Der Modellbahn und der automatische Betrieb hier: Die Einrichtung einer Pendelzugstrecke -


Die automatisierte Modelleisenbahn

-- Die Einrichtung einer Pendelstrecke --




Einführung in das Thema

Unter einer Pendelzugstrecke wird das Hin-und Herfahren eines Zuges zwischen zwei festen Punkten bezeichnet. Eine Pendelstrecke ist somit eine gute Lösung, um in einem Teilbereich einer digitalen oder analogen Anlage einen automatisch ablaufenden Dauerzugbetrieb einzurichten.

Die typische Pendelstrecken sind in der realität Nebenstrecken, Museumsbahnen oder Bergbahnen, die von der Hauptgleisstrecke abzweigen.

Bei der Modellbahn kann jede Schienentrasse zur Pendelstrecke hergerichtet werden. Sinnvoll ist allerdings, dass die Pendelzugstrecke in einem eigenen gesonderten Schienenstrang verkehr, der nicht von anderen Zügen mitbenutzt wird.

In der einfachsten Form besteht eine Pendelstrecke aus drei Abschnitten: den beiden Endhaltestellen, sowie der freien Strecke, die weder Unterwegshalte noch Kreuzungsgleise aufweist. Daher haben wir nur einen Zug, der diese Pendelstrecke befährt.

Für die Steuerung des Automatikbetriebs auf der Pendelstrecke gibt es für analoge und digitale Anlagen verschiedene Lösungen. Wir wollen uns beide Lösungen ansehen, sowohl die anlaloge Pendelzugsteuerung mit Zweileiter- und Dreileiter-Gleisen, sowie die analoge Variante, ebenfalls mit Zweileiter- und Dreileiter-Gleisen.




Pendelzugstrecke auf einer Modellbahnnanlage
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Pendelzugstrecke auf einer Modellbahnnanlage
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Der analoge Pendelzugbetrieb

Im Gegensatz zum digitalen Pendelzugbetrieb ist der Aufwand beim analogen Pendelzugbetrieb etwas höher. Wenn wir nicht auf Fertigmodule wie von Viessmann, Tams etc zurückgreifen wollen, müssen wir uns kur noch mit den sog. Kontaktgebern auseinander setzen. Kontaktgeber sind elektrische Bauteile, die Schaltimpulse abgeben. Damit kann dann z.B. ein Relais gesteuert werden um eine Umpolung der Schienen herbeizuführen. Nachfolgend sind die gebräuchlichsten Schaltelemente dargestellt, mit denen analoge Pendelzugsteuerungen selbst gebaut werden können:

Reed-Kontakt: Bei den Reed-Kontakten handelt es sich um ein kleines Röhrchen, indem sich zwei dünne Kontakte befinden (siehe auch unsere Informationen zu den Reedkontakten). Dieses Röhrchen wird in die Gleismitte eingebaut. Wenn nun ein Magnet unter einem Wagen oder Lok montiert ist und diese Lok/Wagen über den Reedkontakt fährt werden die beiden Kontakte durch das Magnetfeld miteinander verbunden. Damit entsteht ein geschlossenes Stromnetz, das einen Stromimpuls z.B. an ein Relais senden kann. Reedkontakte gibt es in jedem Elektronikhandel.

Schaltgleise: Bei Schaltgleisen wird der Kontakt (auch auf Masse) über eine Schaltwippe in der Mitte des Gleises durch den Schleifer ausgelöst. Deshalb werden Schaltgleise meistens im Dreileitersystem verwendet. Deshalb hat Märklin auch Schaltgleise in seinem Angebot. Der Kontakt ist richtungsabhängig. Jedes Schaltgleis hat zwei Ausgänge. Durch Wagen oder Loks mit Mittelschleifer wird ein Schaltgleis ausgelöst.

Kontaktgleise: Kontaktgleise haben einen isolierten Gleisabschnitt. Der Ausgang wird auf Masse geschaltet wird, sobald irgendein Fahrzeug auf dem Kontaktabschnitt steht. Ein Kontaktgleis funktioniert also wie ein Schalter, der durch die Räder der Loks und Wagen betätigt wird. Im Zweileitersystem sind Schaltgleise nicht sinnvoll, da hier im Gegensatz zum Märklin Dreileitersystem die beiden Schienen mit Plus und Minus belegt werden, während im Dreileitersystem der Mittelleiter der stromführende Leiter ist und die beiden Schienen den Nullleiter darstellen. Der Einsatzzweck ist natürlich nicht nur auf Pendelzugstrecken reduziert. Kontaktgleise können auch für Blockschaltungen, Bahnübergangsschaltungen u.s.w. eingesetzt werden.

Strom-Sensoren: Bei diesen Systemen werden durch stromführende Räder isolierte Gleisabschnitte kurzfristig mit einem Strom versorgt. Dadurch kann ein Schaltvorgang ausgelöst werden. Stromsensoren beinhalten alle Rückmeldemodule.

Lichtschranken:Bei Lichtschranken werden durch ein optisches Signal, das von einem Sender ausgestrahlt wird von einem Empfänger empfangen. Fährt nun ein Zug durch eine Lichtschranke wird das Signal unterbrochen und ein Schaltvorgang ausgelöst.

Ferner werden, zu einem selbst erstellten Pendelzugbetrieb, in der Regel noch Dioden benötigt. Eine Diode lässt den Strom nur in einer Richtung fließen. Damit kann z.B. Wechselstrom in einen Gleichstrom umgewandelt werden


Schaltelemente
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Der Pendelzugbetrieb im analogen Zweileitersystem

Zur analogen Zweileiterpendelzugsteuerung ist die Selbsterstellung einer Pendelstrecke nicht allzu schwer. Wir müssen uns nicht unbedingt ein Fertigmodul kaufen um eine Pendelstrecke aufzubauen. Allerdings, wenn ein Fertigmodul verwendet wird, sind die Möglichkeiten um ein Vielfaches höher. Natürlich kann auch mit dem Eigenbau einen hohen Komfort erreicht werden. Aber der elektronische Aufwand wird dann immer höher. Wir sehen uns deshalb eine einfache Pendelzugsteuerung im analogen Zweileitersystem an. Was brauchen wir. Wir benötigen Trennstellen im Gleis. Dazu können wir entweder die Trennstelle im Gleis selbst herstellen, oder wir verwenden sog. Kontaktgleise. Als nächstes benötigen wir noch ein Schaltrelais, um die Umpolung des Stromes auf den Schienen vorzunehmen. Als Drittes benötigen wir noch einen Melder, der uns sagt, wann der Zug am Endpunkt angelangt und wieder in die andere Richtung fahren muss. Diese Melder sind eigentlich nur Schalter, die einen Stromstoß an das Relais senden, damit dieses die Umpolung vornimmt. Wir nehmen in unserem Fall Reedkontakte. Unsere Schaltung ist natürlich sehr einfach, da der Zug lediglich hin-und herpendelt - ohne Aufenthalt und mit einer abrupten Abbremsung. Am Unterboden des Zuges ist noch ein kleiner Magnet anzubringen, damit der Schaltvorgang ausgelöst werden kann, wenn der Zug über den Reedkontakt fährt. Aus der nachfolgenden Schaltung könnt ihr ersehen, dass es nicht schwierig ist eine einfache analoge Pendelzugstrecke einzurichten. Wir werden im zweiten Beispiel dann noch eine Bremstrecke einbauen. Das nachfolgende Bild zeigt die eine einfache Pendelzugsteuerung.

analoge Zweileiterpendelzugsteuerung     analoge Zweileiterpendelzugsteuerung
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Realistischer geht es mit einer Pendelzugsteuerung im Handel. Wir nehmen nun eine im Handel befindliche Pendelzugsteuerung her, um uns über das Schaltbild klar zu werden. Als Beispiel haben wir uns die Viessmann Pendelzugsteuerung für analoge Anlagen heraus gesucht. Wir hätten auch eine Tams, LGB oder Uhlenbrock Steuerung nehmen können. Vom Prinzip her gibt es da keine gravierenden Unterschiede. Die Viessmann Pendelzusteuerung hat als Features eine Fahrtstreckengeschwindigkeit, zwei Bremsabschnitte und eine Haltezeiteinstellung. Ferner kann noch eine Signalsteuerung eingebaut werden.

Wie bereits gesagt muss die Pendelstrecke physikalisch vom übrigen Gleisstromnetz getrennt sein. Da ganze sieht dann so aus:

analoge Zweileiterpendelzugsteuerung
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Es gibt natürlich mit diesem Modul noch mehrere Schaltmöglichkeiten. Aber für unsere Erkärungen der Pendelzugsteuerung reicht dieses Beispiel aus.







Der Pendelzugbetrieb im analogen Dreileitersystem
Die Einrichtung einer analogen Pendelzugsteuerung im Dreileiterwechselstrombetrieb - ohne Verwendung von Fertigmodulen - ist etwas für versierte Elektroniker. Der Aufwand für den "normalen" Modellbahner dürfte hier doch zu hoch sein. Der Grund liegt in der Wechselstrom Dreileitertechnik. Analoge Märklin Loks besitzen einen mechanischen Umschalter. Dieser Umschalter reagiert bei einem erhöhten Stromstoß (kurzzeitig bis zu 24 Volt). Wenn wir nun eine Pendelzugsteuerung selbst bauen, müssten wir diesen Umschalter bei jeder Umkehrung des Zuges in Gang setzten. Dies bedeutet einen erheblichen Aufwand. Deshalb ist es besser man verwendet hier entweder Bausätze oder Fertigmodule. Wir wollen uns deshalb im Dreileitersystem nicht mit der Selbstherstellung von analogen Pendelzugsystemen beschäftigen. Dies würde hier den Rahmen sprengen.

Stattdessen greifen wir beim analogen Dreileiter-Pendelzugbetrieb auf Fertigmodule zurück. Wir nehmen hier nun als Pendelzugmodul das Tams-Modul PZS-3. Die Schaltung steuert den Pendelzugbetrieb zwischen zwei Endpunkten - es müssen keine Bahnhöfe sein -. Das Modul ist für analoge Wechselstrombahnen (Dreileitersystem) ausgelegt. Am zweiten Endpunkt kann auch eine Weiche angeschlossen werden. Damit ist es möglich, zwei Züge abwechselnd auf der Pendelstrecke verkehren zulassen. Das ist natürlich prima. Zwischen den beiden Endpunkten kann in beiden Fahrtrichtungen jeweils ein zusätzlicher Haltepunkt eingefügt werden.

Der Pendelzugbetrieb erfolgt automatisch. Das Abbremsen der Züge vor den Endpunkten und den beiden Haltepunkten wird eingeleitet, sobald ein Gleisbesetztmelder, der im Baustein integriert ist, die Einfahrt eines Zuges in den betreffenden Streckenabschnitt meldet. Der weitere Ablauf (Bremsen, Halten und Anfahren) ist zeitgesteuert. Das Modul kann entweder als Fertigmodul oder als Bausatz gekauft werden. Wir haben eine Schaltung für den einfachsten Fall - zwei Endpunkte ohne Zwischenaufenthalt - gewählt, da wir lediglich hier die grundsätzliche Funktionsweise darstellen wollen. Das Modul kann, wie auch andere Pendelzusteuerungen, wesentlich mehr.

analoge Dreileiterpendelzugsteuerung
Blockgestaltung
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Pendelzugbetrieb auf der digitalen Modellbahn

Der Einsatz eines externen Steuermoduls ist im Gegensatz zu analogen Anlagen auf digitalen Anlagen nicht möglich. Es würden sonst widersprüchliche Befehle in Hinblick auf Fahrtrichtung und Geschwindigkeit von der Digitalzentrale und der Pendelzugsteuerung gesendet werden. Zur Realisierung eines Pendelzugbetriebes in digitalen Anlagen gibt es deshalb folgende Lösungen:
    - Physikalisches Abtrennen der Pendelstrecke von der Digitalsteuerung und Ansteuerung mit einer Pendelzugsteuerung für analoge Anlagen. Dies kann durchaus sinnvoll sein, wenn noch analoge Triebfahrzeuge vorhanden sind, die hierfür eingesetzt werden können.
    . - Einsatz eines Lokdecoders mit Pendelautomatik
    . - Konfiguration einer Pendelautomatik in der Digitalzentrale (wenn die Zentrale das ermöglicht) in Kombination mit digitalen Rückmeldern (z.B. s88) an der Pendelstrecke.
    . - Einsatz einer PC-Steuerung, die die Steuerung der Pendelstrecke übernimmt.
Das Digitalsystem bietet für die Einrichtung eines Pendelzugbetriebes aber erhebliche Vorteile. Zum einen ist der Verkabelungsaufwand auf der Modellbahn gegenüber einer analogen Schaltung sehr gering. Zum anderen sind die Möglichkeiten des Betriebes unbeschränkt. So kann mit einfachen Mitteln eine Pendelzugsteuerung eingerichtet werden, die eine Bremsverzögerung einen zeitgesteuerten Halt, mehrer Pendelzüge und die entsprechende Schaltung der Signale ohne großen Mitteleinsatz erlaubt.

Wenn also ein Modellbahner über eine Pendelzugsteuerung nachdenkt, sollte er sich vergewissern, ob nicht seine Digitalzentrale bereits eine Pendelzusteuerung beinhaltet.

Wir haben im Netz recherchiert und uns über die Einrichtung von Pendelzugstrecken bei den bekanntesten Herstellern von Digitalzentralen informiert. Dabei herausgekommen ist nachfolgende Tabelle:


Hersteller-Nr. Hersteller Name der Zentrale Pendelstrecke
65100UhlenbrockIntellibox 2Pendelzugsteuerung - ja
60500UhlenbrockIntellibox 1Pendelzugsteuerung über Lissy
60657MärklinMobile Station Pendelzugsteuerung - nein
60212MärklinZentral Station 1 Pendelzugsteuerung - ja
60215MärklinZentral Station 2 Pendelzugsteuerung - ja
60226MärklinZentral Station 3 Pendelzugsteuerung - ja
66955TrixMobile Station Pendelzugsteuerung - nein
55040PikoPiko SmartControlPendelzugsteuerung - nein
10820Roco/FleischmannZ21Pendelzugsteuerung - über Bussystem
5320ViessmannCommander2Pendelzugsteuerung - ja
01127TamsHandyControl2Pendelzugsteuerung - mit s88 Rückmelder
....ESUECos50000Pendelzugsteuerung - ja


Wenn eine Digitalzentrale nun keine direkte Pendelzugsteuerung zulässt, so kann aber dennoch mit den meisten Zentralen - über Rückmeldemodule - eine Pendelstrecke eingerichtet werden. Wir brauchen aber noch ein paar Utensilien und zwar Rückmelder und in unserem Fall noch Reedkontakte. Anstatt Reedkontakten können auch Schaltgleise, Lichtschranken etc. verwendet werden. Wir haben uns aber hier für Reedkontakte entschieden, da diese sehr günstig im Handel zu bekommen sind..

Zu den Rückmeldern sind noch ein paar Worte zu verlieren:

Die am häufigsten und auch hier zu empfehlende Rückmelder ist der s88-Rückmelder. Er hat sich bewährt und ist erschwinglich. Die meisten handelsüblichen Melder weisen 16 Eingänge auf. Dem Bedarf entsprechend können mehrere Rückmelder aneinandergereiht werden. Die maximale Anzahl von Rückmeldern an einem Bus hängt davon ab, wieviele die Digitalzentrale oder das PC-Interface verwalten können. Märklin hat 31 Module als Obergrenze festgelegt. Daran halten sich auch die meisten Hersteller.

Als Verbindung zwischen den Rückmelder und der Digitalzentrale ist der S88-Bus. Standard waren längere Zeit 6-polige Flachbandkabel. Mit der Einführung des s88-N wird aber immer mehr das abgeschirmte Patchkabel mit RJ 45 Anschlüssen als Buskabel verwendet.

Bei Einrichtung einer digitalen Pendelzugstrecke ist deshalb darauf zu achten, dass die Digitalzentrale eine s88-Schnittstelle besitzt. Die Aufgabe der Zentrale ist, die Rückmeldungen zu sammeln, auszuwerten und entsprechende Anweisungen zu geben.

Wie bereits gesagt, haben die meisten s88-Rückmelder 16 Eingänge zum Einlesen von Massekontakten. Hier passiert nichts anderes als dass festgestellt wird, ob der Eingang mit Masse verbunden ist oder nicht (also kein Stromfluss oder Stromfluss). Wichtig ist aber folgendes. Damit beim Schließen des Eingangs eine Masseverbindung entsteht, muss der s88-Rückmelder mit der gleichen Masseleitung verbunden werden, wie die Schaltung, die den Massekontakt herstellt.

Auf Dreileiteranlagen, die z.B. über Booster mit durchgehender Masse versorgt werden, wird die Masseverbindung zwischen s88-Rückmelder und den übrigen Komponenten über die Masseleitung im s88-Buskabel hergestellt. Bei unabsichtlich verbundenen Masseverbindungen können Masseschleifen (sogenannte Brummschleifen) auftreten, die nicht nur das s88-Rückmeldesystem negativ beeinflussen, sondern alle Komponenten des Systems. S88-Rückmelder mit galvanischer Trennung können zwar Abhilfe bei Masseschleifen schaffen, allerdings nur im s88-Bus.

In 2-Leiter-Anlagen oder in Digitalanlagen, deren Booster galvanisch getrennt sind, muss der s88-Rückmelder über einen speziellen Masseausgang mit einer gesonderten Masseleitung verbunden werden. Auch hier können Masseschleifen ungeahnte Effekte haben, weshalb alle Masseanschlüsse konsequent zu einem Punkt geführt werden sollten. Für viele 3-Leiter-Fahrer ist es zunächst ungewohnt, dass sie nach dem Umstieg auf die Märklin Central Station oder die ESU Ecos ihre s88-Rückmelder an eine gesonderte Masseleitung anschließen müssen. Hintergrund ist, dass die in diesen Zentralen integrierten Komponenten galvanisch getrennt sind und damit keine durchgehende Masse mehr im System vorhanden ist.






Pendelzugbetrieb im digitalen Zweileitersystem

Nun in die Praxis und hier zum digitalen Zweileitersystem. Wie bereits gesagt können wir keine Pendelzugsteuerungsmodule einsetzen, da hier ein Konflikt mit den Steuer- und Empfangssignalen der Digitalzentrale entstehen würden. Wie gehen wir aber dann vor? Was wir auf jeden Fall benötigen ist ein S88 Rückmelder und eine Digitalzentrale mit s88 Bus. Es gibt natürlich auch andere s88 Rückmeldemodule. Das bekannteste ist dies von Märklin. Mit diesem beschäftigen wir uns aber dann nachfolgenend wenn es um das Dreileitersystem geht. Nun sehen wir uns das S88-1 näher an. Der S88-1 ist kompatibel zu allen Komponenten, die mit dem von der Firma Märklin entwickelten s88-Bus arbeiten. Er kann16 Massekontakte einlesen. Die Informationen werden über den s88-Bus an das vorgeschaltete Rückmeldemodul bzw. an das angeschlossene Digitalgerät (Interface, Memory oder Digitalzentrale) übertragen. Der S88-1 besitzt RJ-45-Anschlüsse.

digitale Zweileiter Pendelzugsteuerung
Pendelzugbetrieb im digitalen Zweileitersystem
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Pendelzugbetrieb im digitalen Dreileitersystem

Im digitalen Dreileitersystem gibt es natürlich auch Möglichkeiten eine Pendelzugsteuerung einzurichten. Mit den Central-Stations von Märklin kann mit Rückmeldern unkompliziert eine Pendelstrecke eingerichtet werden. Wer keine Central-Station besitzt muss sich anders behelfen. Im Handel gibt es viele S88 Rückmeldemodule, sodass hier sicherlich kein Problem vorhanden ist sich einen kostengünstigen Rückmelder zu beschaffen. Wir nehmen wieder einen Tams und zwar den S88-1. Wie gesagt es kann auch von LDT oder von Märklin selbst ein Rücknmelder beschaft werden. Das Schaltungsprinzip ist immer gleich. Wir haben euch die Schaltung im nachfolgenden Bild dargestellt und wir denken sie ist selbsterklärend..

digitale Zweileiter Pendelzugsteuerung
Systemskizze für eine Pendelzugsteuerung im digitalen Dreileitersystem.
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Als nächstes sehen wir uns noch eine Pendelstrecke unter Verwendung der Central-Station 2 von Märklin an. Nun ist es leider nicht so, dass hier nur die Central-Station benötigt wird. Es müssen noch zusätzliche Komponenten angeschafft werden und zwar ein Rückmeldemodul L88 (60883) und zwei Kontaktgleise. Das L88 Rückmeldemodul kann auch für die Central-Station 3 verwendet werden. Die Kontaktgleise kann man aber auch selbst herstellen. Sie sind an den beiden Enden der Pendelstrecke anzuordnen. Die Länge der Kontaktstrecke muss etwas mehr als der Anhalteweg des gewünschten Modells entsprechen, das man auf der Strecke pendeln lassen möchte. Für das Rückmeldemodul L88 ist eine eigene Stromversorgung sicherzustellen. Um den Pendelzug zum Laufen zu bringen, muss natürlich die Central-Station entsprechend programmiert werden. Die geschieht über den Konfigurationsbereich der Central-Station. Weitere Infos erhaltet ihr über die Anleitung. Dies würde jetzt hier zu weit führen.

In der Central-Station 2 (60213, 60214, 60215) sind nun folgende Funktionen für die Pendelzugsteuerung eingebaut:
    - Für das pendelnde Fahrzeug wird eine Geschwindigkeit eingestellt.
    - Der Zug fährt mit dieser Geschwindigkeit los.
    - Sobald einer der beiden Kontakte am Ende einer Pendelstrecke erreicht wird, gibt die Central-Station 2 den Befehl zum Anhalten des Zuges.
    - Die Central-Station 2 schaltet die Fahrrichtung des Zuges um.
    - Die eingestellte Haltezeit in der Central-Stzation 2 läuft nun.
    - Nach Ablauf der Haltezeit fährt der Zug in die andere Richtung zurück.
    - Am anderen Kontaktende erfolgt die gleiche Prozedur wieder von vorne


Wichtig ist nun folgendes:
    - Auf der Pendelstrecke darf sich keine Weiche befinden.
    - Es kann nur ein Zug pendeln
    - Für die beiden Kontaktstrecken werden 2 freie Eingänge am Rückmeldemodul L88 benötigt. Welchen man dafür auswählt ist egal.
    - Sinnvoll ist für die Pendelstrecke im Layout der Central-Sttaion 2 für jede Kontaktstrecke auch eine Gleisbesetztanzeige einzurichten, damit kann überprüft werden, ob die Kontaktgeber korrekt an die Central-Station 2 melden.


digitale Zweileiter Pendelzugsteuerung
Systemskizze für eine Pendelzugsteuerung mit der Central-Station 2 von Märklin
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Ein Hinweis muss noch sein. Die Skizzen sind alle ohne Gewähr. Solltet ihr Fehler entdecken, bitten wir um Mitteilung, Danke


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