Signalhalt mit Bremsgenerator und Lichtschranken
Ich übernehme ausdrücklich keine Haftung für Schäden, die durch Umbauten an Fahrzeugen,
mechanischen, elektrischen oder elektronischen Geräten entstehen können !
mechanischen, elektrischen oder elektronischen Geräten entstehen können !
Aufgabe:
Ein digital gesteuerter Zug soll vor einem roten Signal automatisch abbremsen und zum Stillstand kommen, ohne dass die Stromzufuhr unterbrochen werden muss und ohne auf Beleuchtung und Soundfunktionen verzichten zu müssen. In Gegenrichtung soll ein Zug das Signal ungehindert passieren dürfen.
Um meine Loks und Züge automatisch abzubremsen und anzuhalten, habe ich mir einen passenden Roco-Bremsgenerator (10779) angeschafft. Dieser Bremsgenerator sendet in einem vorher elektrisch zu unterbrechenden Gleisabschnitt ein „Anhalten“-Kommando an alle sich darin befindlichen Lok-Decoder. Voraussetzung für ein möglichst detailgetreues Abbremsen und Anhalten ist eine vorherige Programmierung der Lok-Decoder über die CV 4 = Bremsverzögerung. Alle weiteren Digitalfunktionen inkl. Sound bleiben unverändert erhalten - ggf. die Railcom-Rückmeldung an der Zentrale aktivieren, um Fehlfunktionen zu vermeiden. Außerdem verfügt der Bremsgenerator über einen eigenen Verstärker, der mit einem zur Verfügung stehenden Strom von 2,5 A durchaus auch mehrere Loks und Züge gleichzeitig abbremsen kann. Es können über den Datenbus auch mehrere Bremsgeneratoren miteinander kombiniert werden („Booster-In“ / „Booster-Out“).
Meine folgenden Lösungsvorschläge beziehen sich zunächst auf einen Blockabschnitt, der über eine mit Zeitverzögerung arbeitenden Lichtschranke einen Bremsvorgang bis hin zum Stillstand bei auf "Halt" stehenden Signal erwirkt, aber einen in Gegenrichtung fahrenden Zug ungehindert passieren lässt und weiter einem Gleisoval, dass komplett auf Bremsen und Anhalten umgeschaltet wird,wenn das Signal auf „Halt“ steht und ein Zug eine Lichtschranke passiert.
Neben zwei Unterbrechergleisen werden zusätzlich je nach Schaltungsversion eine oder zwei Lichtschranke(n) benötigt, die im Modellbahn- oder Elektronik-Handel erhältlich ist/sind. Es empfiehlt sich aber, eine Modellbahn-Lichtschranke zu verwenden, da sich Sender, Empfänger und Steuerung bereits in leicht zu montierenden und optisch auch akzeptablen Gehäusen befinden und nur noch verdrahtet werden müssen. Für meine nachfolgenden Lösungsvorschläge verwende ich u.a. Lichtschranken mit der Artikelnummer 5961 von Busch.
Ein digital gesteuerter Zug soll vor einem roten Signal automatisch abbremsen und zum Stillstand kommen, ohne dass die Stromzufuhr unterbrochen werden muss und ohne auf Beleuchtung und Soundfunktionen verzichten zu müssen. In Gegenrichtung soll ein Zug das Signal ungehindert passieren dürfen.
Um meine Loks und Züge automatisch abzubremsen und anzuhalten, habe ich mir einen passenden Roco-Bremsgenerator (10779) angeschafft. Dieser Bremsgenerator sendet in einem vorher elektrisch zu unterbrechenden Gleisabschnitt ein „Anhalten“-Kommando an alle sich darin befindlichen Lok-Decoder. Voraussetzung für ein möglichst detailgetreues Abbremsen und Anhalten ist eine vorherige Programmierung der Lok-Decoder über die CV 4 = Bremsverzögerung. Alle weiteren Digitalfunktionen inkl. Sound bleiben unverändert erhalten - ggf. die Railcom-Rückmeldung an der Zentrale aktivieren, um Fehlfunktionen zu vermeiden. Außerdem verfügt der Bremsgenerator über einen eigenen Verstärker, der mit einem zur Verfügung stehenden Strom von 2,5 A durchaus auch mehrere Loks und Züge gleichzeitig abbremsen kann. Es können über den Datenbus auch mehrere Bremsgeneratoren miteinander kombiniert werden („Booster-In“ / „Booster-Out“).
Meine folgenden Lösungsvorschläge beziehen sich zunächst auf einen Blockabschnitt, der über eine mit Zeitverzögerung arbeitenden Lichtschranke einen Bremsvorgang bis hin zum Stillstand bei auf "Halt" stehenden Signal erwirkt, aber einen in Gegenrichtung fahrenden Zug ungehindert passieren lässt und weiter einem Gleisoval, dass komplett auf Bremsen und Anhalten umgeschaltet wird,wenn das Signal auf „Halt“ steht und ein Zug eine Lichtschranke passiert.
Neben zwei Unterbrechergleisen werden zusätzlich je nach Schaltungsversion eine oder zwei Lichtschranke(n) benötigt, die im Modellbahn- oder Elektronik-Handel erhältlich ist/sind. Es empfiehlt sich aber, eine Modellbahn-Lichtschranke zu verwenden, da sich Sender, Empfänger und Steuerung bereits in leicht zu montierenden und optisch auch akzeptablen Gehäusen befinden und nur noch verdrahtet werden müssen. Für meine nachfolgenden Lösungsvorschläge verwende ich u.a. Lichtschranken mit der Artikelnummer 5961 von Busch.
Meine aktuell verwendete und getestete Steuerung:
Fertig aufgebaute und verkabelte Signalsteuerung
Funktionsweise:
Passiert eine Lok oder ein Zug in Fahrtrichtung rotes Signal (dicker Pfeil in Abbildung) die Lichtschranke 1, so befindet sich mindestens die Lok oder auch ein ganzer Zug vollständig im Bremsabschnitt und es erfolgt innerhalb diesem nun die Umschaltung von normalen Gleisstrom auf den Bremsgenerator-Strom. Die Lok bremst schließlich unter Berücksichtigung der programmierten Bremsverzögerung (Wert von CV4) bis zum Stillstand ab. Für den richtigen Abstand der Lichtschranke 1 vom ersten Unterbrechergleis ist die Länge der größten Lok oder des kleinsten Zuges inklusive stromabnehmenden Zugschlusswagen als Mindestmaß maßgeblich. Wichtig ist, dass die Lok oder ggf. der ganze Zug die Umschaltung auf Bremsgenerator erst auslöst, wenn Lok bzw. Zug vollständig im Bremsabschnitt sind, um Kurzschluss zwischen den beiden unterschiedlichen Gleisströmen an der Unterbrecher-Stelle zu vermeiden. Ich habe z.B. den Bremsabschnitt in meiner Zufahrt vom Schattenbahnhof auf die Hauptebene so lang gewählt, dass ein ganzer Zug hinein passt und dieser dann erst innerhalb von zwei Metern die Bremsung auslöst. Der Bremsabschnitt kann somit beliebig lang sein. Falls nicht genug Platz ist, gilt die Länge der größten Lok als Mindestabstand Unterbrecher-Stelle – Lichtschranke 1. Der Abstand der beiden Lichtschranken zum Signal sowie die Programmierung der CV 4 der Lok sind entscheidend für einen naturgetreuen Brems- und Anhaltevorgang. Hierfür können für jede Anlage individuell die richtigen Parameter durch Probieren ermittelt werden. Die Zeitverzögerung der Lichtschranke 1 kann zwei bis 25 Sekunden betragen, es hat auf die Einleitung des Bremsvorgangs keinen Einfluss, da das Relais 1 der Lichtschranke 1 in diesem Fall durch eine Selbsthaltung gehalten wird und erst bei Öffnen des Signals wieder zurückgestellt wird und wieder „normalen“ Fahrstrom auf den Bremsabschnitt gibt. Für die Durchfahrt bei offenem Signal oder in Gegenrichtung empfiehlt es sich, die Zeitverzögerung der Lichtschranke 1 auf 10 oder mehr Sekunden einzustellen, da sonst das zugehörige Relais 3 mit jeder durchfahrenden Achse klickt.
Passiert eine Lok oder ein Zug in Gegenrichtung das rote Signal, so wird kurz vorher Lichtschranke 2 ausgelöst und diese sorgt dafür, dass das Relais 1 der Lichtschranke 1 nicht aktiviert werden kann und somit keine Umschaltung auf Bremsgenerator erfolgen kann. Der Trick ist zusätzlich, dass der normal auslösende Ausgang der Lichtschranke 1 direkt Relais 3 ansteuert. Der Kontakt dieses Relais öffnet sich und sorgt für eine Selbsthaltung des Relais 2, was wiederum dafür sorgt, dass Lichtschranke 1 nicht Relais 1 ansteuern kann. Die Verzögerung der Lichtschranke 2 sollte ebenfalls 10 oder mehr Sekunden betragen, um auch hier sicherzustellen, dass das zugehörige Relais 2 nicht klickt und keine Fehlfunktion in Kombination mit Lichtschranke 1 auftritt. Hat der Zug auch Lichtschranke 1 komplett passiert, fällt Relais 3 ab und hebt die Selbsthaltung von Relais 2 auf. Relais 2 fällt ebenfalls wieder in den Ruhezustand zurück. Endzustand ist demzufolge wieder die Ausgangslage der Schaltung, so dass entweder erneut ein Zug in Gegenrichtung passieren oder ein Zug in Signalrichtung bei Signalstellung „Halt“ automatisch anhält.
Einziger Nachteil der Schaltung: Ein Zug in Gegenrichtung hat bei rotem Signal maximal ein Zeitfenster von 25 sec, um auch Lichtschranke 1 auszulösen (für die Selbsthaltung von Relais 2 von Lichtschranke 2) um die Durchfahrtzeit damit so zu verlängern, bis der letzte Wagen Lichtschranke 1 passiert hat. Würde ein Zug oder eine Lok Lichtschranke 2 passieren und danach anhalten ohne auch Lichtschranke 1 zu passieren, so würde nach Ablauf von maximal 25 sec der irgendwann wieder anfahrende Zug Lichtschranke 1 auslösen. In diesem Falle würde Lichtschranke 1 dies als Anfahrt in Signalrichtung bei rotem Signal interpretieren und eine Bremsung auslösen.
Die o.a. "Selbsthaltungen" ergeben sich daraus, dass die elektrischen Verbindungen der Empfängerdioden der Lichtschranken jeweils durch Relaiskontakte getrennt werden, die Lichtschranken-Schaltungen dies als "unterbrochen" interpretieren und die jeweiligen Relais solange geschaltet bleiben, bis die Unterbrechung durch Umschaltung des Relais (stromlos werden) oder Überbrückung (Relais 3) aufgehoben wird.
Passiert eine Lok oder ein Zug in Fahrtrichtung rotes Signal (dicker Pfeil in Abbildung) die Lichtschranke 1, so befindet sich mindestens die Lok oder auch ein ganzer Zug vollständig im Bremsabschnitt und es erfolgt innerhalb diesem nun die Umschaltung von normalen Gleisstrom auf den Bremsgenerator-Strom. Die Lok bremst schließlich unter Berücksichtigung der programmierten Bremsverzögerung (Wert von CV4) bis zum Stillstand ab. Für den richtigen Abstand der Lichtschranke 1 vom ersten Unterbrechergleis ist die Länge der größten Lok oder des kleinsten Zuges inklusive stromabnehmenden Zugschlusswagen als Mindestmaß maßgeblich. Wichtig ist, dass die Lok oder ggf. der ganze Zug die Umschaltung auf Bremsgenerator erst auslöst, wenn Lok bzw. Zug vollständig im Bremsabschnitt sind, um Kurzschluss zwischen den beiden unterschiedlichen Gleisströmen an der Unterbrecher-Stelle zu vermeiden. Ich habe z.B. den Bremsabschnitt in meiner Zufahrt vom Schattenbahnhof auf die Hauptebene so lang gewählt, dass ein ganzer Zug hinein passt und dieser dann erst innerhalb von zwei Metern die Bremsung auslöst. Der Bremsabschnitt kann somit beliebig lang sein. Falls nicht genug Platz ist, gilt die Länge der größten Lok als Mindestabstand Unterbrecher-Stelle – Lichtschranke 1. Der Abstand der beiden Lichtschranken zum Signal sowie die Programmierung der CV 4 der Lok sind entscheidend für einen naturgetreuen Brems- und Anhaltevorgang. Hierfür können für jede Anlage individuell die richtigen Parameter durch Probieren ermittelt werden. Die Zeitverzögerung der Lichtschranke 1 kann zwei bis 25 Sekunden betragen, es hat auf die Einleitung des Bremsvorgangs keinen Einfluss, da das Relais 1 der Lichtschranke 1 in diesem Fall durch eine Selbsthaltung gehalten wird und erst bei Öffnen des Signals wieder zurückgestellt wird und wieder „normalen“ Fahrstrom auf den Bremsabschnitt gibt. Für die Durchfahrt bei offenem Signal oder in Gegenrichtung empfiehlt es sich, die Zeitverzögerung der Lichtschranke 1 auf 10 oder mehr Sekunden einzustellen, da sonst das zugehörige Relais 3 mit jeder durchfahrenden Achse klickt.
Passiert eine Lok oder ein Zug in Gegenrichtung das rote Signal, so wird kurz vorher Lichtschranke 2 ausgelöst und diese sorgt dafür, dass das Relais 1 der Lichtschranke 1 nicht aktiviert werden kann und somit keine Umschaltung auf Bremsgenerator erfolgen kann. Der Trick ist zusätzlich, dass der normal auslösende Ausgang der Lichtschranke 1 direkt Relais 3 ansteuert. Der Kontakt dieses Relais öffnet sich und sorgt für eine Selbsthaltung des Relais 2, was wiederum dafür sorgt, dass Lichtschranke 1 nicht Relais 1 ansteuern kann. Die Verzögerung der Lichtschranke 2 sollte ebenfalls 10 oder mehr Sekunden betragen, um auch hier sicherzustellen, dass das zugehörige Relais 2 nicht klickt und keine Fehlfunktion in Kombination mit Lichtschranke 1 auftritt. Hat der Zug auch Lichtschranke 1 komplett passiert, fällt Relais 3 ab und hebt die Selbsthaltung von Relais 2 auf. Relais 2 fällt ebenfalls wieder in den Ruhezustand zurück. Endzustand ist demzufolge wieder die Ausgangslage der Schaltung, so dass entweder erneut ein Zug in Gegenrichtung passieren oder ein Zug in Signalrichtung bei Signalstellung „Halt“ automatisch anhält.
Einziger Nachteil der Schaltung: Ein Zug in Gegenrichtung hat bei rotem Signal maximal ein Zeitfenster von 25 sec, um auch Lichtschranke 1 auszulösen (für die Selbsthaltung von Relais 2 von Lichtschranke 2) um die Durchfahrtzeit damit so zu verlängern, bis der letzte Wagen Lichtschranke 1 passiert hat. Würde ein Zug oder eine Lok Lichtschranke 2 passieren und danach anhalten ohne auch Lichtschranke 1 zu passieren, so würde nach Ablauf von maximal 25 sec der irgendwann wieder anfahrende Zug Lichtschranke 1 auslösen. In diesem Falle würde Lichtschranke 1 dies als Anfahrt in Signalrichtung bei rotem Signal interpretieren und eine Bremsung auslösen.
Die o.a. "Selbsthaltungen" ergeben sich daraus, dass die elektrischen Verbindungen der Empfängerdioden der Lichtschranken jeweils durch Relaiskontakte getrennt werden, die Lichtschranken-Schaltungen dies als "unterbrochen" interpretieren und die jeweiligen Relais solange geschaltet bleiben, bis die Unterbrechung durch Umschaltung des Relais (stromlos werden) oder Überbrückung (Relais 3) aufgehoben wird.
Weitere Lösungsvorschläge für z.B. ein Gleisoval mit nur einem Zug:
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In der Ein-Zug-Version wird einfach im Falle des eingeleiteten Anhalte-Vorgangs die Stromversorgung des gesamten Gleises auf den Bremsgenerator umgeschaltet: Wird das Signal auf „Halt“ gestellt, versetzt der damit verbundene Schalter den Schaltausgang der Lichtschranke in Bereitschaft. Solange die Lichtschranke nicht unterbrochen wird, liegt auf dem Gleis nach wie vor der Strom aus dem Verstärker oder Booster an. Passiert ein Zug die Lichtschranke, so schaltet diese das Relais auf der Platine 1 in eine Selbsthaltung und damit gleichzeitig auch das Relais 2, das die Stromversorgung auf den Bremsgenerator umschaltet und den Abbrems- und Anhalte-Vorgang auslöst. Die Aufhebung der Selbsthaltung und damit das Zurückschalten auf die „normale“ Stromversorgung erfolgt erst wieder, wenn das Signal auf „Freie Fahrt“ gestellt wird.
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In der Ein-Zug-Version mit freier Fahrt in Gegenrichtung erfolgt die Bremsfunktion wie bei meiner obigen Ein-Zug-Schaltung, es kommt lediglich eine zweite Lichtschranke hinzu.
Wichtig ist folgendes: Die Lichtschranke 2, die für die Gegenrichtung vor der den Bremsvorgang auslösenden Lichtschranke 1 liegt, verhindert deren Auslösen, in dem sie deren Stromversorgung oder alternativ deren Schaltausgang unterbricht. Eine Zeitverzögerung ist hier sinnvoll, um zu gewährleisten, dass auch nach Passieren des letzten Waggons die Bremsung des Zuges über Lichtschranke 1 ausgeschlossen bleibt. Fährt ein Zug in Signal-Richtung, so schaltet Lichtschranke 1 die Lichtschranke 2 aus, damit diese den dann gewollten Bremsvorgang nicht abbricht. |
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