Gleisumschaltung zwischen Zentralen

• Funktionsweise
• Einbau ins Arrangement
• Hardware
• Software

• Einbau in das Gehäuse
• Status der gebauten Einheiten

Damit der Zug von dem Bereich einer Zentrale in den der anderen wechseln kann, wird ein entsprechender Gleisabschnitt einfach unter dem fahrenden Zug umgeschaltet. Davon merkt man genauso wenig, wie bei dem Wechsel von einem Boosterbezirk in einen anderen. Zumindest solange, wie die neue Zentrale keine deutlich anderen Informationen sendet, wofür bei der manuellen Umschaltung das Umstecken des Handreglers und bei der automatischen Umschaltung das LocoNet-Gateways verantwortlich ist.

Bild 1: Testeinsatz der Umschaltung auf dem Treffen in Braunlage.
Bei diesem Test war noch das LocoNet angeschlossen.

Die automatische Umschaltung muss erkennen, wenn sich ein Zug einem der beiden Übergänge zwischen dem Umschaltabschnitt und den fest von einer Zentrale gesteuerten Bereichen nähert, um den Umschaltabschnitt für diese Trennstelle passend zu schalten. Damit sowohl Züge, die von außen in den Umschaltbereich fahren wollen, als auch Züge, die den Umschaltbereich verlassen wollen, erkannt werden können, wird sowohl innerhalb als auch außerhalb ein Sensor benötigt.

Natürlich kann die Umschaltung nicht beide Übergänge gleichzeitig passend schalten. Daher muss der Betrieb so gestaltet werden, dass sich immer nur ein Zug im Bereich der Umschaltung und seiner Sensoren befindet. Meistens ist das der Bereich einer Strecke zwischen den Rangierhalttafeln (Ra10), die damit auch eine technische Bedeutung erhalten. Beim freien Fahren zwischen den Fahrplänen dürfen also auch nicht einfach zwei Züge auf Sicht hintereinander her fahren

Als Sensoren kommen induktive Stromfühler zum Einsatz. Diese bieten eine galvanische Trennung zwischen Gleisspannung und der Umschaltung sowie einen nicht messbaren Spannungsabfall. Um keine speziellen Einrichtungen in den Modulen zu erfordern, werden die Stromfühler einfach in die Verbindung zwischen den Modulen eingeschleift, womit ein ganzes Modul zum Sensorabschnitt wird. Dabei ist es egal, in welche der beiden Leitungen der Sensor eingeschleift wird, so dass bei Übergängen, bei denen sich die Schienen einseitig berühren, der Sensor einfach auf der anderen Seite eingeschleift werden kann.

Bild 2: Fahrstromabschnitte bei der Zentralenumschaltung.

Im Bild 2 sind die verschiedenen Abschnitte dargestellt. Abschnitte "A" und "B" werden immer von der linken Zentrale versorgt, die Abschnitte "C", "D" und "E" werden zwischen den Zentralen umgeschaltet und die Abschnitte "F" und "G" werden immer von der rechten Zentrale versorgt. Wird über einen der beiden Sensoren "S" auf der linken Seite eine Lok oder ein Steuerwagen in den Abschnitten "B" und / oder "C" erkannt, schaltet die Umschaltung den Abschnitt "C" bis "E" der linken Zentrale zu. Entsprechend wird auf die rechte Zentrale geschaltet, wenn durch die rechten Sensoren ein Fahrzeug mit Stromverbraucher in Abschnitt "E" und / oder "F" erkannt wird.

Damit ein Zug mit Stromabnahme auch am Ende nicht gleichzeitig eine Anforderung für beide Übergänge auslöst, sollte der längste Zug zwischen die inneren Sensormodule passen, d.h. der Abschnitt "D" sollte mindestens so lang wie der längste Zug sein. Dazu kommen auf jeder Seite noch zwei Sensormodule ("B" & "C" und "E" & "F"), jeweils eins für innen und außen. Diese sollten lang genug sein, dass eine Lok bzw. ein Steuerwagen vollständig auf das Modul passt, um sicher erkannt zu werden. Die praktische Erfahrung zeigt aber, dass auch Fahrzeuge erkannt werden, die nur mit einem Teil der stromabnehmenden Achsen im Abschnitt stehen.

Damit errechnet sich die gesamte Länge als maximale Zuglänge plus vier Module. Dazu ist erforderlich, dass an den Übergängen die Gleise getrennt werden können, also keine feste Verbindung besteht und sich die Schienen nicht berühren. Bei den Übergängen zu den Sensormodulen ist wie geschrieben nur das Auftrennen einer Seite erforderlich. Sind innerhalb der Module geeignete Trennstellen eingebaut, so können bei ausreichender Länge (mindestens maximale Loklänge) beider Abschnitte diese wie Module verwendbar.

Die Umschaltung ist aber so programmiert, dass auch ein Zug mit Überlänge verkraftet wird, solange er zwischen die Trennstellen der Umschaltung passt: Werden gleichzeitig Anforderungen für beide Übergänge erkannt, wird ein Warnsummer aktiviert. Solange eines der äußeren Sensormodule belegt ist, wird bzw. bleibt die Strecke auf diese Seite geschaltet. Sind dann zu einem Zeitpunkt nur die beiden inneren Sensormodule belegt, wird genau ein Mal umgeschaltet. Das passt nur dann, wenn nur ein Zug auf der Stecke ist und dieser den Abschnitt ohne Richtungsänderung durchfährt. Bei mehr als einem Zug ist ohnehin keine sinnvolle Schaltung möglich – neben den Problemen der betrieblichen Sicherheit auf der Strecke.

Bei dem Test in Cloppenburg hat sich auch ergeben, dass es bei den Güterzügen keinerlei Probleme gibt, wenn der Zug so lang wie der innere Umschaltbereich "D" plus dem kürzeren der beiden inneren Sensormodule "C" und "E" ist. Dieses haben wir in Alsfeld an einer Stelle ausgenutzt, da die Länge der Strecke sonst nicht gereicht hätte und es zu betrieblichen Einschränkungen gekommen wäre.

Bei zweigleisigen Strecken ist es erforderlich, für jede der beiden Strecken eine eigenständige Umschaltung einzubauen. Schließlich werden die beiden Gleise selten so synchron benutz, dass man sie gemeinsam umschalten könnte.

Ursprünglich war vorgesehen, dass die Umschaltung für das Gleis auch gleich den Handregler von einem LocoNet zu anderen umschaltet. Aber aus den entsprechenden Gründen für das LocoNet-Gateway, wird von dieser Variante keinen Gebrauch gemacht. Aber als der Bau der LocoNet-Gateways beschlossen wurde, waren die Umschaltkästen schon fertig und daher ist diese Umschaltung sowohl in der Hardware als auch in der Software vorhanden.

Bei dieser einfachen Umschaltung muss aber der Regler nicht nur mit allen Anschlüssen von einem zum anderen Netz umgeschaltet werden, sondern auch für eine kurze Zeit Spannungslos sein, damit er sich wieder neu anmeldet. Daher gibt es für diese Umschaltung zwei Relais. Auch hat der damit erforderlich zeitliche Ablauf die Entscheidung für den Einsatz eines Mikro-Controllers gefördert. Damit kann man aber die Umschaltung etwas intelligenter machen, als einfach nur ein Relais direkt von den Sensoren anzusteuern.

Wenn man die veraltete Umschaltung des LocoNets nicht braucht kann man einige Bauteile weglassen, insbesondere die Relais K2 und K3. Wenn man die LocoNet-Buchsen weglässt spart man sich zwar Arbeit bei der Gehäusebearbeitung, aber hat ein Problem die LEDs in der richtigen Position einzulöten.

Grundsätzlich werden die LEDs D1 und D2, die Lampenhalter L1 und L2 sowie der Schalter S1 nicht bestückt. Diese dienten nur zu Testzwecken und sind bei meinen Umschaltungen auch nur in dem ersten Muster bestückt. Es fehlen auch die entsprechenden Bohrungen im Gehäusedeckel.

Die Software ist eigentlich so trivial, dass es keines großen Projektes bedarf. Als Einstieg in die AVR-Programmierung habe ich das einfach in Assembler geschrieben. Das Hex-File ist für den Betrieb mit dem internen 1 MHz Oszillator übersetzt.