Steuerung & Verkabelung

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Fahrstromversorgung

Die Problemstellung im Außenbereich ergibt sich daraus, dass die elektrische Verbindung der Gleisabschnitte durch die Schienenverbinder (im Englischen „fishplates“ genannt) auf längere Dauer unzuverlässig wird — und zwar nicht durch Rost sondern durch das, was sie im Englischen „debris“ nennen und was man im Österreichischen als „Grind“ bezeichnen könnte (in kürrektem Amtsdeutsch so etwas wie „belagsförmige Verunreinigung“).

Um dieses Problem zu überwinden gibt’s zwei erprobte Lösungen: Eine parallel zu den Gleisen verlegte Versorgungsleitung, von der kurze Einspeisungen zu den Gleisabschnitten abzweigen können, und die direkte Verbindung der Schienen der Gleisabschnitte durch kurze Drahtstücke (also die direkte Ergänzung der elektrischen Verbindungen parallel zu den Schienenverbindern).

Versorgungsleitung (auch „Ringleitung“ genannt)

Eine Methode, die Stromversorgung aller Streckenabschnitte sicherzustellen, besteht in einer neben der Strecke verlaufenden, durchgehenden Stromleitung, von der Drähte zu den zu versorgenden Gleisabschnitten abzweigen können. Wird diese Methode gewählt, dann wird es zweckmäßig sein, schon bei der Planung die Verlegungs- und Anschlussmöglichkeiten für diese Stromleitung mitzubedenken.

Für den Außeneinsatz eignen sich grundsätzlich Kupferkabel mit ausreichendem Querschnitt: Bei Digitalbetrieb 2,5 mm² (üblich) bis maximal 4 mm² (mehr bringt bei Digitalstrom keinen Vorteil, ist aber teurer). Bei Analogbetrieb gilt hingegen: je mehr umso besser. Grundsätzlich können die Kabel direkt in oder neben das Gleisbett gelegt und mittels Ballast kaschiert werden. Für einen gewissen mechanischen Schutz können die Kabel eventuell auch in Kabelbündel-/Spiralschläuchen verlegt werden. Nicht zu empfehlen dürften geschlossene Kabelkanäle sein, aus denen unweigerlich eindringendes Wasser nicht abfließen kann.

Über eine Isolierung dieser bloßen Stromkabel machen sich die Leute auf den britischen Inseln keine Sorgen: Oft liegen die Kabel offen neben der Trasse und auch sämtliche Lötstellen liegen blank. Logisch: Schließlich liegen ja auch die Schienen blank in der Landschaft. Physikalisch ist ja witziger Weise auch nicht das Wasser als solches elektrisch leitend sondern es wird erst leitend durch darin gelöste Stoffe, durch die die für die Strom-Leitung erforderlichen Ionen zur Verfügung gestellt werden. Regenwasser ist — verglichen mit Grundwasser/Leitungswasser — relativ rein, mt sehr geringer Ionen-Konzentration, und leitet daher nur so wenig Strom, dass es zu keinem für die angeschlossenen Geräte relevanten (also „bemerkten“) Kurzschluss kommt. Es kann aber je nach Untergrund zu einer Anreicherung des Regenwassers mit Ionen durch Auflösung von z.B. im Erdboden enthaltenen Salzen kommen. Dem sollte also durch ausreichende Abflussmöglichkeiten (Drainagen) und einen nicht „nährstoffreichen“ Untergrund des Gleisbettes entgegengewirkt werden.

Während eines Regens wird ohnehin selten das Bedürfnis nach Betrieb im Garten aufkommen. Ein Betrieb bei mäßiger Schneelage wird aber von den meisten passionierten H0-Gartenbahner*innen durchaus ab und zu durchgeführt. Im kristallinen Zustand verursacht das Wasser erst recht keine Kurzschlüsse. Aus dem selben Grund wirkt aber ein Eisfilm auf den Schienenköpfen isolierend.

Hier die für die britischen Inseln typische, recht unkomplizierte Verlegungsmethode des fabelhaften Mick:

Streckenabschnittsüberbrückung

Dabei wird keine durchgehende „Versorgungsleitung“ verlegt, sondern an den Übergängen (auch durch eine Dehnungsfuge) getrennter Streckenabschnitte werden die Gleisenden mittels Drähten elektrisch verbunden. Theoretisch wäre damit eine einzige Fahrstrom-Einspeisung (vorzugsweise im „indoor“-Teil der Anlage) ausreichend. Alles, was außer den Fahrzeugen auf den Gleisen sonst noch Strom benötigt, muss unabhängig davon verkabelt werden (während bei einer durchgehenden Versorgungsleitung der Strom zumindest für nahe an der Strecke befindliche Verbraucher ebenfalls von dieser abgezweigt werden kann).

Auch für die elektrische Verbindung der Schienenenden gibt es einige praktische Variationen. Ein gewisses Maß an Lötarbeit ist allerdings mit allen verbunden:

Chris’ Vorgangsweise

Aus diesem Forumsbeitrag:

Durch Schotterung und eventuelle farbliche Behandlung werden diese freiliegenden Drähte schon weniger sichtbar. Bei Bedarf oder Bedürfnis können sie ja durch passende Ausstattungsteile (Abdeckungen) zusätzlich versteckt werden.

Die Firma Hapo-Bahn bietet zur Abdeckung von SRK (Schutzgas-Rohr-Kontakten) diese aparten Teile an, die sich vielleicht (ev. auch verlängert und/oder verformt) ebenfalls zur Abdeckung der Lötstellen und Drähte hier verwenden lassen:

Steuerung

Digitalsteuerung funktioniert im Freien grundsätzlich nicht schlechter als in Innenräumen. Es werden je nach Streckenlänge und Anzahl der gleichzeitig fahrenden Lokomotiven und sonstigen Verbraucher an den Gleisen mehrere Booster vorzusehen sein. Diese werden im indoor-Teil besser untergebracht sein als außen — woraus sich mehrfache Versorgungsleitungen („Ringleitungen“) zu den Gleisen ergeben, für die ausreichende Verlegungsmöglichkeiten („Kanäle“) mit ausreichend dimensionierten Kabeln (2,5 - 4 mm²) notwendig sein werden.

Besetztmeldung

Bei 2-Leiter Gleichstrom-Systemen kommen grundsätzlich folgende Gleisbesetztmeldungen in Betracht, die — an sich schon mit ihren jeweiligen Schwächen ausgestattet — im Freien noch mit gewissen zusätzlichen Problemen verbunden sind:

• Infrarot-Sensoren: Diese sind im direkten Sonnenlicht nicht zuverlässig, da sie durch dieses gestört bzw. fälschlich ausgelöst werden können. Außerdem reagieren sie nicht nur auf Schienenfahrzeuge sondern auf alles, was die Lichtschranken passiert — also auch auf Tiere, Blätter usw. und dürften daher für die freie Natur die am wenigsten geeignete Sensorik darstellen.
• Reedkontakte (oder Hallsensoren): Diese arbeiten auch im Freien zuverlässig, erfordern aber die Ausstattung der Fahrzeuge mit Magneten zur Auslösung der Sensorik. Da in freier Natur vorkommende Tiere oder Pflanzen nicht mit Magneten ausgestattet sind und auch mit Ionen angereichertes Wasser nicht magnetisch ist kommt es durch Kreuchen und Fleuchen nicht zu Fehlerkennungen. Bei dieser Art der Sensorik müssen die Signale von den Sensoren zuerst zu einem Rückmeldemodul geleitet werden, das sie dann an die Zentrale weitergibt.
• Stromverbrauchserkennung: Dies ist bei 2-Leiter-Gleisen die einzige praktikable Möglichkeit, die tatsächliche Belegung von Gleisabschnitten festzustellen — auch im Fall der Entkupplung und des „Liegenbleibens“ eines Teils des Zuges auf dem überwachten Gleisabschnitt. Erforderlich ist für die Erkennung von Fahrzeugen, die an sich keinen Strom verbrauchen, Verbraucher in Form von Widerständen an den Achsen anzubringen. Im Außenbereich kann bei feuchtem Wetter das Problem der Fehlerkennung entstehen, weil durch die Feuchtigkeit ebenfalls ein gewisser, minimaler „Verbrauch“ an den Gleisen entsteht. Auch eine das Gleis überquerende Schnecke könnte als „Verbraucherin“ zu einer Gleisbelegtmeldung führen, was ja aber gar nicht falsch wäre und sogar dem Schutz der Schnecke dienen würde. Um Fehlerkennungen zu vermeiden kann nur die Empfindlichkeit der Sensoren (und die Stärke der Widerstände an den „an sich nicht-stromverbrauchenden“ Fahrzeugen) angepasst werden. Wird diese Art der Belegtmeldung gewählt dann erhöht sich der Stromverbrauch dementsprechend, was wiederum bei der Fahrstromversorgung (Anzahl der Booster und Einspeisungen) berücksichtigt werden muss. Bei dieser Art der Sensorik sind die Sensoren bereits die Rückmeldemodule (bzw. umgekehrt).

• Die Reedkontakte (oder Hallsensoren) müssen naturgemäß im oder am Gleis liegen und es muss ein Draht zu einem Rückmeldemodul verlegt werden. Dessen Länge ist unkritisch.
• Bei der Stromverbrauchserkennung muss ein Gleisabschnitt an einer Schiene von den benachbarten Abschnitten elektrisch getrennt (isoliert) und dieser Schienenabschnitt über das Rückmeldemodul mit Fahrspannung versorgt werden. Auch dabei ist die Länge der Drähte, also der Abstand der Rückmeldemodule von den Gleiskontakten, unkritisch. Das Rückmeldemodul stellt fest, ob in einem Abschnitt Strom verbraucht wird und sendet zutreffendenfalls ein Meldesignal an die Zentrale.

Die Rückmeldemodule sollten möglichst trocken und geschützt untergebracht werden: Das kann etwa in einem gut abgedichteten Kunststoffbehälter sein, der seinerseits in einem passenden (Bahn-) Gebäude untergebracht wird.

Größeres Augenmerk muss auf die Kabel des Rückmeldebusses gelegt werden — also die Kabel, mit denen die Rückmeldemodule mit der Zentrale verbunden werden. Dabei kommt es vor allem darauf an, Störungen der Signale zu vermeiden: Solche Störungen können insbesondere durch stromführende Leitungen entstehen. Es wird daher günstig sein, Stromversorgung und Rückmeldung nicht im selben Kabelstrang bzw. -kanal zu verlegen.

Es gibt, abhängig von der eingesetzten Zentrale, mehrere Bussysteme bzw. Protokolle — am weitesten verbreitet dürften sein:

• s88: Dabei müssen die Rückmeldemodule in Reihe geschaltet werden. Verzweigungen sind nicht vorgesehen und auch das Einfügen weiterer Module zwischen die bereits vorhandenen ist problematisch.
• LocoNet: Dabei ist jede „Architektur“ mit Ausnahme einer ringförmigen möglich. Auch nachträgliche Änderungen sind bei diesem Bussystem grundsätzlich unproblematisch. Außerdem fungiert das LocoNet nicht nur als Rückmeldebus, sondern es können insbesondere auch Booster und Handregler angeschlossen werden.

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