Weichenisolierung beim Vorbild und bei Märklin-C-Weichen


Folgende Suchbegriffe sollen zu diesen Artikel führen:
Eisenbahn, Vorbild, Modell, Gleis-Isolierung, Weichen-Isolierung, Spurwechsel,
3-Leiter, Märklin, C-Gleis, C-Weichen, Bauanleitung, Besetztmeldung, Rückmeldung, Trennen


Autor:
Ueli Morf
Bim Hasel 8
CH - 3052 Zollikofen


Inhalt:
  • Die Gleisisolierung im Vorbild
  • Die Weichenisolierung im Vorbild
  • Die Gleisisolierung auf der 3-Leiter-Modell-Bahn
  • Elektrisches Schema für die Isolierung eines Spurwechsels im Modell  
  • Bauanleitung für die Isolierung eines Weichenpaares mit Märklin-C-Gleis 

Benutzungs-
hinweise:
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Die Gleisisolierung im Vorbild

Die Gleisisolierung im Vorbild muss Fail-Safe sein, was bedeutet, dass bei einer Störung (Schienenbruch, Kabelbruch oder Stromausfall) das Gleis als besetzt gemeldet wird. Dies heisst, dass das Relais bei besetztem Gleis abgefallen sein muss. Die nachfolgende Schaltung zeigt, wie dies gemacht wird. Die Schaltung ist niederohmig, weil sich der Stromkreis über grössere Distanzen erstreckt. Niederohmigkeit bedeutet aber auch, dass relativ viel Energie verbraucht wird und der Relaisraum gekühlt werden muss.
Bei der Gleisisolierung sind die beiden Schienen eines Gleises voreinander elektrisch isoliert. Die eine Schiene dient dem Traktions-Strom als Rückleiter und ist an Erde gelegt. Die andere Schiene dient der Besetztmeldung.

IsolierVorbild  

Der Strom fliesst von der Batterie im Stellwerk über einen Widerstand auf das erste Ende der isolierten Schiene. An andern Ende der isolierten Schiene (Ende2) wird der Strom abgegriffen und in einem Kabel zum Stellwerk zurück geführt. Der Strom fliesst über das Relais und zurück auf die Masse-Schiene am Ende2. Der Strom fliesst weiter über die Masse-Schiene zum Ende1, wo er abgegriffen und zum Minus-Pol der Batterie fliesst. Der Stromkreis ist geschlossen, das Relais zieht auf und meldet "Gleis frei".
Sobald eine Achse auf dem Gleis ist, werden die beiden Schienen kurzgeschlossen, der Strom fliesst durch die Achse statt durch das Relais, es bekommt keinen Strom mehr und fällt ab. Die Meldung lautet "Gleis besetzt".
Bei einen Spannungsausfall, bei einem Kabelbruch oder bei einen Masseschluss fällt das Relais ebenfalls ab, das heisst "Gleis besetzt". Eine Störung wirkt sich also auf die sichere Seite aus.

Damit die beiden Schienen eines Gleises voneinander isoliert sind, müssen Holzschwellen verwendet werden oder zwischen Schiene und Stahlschwelle ist eine Isolierschicht einzubauen.
Zwei aneinander stossende Isolierabschnitte müssen durch Isolierstösse getrennt werden. Dies wird so realisiert, dass die Schiene zerschnitten wird, im sich ergebenden Spalt wird eine isolierende Scheibe eingefügt (Schienen dehnen sich bei Temperaturerhöhung aus!) und die beiden jetzt getrennten Schienen werden mit isolierenden Laschen zusammengeschraubt.
Isolierstösse sind eigentlich unerwünscht, denn sie stellen eine Qualitätseinbusse für die Reisenden und Anwohner dar und sie kosten im Unterhalt erheblich (bis Fr 5000.-- im Jahr). Deshalb werden bei der SBB nach und nach alle isolierten Hauptgleise umgebaut auf Achszähler. Das ergibt zwar höhere Investitionskosten, aber der Unterhalt verringert sich massiv.

Bei Weichen kreuzen sich die Masseschiene und die isolierte Schiene. Damit nicht eine dauernde Belegung entsteht, müssen in einem Strang die Potentiale beider Schienen zwischen Zungen und Herzstück vertauscht werden. Dies geschieht mittels eines doppelten Isolierstosses, der nach Möglichkeit in dem Strang angeordnet wird, der weniger häufig befahren wird. Dies ist meist der ablenkende Strang. Der Anschluss erfolgt gemäss nachfolgendem Schema.

WeichVorbild  


Die beiden isolierenden Schienenstösse im Innern einer Weiche zeigt  Bild 1.
 







Die Gleisisolierung mit Märklin-C-Weichen

Diese Beschreibung bezieht sich ausschliesslich auf 3-Leiter-Gleise.

Beim Modell muss die Gleisisolierung nicht Fail-Safe sein. Deshalb genügt die folgende, einfachere Schaltung:

IsolierModell  

Sobald eine leitende Achse auf dem Schienenstück ist, fliesst der Strom und das Relais zieht auf (Meldung "besetzt"). Die Achse hat die Funktion eines Schalters.
Der Kondensator dient dazu, die beim Fahren entstehenden, ganz kurzen Unterbrüche der Stromführung über die rollenden Achsen zu überbrücken und einen kontinuierlichen Stromfluss durch das Relais zu gewährleisten. Der kleine Widerstand dient der Strombegrenzung beim Aufladen des Kondensators. Die Werte des Kondensators und des Widerstandes hängen vom verwendeten Relais ab und können durch Versuche einfach bestimmt werden.  
Wie Märklin-C-Gleise hergerichtet werden, ist auf andern Homepages eingehend beschreiben, z.B.  hier.

Hier soll eine etwas kompliziertere Konfiguration beschrieben werden, die häufig vorkommt: der Spurwechsel, d.h. eine Weichenverbindung zwischen zwei parallelen Gleisen. Bild 2  zeigt eine solche Anordnung. Die Schienen sind bei den weissen Pfeilen unterbrochen, in der Foto ist dies nur knapp zu erkennen.

Im Folgenden wird erklärt, wie für diese Lösung die Isolierungen und die Drahtverbindungen beim Märklin-C-Gleis anzuordnen sind.
Das elektrische Schaltschema sieht wie folgt aus. Die Darstellung entspricht der Ansicht von unten.

WeichModell  

Diese Anordnung zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:
1. Dank einer Ueberlappung im mittleren Bereich des Spurwechsels wird die Profilfreiheit garantiert.
2. Die mechanische Präparierung der Weichen ist einfach.
3. Die Kontaktgabe ist einwandfrei bei Verwendung von Märklin-Achsen. 
Falls bei Achsen mit kleineren Spurkränzen Probleme auftreten sollten, gibt es  hier  Abhilfe.
Die Wirkungsweise ist die, dass Belegungen zwischen den Trennstellen AB und CD bei beiden Weichen eine Besetzmeldung erzeugen. Bei ablenkender Fahrt  von Weiche 1 auf  Weiche 2  bleibt die Weiche 1 also besetzt, bis die letzte Achse die Trennstelle CD überfahren hat.

Der Umbau ist einfach:
1. Auf den Weichenunterseiten sind an allen 3 Weichen-Enden die Masse-Verbindungen zwischen den beiden Schienen mit einem Seitenschneider sauber durchzutrennen. Wo dies erfolgen soll, wird im  Bild 5  mit einem hell-blauen X dargestellt (total an 6 Stellen). Im  Bild 7  ist die getrennte Stelle mit einem hell-blauen Pfeil markiert.   
2. Die äusseren Schienen sind bei B und C mit einer Trennscheibe ganz durchzutrennen. Siehe  Bild 3.  Damit beim Zusammenstecken die getrennten Schienen in nicht-stationären Anlagen nicht wieder zusammen rutschen können, habe ich noch einen kleinen Kunststoff-Splitter in die Trennstelle und in das Schotterbett gelegt und mit einem Tropfen Leim befestigt. Bei stationären Anlagen ist diese Vorsichtsmassnahme nicht nötig.
3. Bei den inneren Schienen ist bei A und D das flach liegende Blech durchzutrennen. Dieses Blech stellt die Masseverbindung zur Lokomotive über die Spurkränze her. Die Schienen selber sind hier vollständig isoliert, damit über den Schleifer kein Kurzschluss mit dem Fahrstrom entsteht. Beim Trennen des Bleches mit der Trennscheibe wird zwangsläufig auch die Schiene angeschnitten, sie muss aber nicht vollständig durchgetrennt werden. Nach dem Trennen steht das Blech leicht auf, mit einem Tropfen Sekundenkleber ist es herunter zu leimen.  Bild 4  zeigt eine Detailansicht. Man kann darin erkennen, dass die zweite Schiene von links nicht ganz durchgetrennt ist.
4. Die im oben stehenden Schema eingezeichneten, blauen Verbindungen (mit und ohne Diode) sind herzustellen. Ich habe die Verbindungen gelötet und nicht mit Kabelschuhen ausgeführt. Im  Bild 5  ist der Draht für die Belegungsmeldung der Weiche 1 mit weissem Daraht ausgeführt, für die Weiche 2 in Orange.
Die Verbindung für das mittlere Stück ist violett. Zwischen dem weissen und violetten Draht ist eine Diode anzuordnen (Achtung auf richtige Polung, der Strich auf der Diode muss zum violetten Draht zeigen). Es kann eine Universaldiode verwendet werden, z.B. 1N4007, die billig und robust ist. Eine zweite Diode ist zwischen orange und violett anzuordnen. Die Dioden werden mit samt ihren Anschlüssen mit einem Schrumpfschlauch oder mit einem Isolierband überzogen.  Bild 5  zeigt beim weissen Draht die Situation vor dem Schrumpfen, beim orangen Draht ist der Endzustand dargestellt.
5. Alle mit M bezeichneten Punkte sind miteinender zu verbinden. Dies ist nötig, weil die durchgehenden Schienen für die Isolierung verwendet werden und für die Masse nur eine nicht besonders zuverlässige Verbindung über die unterbrochenen, inneren Schienen zur Verfügung steht. Im  Bild 5  ist diese Verbindung mit braunem Draht ausgeführt.  Bild 6  zeigt das Detail der Drahtführung im mittleren Teil.
6. Beim Zusammenbau der Weichen sind zur Isolierung der Schienen die „roten Socken“ (Mittelleiter-Isolierungen Märklin-Art-Nr 74030) aufzustecken. Damit wird die Verbindung zweier aneinander stossenden Schienen isoliert.
Im Schema sind diese Stellen mit "T" markiert, im Bild 5  sind diese Stellen rot eingerahmt,  Bild 7  zeigt dieses Detail beim roten Pfeil nocht genauer. 
7. Die Mittelleiter brauchen nicht unterbrochen zu werden.




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