suche

Anmerkung für weitere Autoren: Schön wären noch Fotos der einzelnen Antriebe, Angaben zu elektrischen Daten (Stromaufnahme etc.), mechanische Ausführung des Stellschwellenantriebs bei Motorantrieben etc. Außerdem wären Fotos von Weichen mit Gelenkzungen und Federzungen nützlich. Preisangaben?

Inhaltsverzeichnis

Übersicht

Zum Antrieb der Weichenzungen stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung, die im folgenden kurz vorgestellt werden. Dazu wird auf mechanische und elektrische Besonderheiten hingewiesen. Hierzu gehört unter anderem die Art der Rückmeldung. Häufig ist es wichtig, die tatsächliche Weichenlage insbesondere in verdeckten oder schlecht einsehbaren Anlagenbereichen im Stellpult anzuzeigen.

Im Zweileitersystem kommt weiteren Endkontakten zur Herzstückpolarisierung oder automatisierten Spannungsumschaltung z. B. bei Kehrschleifen eine wichtige Bedeutung zu.

Ein entscheidendes Kriterium zur Auswahl eines geeigneten Antriebs ist die mechanische Gestaltung der Weiche. Hier unterscheidet man

Märklin-K-Gleis
  • Weichen mit Gelenkzungen: Die Weichenzungen sind mit einem Gelenk ausgeführt. Mittels einer Feder werden die Weichenzungen in der Endlage gesichert.



  • Weichen mit Federzungen: Die Weichenzungen sind durchgehend ohne Gelenk ausgeführt. Sie werden beim Stellen im elastischen Bereich verbogen. Um Federzungen in der Endlage zu halten, ist eine dauernde Kraft vom Antrieb erforderlich.
Tillig-Elite-Weiche
Weichenstraße aus Tillig-Elite Material


Weichen mit Federzungen eignen sich aufgrund der erforderlichen 
Stellkräfte nicht für Teppichanlagen.

Ausführungen

Handweichen

Viele Weichen werden ab Werk mit einem Hebelmechanismus ausgestattet, der ein manuelles Stellen und Arretieren der Weichenzungen erlaubt. Dazu ist es jedoch stets notwendig, in die Modellbahnanlage hineinzugreifen. Der Handantrieb eignet sich daher nur für Weichen, die gut erreichbar am vorderen Anlagenrand istalliert sind.

Eine Rückmeldung ist dabei nicht möglich.

Rückfallweichen

Bei Schattenbahnhöfen ist es unter Umständen nicht notwendig, die Ausfahrweichen zu stellen. Vielmehr kann der Zug sie auffahren, wenn er die Weichen stumpf befährt. Ein Antrieb kann dabei entfallen. Insbesondere im Zweileitersystem kann es dabei aber zu Fahrstromunterbrechungen kommen, wenn die Weichenzungen nicht elektrisch mit ihrer jeweiligen Schiene verbunden sind. Dies kann andererseits zu Kurzschlüssen im Herzstückbereich führen, so daß diese Lösung nicht optimal ist. Im Dreileitersystem (Märklin) kann sie hingegen problemlos angewendet werden.

mechanischer Antrieb

Modellbahnweichen lassen sich wie beim Vorbild auch mechanisch per Seilzug bedienen.

Siehe http://www.jagsttalbahn-modelle.de/technik/weichenantrieb/stellhebelmodell.html

Stellstange

Weichenantrieb mittels Stellstange

Besonders bei Modul-Bahnern beliebt ist der Antrieb mittels einer Stellstange. Die Stellstange, z.B. eine M4 Gewindestange oder ein Messingrohr, wird frontseitig im Anlagenrahmen gelagert und mit einem passenden Möbelknauf versehen, mittig in einem passend durchbohrten Holzklötzchen. Die Stellstange greift mittels eines geeigneten Mitnehmers in einen Knebelschalter ein, der sowohl das Festhalten der Weichenzungen in der Endlage wie auch die Polarisierung des Herzstücks übernimmt.



Doppelspulenantrieb

Der Doppelspulenantrieb besteht aus zwei Spulen, die hintereinander angeordnet sind. In den Spulen befindet sich ein bewegliches Eisenstück. Wenn nun eine Spule von Strom durchflossen wird, bildet sich ein Magnetfeld aus, das das Eisenstück in die Spule hineinzieht. Das Eisenstück bewirkt nun über einen Hebelmechanismus das Umstellen der Weichenzungen. Der Stellvorgang ist innerhalb von Sekundenbruchteilen abgeschlossen und macht sich durch ein charakteristisches "Klack"-Geräusch bemerkbar.

Die Spulen sind in der Regel nicht für Dauerbetrieb ausgelegt, sondern dürfen nur kurzzeitig im Impulsbetrieb arbeiten, um sich nicht zu stark zu erwärmen und durchzubrennen. Die meisten Doppelspulenantriebe sind daher mit elektrischen Kontakten versehen, die die Spulen in der Endlage abschalten (Endabschaltung). Diese Kontakte können auch zur Rückmeldung verwendet werden. Selten sind weitere Kontaktpaare vorhanden, die für eine Herzstückpolarisation oder das automatische Abschalten von Gleisen in Abhängig von der Weichenlage genutzt werden können.

Wenn der Hersteller keine Endabschaltung vorgesehen hat, muß man insbesondere beim Entwurf von Automatikschaltungen mit Kontaktgleisen darauf achten, daß der Antrieb nicht durchbrennen kann. Hierzu sind notfalls kleine Hilfschaltungen (Vorwiderstand und Kondensator oder elektronische Impulsgeber) notwendig. Manche Spulenantriebe benötigen sogar ähnliche Schaltungstricks, da sie einen sehr hohen Strom benötigen (Peco) und gleichzeitiges Stellen mehrerer Weichen die Stomversorgung in die Knie zwingt.

Die Rückmeldung kann durch Messung des induktiven Widerstands beider Spulen vorgenommen werden, da die Induktivität der eisengefüllten Spule höher als die der luftgefüllten Spule ist.

Doppelspulenantriebe können nicht für Weichen mit Federzungen verwendet werden, bei denen dauernd eine Kraft aufgebracht werden muß. Die Weichenzungen müssen also Gelenke enthalten.

Doppelspulenantriebe können je nach Hersteller auch unterflur montiert werden.

Motorischer Antrieb

Bei Weichen mit vorbildgerecht durchgehenden Federzungen muß dauernd eine Kraft aufgewendet werden, um die Weichenzunge in der Endlage zu halten. Typischerweise verwendet man dabei motorische Antriebe, die über ein selbstblockierendes Schneckengetriebe eine Schubstange bewegen. Ein Federstahldraht verbindet diese Schubstange mit der Stellschwelle der Weiche. Der Stellvorgang dauert relativ lange und geschieht vorbildgerecht langsam.

Hersteller Foto Bemerkung
Fulgurex
Fulgurex1.jpg
relativ laut, Mikroschalter vormontiert
Bemo
Weichenantrieb Bemo.jpg
Konstruktion ähnlich wie Fulgurex, Kontakte auf Leiterbahn (keine Mikroschalter), wegen Korrosion nicht zu empfehlen
Tillig (noch kein Bild)  
Hoffmann
Hoffmann-Antrieb
Relativ leise, Plastikkonstruktion zur Vefestigung des Stelldrahts muß mit Vorsicht benutzt werden. Für langsamen Stellvorgang mit reduzierter Spannung betrieben. Stellkraft reicht auch für Tillig-Elite-Weichen aus.
Feather
Weichenantrieb Feather.jpg
Sehr hoch untersetzter Getriebemotor, äußerst leise. Der Motor hat keine Endabschaltung, er zieht beim Umstellen ca. 10mA, in der Endlage nur noch ca. 5mA bei 12V=. Es gibt ihn einzeln wie auf dem Bild oder auch mit Befestigungsblech und Endkontakten, z.B. zur Herzstückpolarisierung oder Rückmeldung.

Zur Verdrahtung reichen bereits 2 Adern aus, über die der Antrieb mit Gleichstrom versorgt wird; umgestellt wird über Umpolen der Spannung. Soll eine Rückmeldung der Antriebsstellung erfolgen, können 4 Adern wie folgt verwendet werden:

  1. Masse
  2. Antrieb (+/-12 V)
  3. Rückmeldung gerade
  4. Rückmeldung abzweigend

Um die Verdrahtung übersichtlich zu gestalten, bietet sich 4adriges Mehrfachkabel (z. B. Telefonleitung) an.

Motorische Weichenantriebe (gilt auch oder noch mehr für Servos) sind i.d.R. kräftig genug, auch z.B. 2 Weichen eines Gleiswechsels gleichzeitig anzusteuern.

Bei Peco-Weichen "mit dem Klack" sollte die Feder entfernt werden, mit der die Weichenzungen in Endstellung gehalten werden (die Feder ist nur mit dem Original-Weichenantrieb erforderlich).

Servoantrieb

Der Servoantrieb ist eine Sonderform des motorischen Antriebs. Dabei kommen handelsübliche Modellbauservos zum Einsatz, wie sie normalerweise bei funkferngesteuerten Autos, Schiffen oder Flugzeugen verwendet werden.

Servos werden mit Impulsen von 1 bis 2 ms (1000stel Sekunden) angesteuert. Die Mittellage erreichen sie bei 1,5 ms. Diese Art der Ansteuerung hat bei Funkfernsteuerungen früher Vorteile gehabt, um mehrere Servos über einen Funkkanal ansteuern zu können (Zeitmultiplex). Beim Modellbahneinsatz ist daher in jedem Fall eine Ansteuerelektronik notwendig, die diese Impulse erzeugt. Diese Elektronik enthält häufig gleich bereits einen Digitaldecoder.

Die Rückmeldung kann über Endkontakte oder über die Ansteuerelektronik geschehen.

Siehe auch Kurt Harders Flüsterantrieb unter http://www.mbtronik.de

Unterflur-Montage

Da Modell-Weichenantriebe im Verhältnis sehr groß sind, bemüht man sich, diese unterhalb der Gleistrasse zu montieren. Dies erfordert allerdings einigen mechanischen Aufwand, um die Antriebskräfte auf die Stellschwelle zu übertragen. Einiges dazu findet sich auf dieser Seite: Unterflurmontage


Stellpult

Das Stellen eines endabgeschalteten elektrischen Weichenantriebs im Stellpult kann im Analogbetrieb über einen Kippschalter erfolgen. Dabei zeigt die Stellung des Kipphebels bereits die Soll-Lage des Weichenantriebs an. Der Schalter muß über einen Umschaltkontakt verfügen.

Schaltplan eines Doppelspulenantriebs mit LEDs zur Rückmeldung

Bei Magnetspulenantrieben können 2 Taster verwendet und zur Stellungsanzeige Dioden verwendet werden, die jeweils über Kreuz durch die nicht abgeschaltete Spule Spannung erhalten.


Rückmeldung

Grundsätzlich ist - ob (analoges) Stellpult oder Digitalsteuerung - eine Rückmeldung der Weichenstellung anzustreben. Problem: die tatsächliche Weichenstellung lässt sich nur mit sehr hohem Aufwand feststellen, meist wird lediglich die Stellung des Antriebs zurückgemeldet. Die Weichenzungen können, z.B. durch dazwischen eingeklemmte Schotterkörner, eine undefinierte Stellung einnehmen.

Meine Werkzeuge