Gleisdreieck-Automatik

Das Gleisdreieck ist eine preisgünstige Möglichkeit, Lokomotiven zu wenden. Wenn es nur in eine Richtung befahren werden soll, können Rückfallweichen verwendet werden. Mein Gleisdreieck ist jedoch so in den Gleisplan eingebunden, dass es in beide Richtungen befahrbar sein muss.

Während zwei Weichen digital gesteuert werden, habe ich für die dritte eine kleine Automatik gebaut. Über Schaltgleise und ein Relais wird der Weichenantrieb betätigt. Ich muss nun nicht mehr eingreifen.

Gleisdreiecke beim C-Gleis

Die kompaktesten Gleisdreiecke sind drehsymmetrisch. So können sie beliebig skaliert werden. Die gebogenen Gleise können gegen jeden beliebigen anderen Radius ausgetauscht werden, solange die Winkel stimmen und die Symmetrie bewahrt wird.

Drehsymmetrische Gleisdreiecke mit schlanken und normalen Weichen

Kleiner ginge es noch unter Verwendung der Dreiwegweiche, aber deren gerader Strang würde dann mitten ins Dreieck hineinragen, was nicht überzeugend wirkt.

Gleisdreieck mit Dreiwegweichen

Dieses Gleisdreieck habe ich verwendet, als der Platz nach oben durch eine Wand begrenzt war. Im Inneren des R3-Bogens fand die erste Gleiswendel ihren Platz.
 

Gleisdreieck. Oben die Wand, im linken Bogen ist Platz für eine R1-Wendel

Nun nutze ich diese Variante, die längs zum Bahnhof liegt und Platz für einen Lokschuppen im Inneren (nicht eingezeichnet) bietet. Mir ist kein derartiges Vorbild bekannt, aber es ergibt einen sehr kompakten Gleisplan.

Gleisdreieck zur Verwendung in einem Bahnhof.

Weitere Gleisdreiecke findet man zum Beispiel bei Uwe Jung, im Wintrack-Forum und im Stummiforum.

Schaltgleise

Jedes Schaltgleis besteht aus einer Schleiferwippe und zwei Kontakten, die normalerweise offen sind. Geschlossen werden sie durch passierende Fahrzeuge mit Mittelschleifer. Sie unterscheiden sich in dreierlei Hinsicht von Kontaktgleisen:

• Sie werden nur von Fahrzeugen mit Mittelschleifer ausgelöst.
• Sie sind beim C-Gleis potentialfrei. Man muss nicht gegen Masse schalten.
• Welcher von beiden Kontakten geschlossen wird, ist von der Fahrtrichtung abhängig.

Bei der Gleisdreieck-Automatik mache ich von der Potentialfreiheit Gebrauch.

Das Schaltlgeis 24194 von unten. Der braune Draht muss für die
Gleisdreieck-Automatik verlängert und aus dem Gleis herausgeführt werden.

Auf der Unterseite des Kontaktgleises sehen wir zwei Anschlüsse. Geschlossen wird der Kontakt, der in der Richtung liegt, aus der die Lokomotive kommt. Der braune Draht ist ab Werk mit Masse verbunden. Für die Automatik muss er abgezogen und verlängert werden.

Ablauf

Die Weichen, die zur Ein- und Ausfahrt dienen, werden wie üblich gestellt. Die Automatik ist allein für die dritte Weiche zuständig, hinter der das Stumpfgleis liegt. Für sie wurden drei Schaltgleise vorgesehen.

Lage der Schaltgleise für die Automatik

Die Lokomotive betätigt bei der Einfahrt eines der Schaltlgleise S1 und S2. Dabei geschehen zwei Dinge: Erstens wird ein bistabiles Relais betätigt, das als Gedächtnis der Schaltung dient. Es "merkt" sich, aus welcher Richtung die Lok kam. Zweitens wird die Weiche so gestellt dass sie nicht aufgefahren werden muss, wenn die Lok sie erreicht.

Die Gleisdreieck-Automatik in Aktion

Sobald die Lokomotive das Stumpfgleis mit dem Schaltgleis S0 erreicht, wird die Weiche ein zweites Mal gestellt. Die Lokomotive kann nun das Gleisdreieck auf dem Weg verlassen, auf dem sie nicht gekommen ist.

Schaltung

Außer dem bistabilen Relais sind noch ein Gleichrichter, vier Einzeldioden und bei Bedarf ein Vorwiderstand für das Relais nötig.

Schaltplan der Gleisdreieck-Automatik.

Die Frequenz der Gleisspannung ist zu hoch, als dass man damit die Weichen zuverlässig stellen könnte. Also muss sie gleichgerichtet werden. Das bedeutet aber auch, dass die Schaltgleise nicht mehr mit Masse verbunden sein dürfen. Sie würden sonst nur eine Halbwelle schalten.

Die Dioden D3 und D4 verhindern, dass bei Betätigung von S0 auch die Relaisspulen bestromt werden. D1 und D2 sind Freilaufdioden. Der Wert von R ist vom verwendeten Relais abhängig. Man rechnet in Anhängigkeit von der Relais-Nennspannung URel, seinem Spulenwiderstand RSp und der Anlagen-Betriebsspannung UB  folgendermaßen:

R = RSp * (UB - USp)/USp

Wer analog fährt oder seine Zentrale nicht mit dem Stromverbrauch des Weichenantriebs belasten will, kann den Gleichrichter auch an einen separaten Trafo anschließen. Somit lässt sich die ganze Schaltung galvanisch vom Rest der Anlage trennen.

Übertragbarkeit auf andere Systeme

Ich habe die Schaltung beim C-Gleis ausprobiert, doch prinzipiell ließe sie sich auch auf K- und M-Gleis übertragen. Das Prinzip der Schaltgleise ist identisch. Allerdings haben die Antriebe beim M-Gleis und bei einigen älteren K-Gleisen keine Endabschaltung. Man muss also aufpassen, dass man die Antriebe nicht versehentlich dauerhaft mit Strom versorgt.

Für die Übetragung auf das Zweileitersystem müsste man erstmal festlegen, welche Art der Fahrzeugerkennung man nutzen will: Stromfühler, Reedkontakte, Lichtschranken etc. Hier gibt es keine für alle Situationen passende Lösung.

Ausblick

Derzeit arbeite ich an einer verkleinerten Variante der Automatik, die anstelle eines Weichendecoders eingesetzt werden kann. Da das Relais sehr sperrig ist, denke ich auch über den Einsatz integrierter Schaltungen nach.

Klar ist allerdings, dass der Verdrahtungsaufwand vermindert werden soll. Die Schaltgleise S1 und S2 werden in der neuen Variante wieder gegen Masse schalten können. S0 wird durch ein Kontaktgleis ersetzt. Weil bei einem Kontaktgleis nicht auf die Position des Schleifers geachtet werden muss, kann das Stumpfgleis verkürzt werden.

Update vom 15.05.15: Die SMD-Variante ist in Erprobung. Hier geht's zum Artikel: SMD-Gleisdreieckautomatik