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Kurzschlußvermeidende Weichen



Das Kurzschlüsse im digitalen Betrieb deutlich störender als im analogen Betrieb sind, wurde bereits anderweitig erklärt. Aber warum treten überhaupt Kurzschlüsse bei Weichen auf?

Damit auch zweiachsige Loks problemlos schlanke Weichen befahren können ist es erforderlich, daß das Herzstück durchgängig elektrisch versorgt wird. Um sich einen zusätzlichen Schalter zu sparen, wird bei vielen käuflichen Weichen das Herzstück über die jeweils anliegende Weichenzunge mit Strom versorgt. Dieses ist aber nicht nur - insbesondere bei farblich behandelten Gleisen - unzuverlässig, sondern kann auch beim Befahren der Weiche zu Kurzschlüssen führen.

Kurzschlüsse durch Räder

Überall dort, wo das Rad durch einen schmalen Spalt läuft, dessen Kanten unterschiedliches Potential führen, besteht die Gefahr eines Kurzschlusses. Das betrifft sowohl den Bereich der abliegenden Weichenzunge als auch den Bereich des Herzstücks. Theoretisch kann man die Weiche so bauen, daß ein normgerechter Radsatz nicht mit der Innenseite eines Rades die abliegende Zunge oder andere Gleisstücke im Herzstückbereich berühren kann. Praktisch treten jedoch immer wieder Überschreitungen der Toleranzen auf. Außerdem muß man beachten, daß bei langen Zweiachsern die Räder nicht exakt radial stehen und daher mehr Platz benötigen.

Daher sollte man dafür sorgen, daß beide Seiten eines Spaltes immer das gleiche Potential haben:

  • Die Zungen sollten mit der entsprechenden Backenschiene elektrisch verbunden sein.
  • Das Herzstück sollte als Ganzes über einen Schaltkontakt am Weichenantrieb umgeschaltet werden.

Schaltungsbedingte Kurzschlüsse

Ja, auch das gibt es. Weil die oben angesprochene Versorgung von Zunge, Zwischenschiene und Herzstück nur über die anliegende Zunge zu unzuverlässig ist, wird oftmals noch ein Schaltkontakt vom Weichenantrieb zur Herzstückpolarisation herangezogen. Dieser schaltet aber nicht synchron mit der Lage der Zungen. Schalterstellung und Zungenlage stimmen für einen kurzen Augenblick nicht überein und es kommt zum Kurzschluß.

Man könnte den einen Schalter durch zwei Schalter ersetzen, die jeweils erst in der Endlage des Antriebs das Herzstück versorgen. Einfacher ist es aber, die Zungen von Herzstück zu trennen und fest mit der entsprechenden Backenschiene elektrisch zu verbinden. Dann kann mach auch wie oben angesprochen die Zungen elektrisch mit der zugehörigen Backenschiene verbinden.

Die kurzschlußvermeidende Weiche

Aus dem vorhergegangenen ergibt sich folgendes Bild:
Kurzschlußvermeidende Weiche (3K)
  • Die Zungen sind elektrisch fest mit der zugehörigen Backenschiene verbunden,
  • der unsichere Kontakt zwischen Backenschiene und Zunge ist überbrückt,
  • ein u.U. vorhandenes Gelenk zwischen Zunge und Zwischenschiene ist überbrückt,
  • das Herzstück wird als ganzes über einen Schalter versorgt.

Dabei spielt es dann keine Rolle mehr, wie synchron zur Zungenstellung der Schalter arbeitet.

Umbau von Industrieweichen

Peco Code 75

Auch wenn im Originalzustand das Herzstück über die Zungen versorgt wird, ist die Peco-Weiche schon weitestgehend auf den Umbau vorbereitet, von oben sieht man deutlich die Trennung der Schienen vor dem Herzstück (rote Kreise).

Peco-Weiche von oben (24K)

Um die Zungen vom Herzstück zu trennen, braucht man nur auf der Unterseite die beiden im Bild mit den roten Kreisen gekennzeichneten Brücken zu trennen. Alle Gleise des Herzstücks sind bereits miteinander verbunden und der gemeinsame Anschluß zum Rand der Schwellen herausgeführt (blauer Kreis).

Peco-Weiche von unten (24K)
Zungengelenk der Peco-Weiche (6K)

Zum Anschluß der Backen- und Zwischenschienen bietet sich die Stelle an, an der das Schwellenband ohnehin unterbrochen ist (blauer Pfeil). Und wo man schon beim Verdrahten der Weiche ist, sollte man auch die Zungen extra anschließen. Denn mit der Zeit kann der elektrische Kontakt an dem Gelenk nachlassen und man kommt bei eingebauter Weiche nicht mehr heran. Zum Anschuß lötet man das Kabel einfach an die umgefalzten Zungen der Weichenzunge direkt im Gelenk (grüner Pfeil in dem kleinen Bild).

Pilz Elite

Die Weichen von Pilz sehen mit den Federzungen und dem bis in Herzstück durchgehenden Schienen gut aus, die Zwischenschienen kommen sich aber im Herzstück so nahe, daß man nicht einfach so die Zungen samt Zwischenschiene mit der jeweiligen Backenschiene verbinden kann. Also müssen die Schienen kurz vor dem Herzstück getrennt werden. Im Bild ist die Stelle mit einer roten Linie gekennzeichnet. Liegt die Trennung zu dicht am Herzstück, wird das verbleibende Stück nicht mehr ausreichend gehalten. Liegt die Trennung zu weit zu den Zungen hin, können die Zwischenschienen die Kräfte von den Federzungen nicht mehr aufnehmen.

Pilz-Weiche von oben (24K)

Alle vier Gleise des Herzstücks sind zwar miteinander verbunden. Aber die im Bild der Unterseite deutlich erkennbaren Metallstreifen bewirken, daß die Weiche nicht eben auf dem Trassenbrett aufliegt. Auch haben sich schon mal die Punktschweißungen an der Schiene gelöst. Also sollten sie entfernt und das Herzstück neu verdrahtet werden.

Pilz-Weiche von unten (24K)
 

Roco Line

Die Roco-Weichen sind vom elektrischen Grundprinzip her praktisch ohne Umbau einsetzbar. Das Herzstück ist an den im Bild durch rote Pfeile gekennzeichneten Stellen auf beiden Seiten von den anschließenden Schienen getrennt. Es muß nur noch über einen Schalter versorgt werden.

Roco-Weiche von oben (28K)

Auf der Unterseite erkennt man, daß für die Polarisation des Herzstücks Anschlüsse an das Herzstück und die beiden Backenschienen an den Rand der Schwellen geführt sind. Dort befinden sich kleine Buchsenkontakte - im Bild blau eingerahmt, in die man direkt Drähte stecken kann. Natürlich kann man die weiterführenden Leitungen auch dort direkt anlöten.

Roco-Weiche von unten (20K)

Mit den grünen Rahmen sind die Verbinden zwischen den äußeren Schienen und den vom Herzstück wegführenden Schienen zu erkennen. Hier muß man also nicht wie bei den anderen Weichen noch eine Trennstelle vorsehen.

Als leider notwendige Nacharbeit bleibt damit, die Zungen und Zwischenschienen mit den Backenschienen zu verbinden. Die Zungen sind zwar über ein dünnes Metallplättchen im Gelenkbereich angeschlossen, aber zuverlässig ist diese Verbindung ebensowenig wie die der anliegenden Zunge. Auch die Zwischenschiene ist über das Metallplättchen angeschlossen, aber es kann leicht Schotterkleber zwischen Schiene und Plättchen kriechen, so daß auch dieser Kontakt unsicher ist und eine Lötbrücke erfordert.

Nachtrag: Daß auf den Bildern eine 15° Weiche und nicht eine schlankere 10° Weiche zu sehen ist, ist nur durch die gewählte Bildbreite bedingt.

Weitere Schaltungsmöglichkeiten

Pilz-Weiche ohne zusätzliche Trennungen

Wer bei der Pilz-Weiche die Schienen nicht trennen mag, kann das durch einen höheren Schaltungsaufwand umgehen. Dabei wird nur die für den eingestellten Fahrweg benötigte Zunge und Zwischenschiene elektrisch versorgt.
Schaltungsvariante für Pilz Weichen (4K)
Zu einem Kurzschluß kann es dann nur kommen, wenn gleichzeitig ein Rad die abliegende Zunge mit der Backenschiene verbindet und ein Rad im Herzstück die beiden Zwischenschienen verbindet. Dieses Risiko ist sehr gering. Trotzdem ist dieses nicht der empfohlene Weg.
Zweite Schaltungsvariante für Pilz Weichen (5K)
Daneben gibt es noch eine Schaltungsvariante, bei der statt der zwei einzelnen Schließer ein weiterer Umschaltkontakt verwendet wird. Damit Kurzschlüsse beim Umschalten sicher vermieden werden, müssen die beiden Kontakte gleichzeitig umschalten. Dann ist der Umschaltzeipunkt relativ zur Zungen- bewegung egal. Ansonsten gilt das gleiche wie bei der ersten Variante.

Weichenschutzabschnitte

Natürlich können bei allen bisherigen Schaltungen noch Kurzschlüsse beim Auffahren der Weiche auftreten. Um dieses zu vermeiden kann man Schutzabschnitte jenseits vom Herzstück vorsehen, die nur versorgt werden, wenn die Weiche für diesen Zweig richtig steht. Bei der zweiten Variante der Schaltung für Pilz Weichen kann man den zweiten Umschaltkontakt mitbenutzen.
Weiche mit Schutzabschnitten (5K)
Dabei ergibt sich aber das Problem, wie lang der entsprechende Abschnitt sein soll. Ist er zu kurz, kann eine Lok den Abschnitt komplett überbrücken. Reicht er aber über das Grenzzeichen der Weiche hinaus, kann eine dicht am Grenzzeichen stehende Rangierlok unvermutet ohne Strom dastehen. Damit ergibt sich, daß diese Schutzabschnitte in Bahnhöfen nur selten verwirklicht werden können. Bei Abzweigen auf freier Strecke lassen sich i.allg. diese Schutzabschnitte problemlos einbauen und können so einen zusätzlichen Flankenschutz bieten.


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