Lichtschranken

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Seit den letzten beiden öffentlichen Gedanken, die ich zur Verkabelung einer Modellbahnanlage hatte, sind schon wieder mehr als 9 Monate vergangen. Getan hat sich in der Zeit auf meiner Seite wenig, aber die ersten Holzrahmen für den Bahnhof D nehmen langsam Gestalt an. Bei dem ganzen Reisen dieses Jahr bin ich nicht dazu gekommen, mal eine Testanlage aufzubauen, um rumprobieren zu können, aber irgendwie packt’s mich heute, was daran zu tun. Naja, da Sonntag ist, kann ich nicht losgehen und Materialien kaufen, daher bleibt es mal wieder theoretisch.

Was mich besonders umtreibt momentan ist die Ausstattung von Lichtschranken. Besonders die Frage, was mit sehr kurzen Zügen (etwa Lokzüge oder kurze Triebwagen) passieren soll: Wenn ich das Auslösen einer Lichtschranke als Gleisbesetztmeldung benutze, aufgrund derer der Strom abgeschaltet wird, was mache ich dann, wenn der Bremsweg des Zuges länger als er selbst ist? Er würde die Lichtschranke damit wieder verlassen und das Gleis als frei gelten.

Wenn man sich meine eigene Beschreibung des Blocksystems durchliest, stellt man fest, dass diese Fragestellung während des Betriebs irrelevant ist. Die Problematik ergibt sich beim Einschalten der Anlage, wenn das System nicht weiß, welches Gleis welchen Zustand hat. Muss man jedes Gleis einzeln per Hand auf „Frei“ schalten? Das wäre eventuell eine Möglichkeit, aber ich bin mir noch nicht ganz sicher, ob das sinnvoll ist. Also gehe ich davon aus, dass ich etwas an den Lichtschranken ändern muss.

Meine Idee ist, dass diese nicht unbedingt senkrecht zu den Gleisen stehen müssen, sondern in recht spitzem Winkel zur Gleisachse sein können. So kann man die Länge des zu überprüfenden Bereichs stark verlängern. Zusätzliche Spiegel würden helfen. Sollten Spiegel aber verschmutzt werden, wäre das Arbeit, sie wieder zu säubern, aber zwischendurch „denkt“ das System, dass das Gleis belegt wäre, was wenigstens die Sicherheit aufrechterhalten würde.

Eine weitere Frage, für die ich mal basteln müsste, ist, inwiefern sich Lichtschranken in parallelen Gleisen gegenseitig beeinflussen könnten. Lichtschranken senkrecht zur Gleisachse sind zwar davon nicht ausgeschlossen, dass der Sensor von der falschen Diode beleuchtet wird, aber hier könnte eine Abschirmung zwischen den Gleisen recht klein und lokal begrenzt ausgeführt werden. Schwieriger ist es, wenn eine Abschirmung, die aus Platzgründen wohl parallel zu den Gleisachsen gebaut werden muss, sehr groß sein muss, um eine Toleranz von wenigen Grad zu erreichen, denn so würde es schwierig werden, per Hand in die Anlage einzugreifen, was natürlich besonders im Schattenbahnhof möglich sein sollte.

So, nun habe ich mal wieder laut über Modellbahn nachgedacht; ich muss wirklich mal basteln, glaube ich. Verdammte Sonntage.

Logik in Blöcken

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Im Einrichtungs-Bereich der nicht-sichtbaren Strecke wird ein Blocksystem eingebaut. Wieviele Blöcke das sein werden, steht noch nicht fest, aber das mindeste sind die Blöcke B1.T und B1.H, der Schattenbahnhof S und ein Block in C (siehe Skizze). Ich gehe davon aus, dass ich n+1 Blöcke vor dem Schattenbahnhof (B1.T, B1.H und B2 bis Bn) habe, sowie m Blöcke hinter dem Schattenbahnhof (C1 bis Cm). Um Wendezüge zu ermöglichen, muss der ganze Block abgeschaltet werden, und nicht nur ein kleiner Teil vor der Halteposition. Um Achszähler zu vermeiden, werde ich davon ausgehen, dass die Züge nicht abreißen.

In jedem Block gibt es vier logische Punkte: Den Anfang A, den „Frei“-Punkt F, den Stop-Punkt S und den End-Punkt E. Punkt A im Block i ist identisch mit Punkt E im Block i+1. Der Abstand von A und F im gleichen Block muss größer oder gleich der längsten zulässigen Zuglänge sein, und der Abstand von S und E muss größer des längsten möglichen Bremsweg sein. Ich bin mir nicht sicher, ob es Sinn machen könnte, zu erlauben, dass Punkt S vor Punkt F kommt. An Punkten F und S stelle ich mir als Kontakte Lichtschranken vor.

Zur Namenskonvention: Anfang: Der physikalische Beginn des Blockes, Frei: Ab hier ist der letzte Block frei, Stop: Ab hier muss die Spannung abgeschaltet werden, falls der nächste Block nicht frei ist, Ende: das Ende des Blockes.

Ein Block kann vier verschiedene logische Zustände haben:

F
Frei: Kein Zug im Block oder Zug zwischen A und F. i-1 ist A.
E
Einfahrt: Zug zwischen F und S. i-1 ist nicht A.
W
Warten: Zug zwischen S und E, Ausfahrt nicht erlaubt. i+1 ist nicht F.
A
Ausfahrt: Zug zwischen S und E, fährt nach i+1 aus. i+1 ist F.

Damit ergeben sich folgende mögliche Kombinationen aus Auslösen der Schalter S und logischem Zustand des Blockes i+1 Z:

Zustand Lichtschranke Resultat
F F i-1:F; Einfahrt. i:E
F S Darf nicht passieren!
E F Einfahrt.
E S Halteposition erreicht: Wenn i+1:F, dann i:A, sonst i:W
W F Zug steht und ragt nach hinten (ok)
W S Zug steht und ragt nach hinten (ok)
A F Ausfahrt (ok)
A S Ausfahrt (ok)

Es werden also zwei Zustände von außen geändert (A und F), und zwei intern (E, W). Die Ausfahrt vom Schattenbahnhof nach C1 ist prinzipiell identisch zur Fahrt von den Blöcken B1 nach B2, nur, dass die Ausfahrt von S nicht automatisch getriggert werden soll. Die Einfahrt in den Schattenbahnhof hat als Besonderheit nur, dass das „Frei“-Signal auf kompliziertere Weise erzeugt werden muss und mit den Weichen übereinstimmt.

Modellbahn-Steuerung

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Ich will eine Modellbahnanlage verkabeln. Ja, nur verkabeln, bauen tut jemand anders. Aber ich will dazu die Technik machen. Das generelle schematische Layout ist in der ersten Grafik zu sehen: Ein Bahnhof mit drei eingleisige Ausfahrten, eine davon (Å) ist vorerst unwichtig. Die beiden anderen (L,K) führen, nach einer Überwerfung, in einen Schattenbahnhof (S).

Meine Anforderungen an die Schaltung sind leider so, dass ich im Internet keine Beispiele finde:

  • Alle Gleichstromfahrzeuge müssen fahren dürfen, und zwar ohne Anpassungen. Insbesondere will ich keine Magnete, Strichcodes oder sonstige Dinge einbauen müssen.
  • Damit verbunden muss jedes beliebige Fahrzeug den Zuganfang und den Zugschluss bilden können.
  • Ebenfalls damit verbunden: Das Triebfahrzeug beziehungsweise das stromziehende Fahrzeug darf nicht vorne sein müssen — Wendezüge müssen möglich sein.
  • Die Schaltung sollte mit nicht-programmierbarer Elektronik gebaut werden.

Ich habe noch keine Ahnung, wie die Schaltung am Ende aussieht, aber ich habe einen Idee, wie der genaue Anforderungskatalog aussehen könnte. Wenn ich im Laufe der Zeit tolle Ideen bekomme, werde ich sie hier weiterführen. Zunächst wird es wohl um die Blocksteuerung gehen. (Wer so ’ne Schaltung kennt, kann mir auch gerne Tipps geben.)