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Schaltplan - E-Freaks bitte mal begutachten

Grischan

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Ich hab vor für mein kleinen StreckenBf. ein Gleisbildstellpult zu bauen. Die Schaltung ist unten zu sehen. Wenn 2 Knöpfe für eine gültige Fahrstraße gedrückt werden, zieht das entsprechende NAND auf LOW (Für die NANDs will ich HCT 7408 nehmen). Da ich die Weichen und Signale ja nicht direkt über die Logik ansteuern kann soll da ein Optokopler dazwischen. Unklar bin ich mir auch noch ob ich wirklich die Booster von TAMs brauche, oder ob ich die Motorischen Antriebe direkt an den Trafo mit 15V und 2,5A belastbarkeit hängen kann. Es werden ja max. 5 gleichzeitig gestellt.

Könnt ihr mir mal sagen ob das funktioniert was ich da machen will.
Danke
 

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Nimm doch einfach andere Optokoppler, es gibt welche mit Lastausgang, sowohl für Wechsel-, wie Gleichspannung. Es gibt sogar welche mit Schaltausgang.
 
Hi Grischan,
sieht ja richtig erwachsen aus, Dein Gleisbild!
Muß das in eine Digitalanlage integriert werden oder wird's eine eigenständige Schaltung? Welche Weichenantriebe benutzt Du?
Grüße Achim​
 
wieso nimmst du nicht 0 sondern -5V als masse? ansonsten soweit nicht schlecht, würde ich jedoch mit einem GAL realisieren, nochzumal man damit mehr möglichkeiten hat (bei so einfachen logic-sachen) nachteil: man muss jmd haben der den programmieren kann.

aber im großen und ganzen würde ich nur die masse auf 0 legen. CMOS (und kompatible) schaltkreise arbeiten bei 3,3-15V wobei 0-1/3 betriebsspannung einem logischen 0 pegel und 2/3-voller betriebsspannung einem logischen 1 pegel entsprechen. solltest du gleichstromantriebe schalten wollen so würde ich einen transistor als treiber verwenden. standartmäßig verwende ich für derartiges den BUZ72, der ist in jedem elektronik fachgeschäft für relativ wenig geld zu haben, voll c-mos kompatibel und schaltet leistungen bis 100V und ich glaub 10A... also ist man auf der moba in jedem fall auf der sicheren seite da der nie ausgereizt wird.
 
Möchte mich Lucky Fu anschließen.
Meiner Meinung nach sind weder die Optokoppler noch die aufwendigen und teuren Booster/Decoder notwendig - Darlingtontransistoren mittlerer Leistung, die bei dieser Anwendung wahrscheinlich noch nicht mal gekühlt werden müßten, tun's auf alle Fälle. Ich denke, man wird pro Weichentrieb zwei Stück brauchen, je einen für Geradeaus und Abzweig.
Optokoppler braucht man wirklich nur, wenn die Potentiale von Steuerung und Lastteil getrennt werden müssen. Ansonsten läßt sich Dein Problem mit geschickter Potentialführung garantiert auch so lösen.
Gruß Achim
P.S.: Habe mir mal die Schaltung von diesen Decodern angeschaut: da ist auch nix anderes drin ;-)
 
Hallo Leute, danke für eure Kommentare.
Ja das mit den -5V war n kopierfehler. Ich meine natürlich +5V. Ihr meint also ich kann so einen Darlington auch dirkekt mit der Base an das NAND-Gatter klemmen, ohne galv. Trennung?
Die Booster wollte ich auch nehmen, weil die einen Kondensator als Puffer haben. Wenn ich 4 oder 5 mot. Antriebe gleichzeitig schalte, hab ich sonst Angst, daß der Trafo zusammenbricht. Die Booster gehen natürlich auch im Selbstbau.

Könnt ihr mir noch einen Tipp geben wie ich den Darlington anklemme, man muß doch die Basis sicher noch über einen Wiederstand an ein Potential legen (+5V)?
 
bei nem darlington transistor brauchste schon noch vorwiderstände, es handelt sich ja um bipolartransistoren. bei dem buz hingegen brauchst du nur einen pull down widerstand aber keinen vorwiderstand. ohne geht es auch, nur hast du eine ein -> aus schaltverzögerung von bis zu 5 minuten (dank der ladungsspeicherung im FET). ich hab das problem gerade mit einem anderen "kunden" den ich bei einer anderen schaltung unterstütze (er baut eine schaltung mit der man aus einem vorhandenen taster einen virtuellen schalter machen kann (ähnlich einem stromstoßrelais in der funktion). diese schaltung hab ich vor einiger zeit mal entworfen und er hat sie verändert und mit fehlern nachgebaut, weshalb sie nich so recht funktioniert).

ich meinte nicht die +5V leitung sondern die untere an der die pull down widerstände hängen. dort steht ja -5, das geht sicher, da man somit eine potentialdifferenz von 10V hat und im rahmen des betriebsspannungsbereiches für cmos schaltkreise liegt. es wundert mich nur, da man ja normalerweise nicht mit zu 0 symetrischen potentialen arbeitet :) es muss auf jeden fall kleiner als 5V sein. ich hätte 0 genommen aber wenn es eh nur n übertragungsfehler ist...

kurzes fazit: beim verwenden der darlington transistoren musst du noch ein widerstandsnetzwerk (mind. 2 widerstände) als vorwiderstand nutzen. diese müssen entsprechend der betriebsspannung und den werten im datenblatt des transistors berechnet werden.
deshalb verwende ich nurmehr den BUZ 72. dieser ist eben ein FET und hat unschlagbare vorteile. er kostet nicht mal 50 cent (bzw um die 50 cent, je nach händler), ist mit nahezu jeder eingangsspannung (ab 3,3V) zu betreiben, hat einen sehr niedrigen einschaltwiderstand (um die 0,25Ohm, genauer wert ist dem datenblatt zu entnehmen) und er schaltet ebe´n bis zu 100V bei über 10A leistung (entweder 16 oder 21A, hab keine lust das datenblatt zu suchen wos drinsteht *g* jedenfalls bis ca 2A schafft er ohne kühlkörper, hab ich in tests schon herausgefunden). vorwiderstand kannst du dir sparen einzig ein pull down widerstand ist notwendig (irgendwas zwischen 1k ohm und sagen wir 500k ohm) damit er auch den leitenden zustand wider zügig verlässt.
 
Hi Grischan,
die Optokoppler kannst Du mit ziemlicher Gewißheit entfallen lassen.
Auch die Decoder sind m.E. überflüssig, da Du alles, was Du daraus brauchst, mit einfachen Mitteln ersetzen kannst. Und mehr Energie, als er aus der Stromversorgung eingespeist bekommt, kann er auch nicht liefern. Das heißt: Deine Stromversorgung muß stabil genug sein. Wenn nicht, kauf noch eine dazu, teurer als ein(!) Decoder ist das auch nicht ;-)
Bevor Du Dich an die Auswahl der Komponenten (Darlington- vs. FET-Transistoren) machst, solltest Du folgende Dinge überlegen:
- welche Weichenantriebe werden genutzt?
- motorisch oder per Spule geschaltet?
- Gleich- oder Wechselstrom?
- ein oder zwei Schalteingänge?
- Höhe der Betriebsspannung?
- Dauer- oder Momentanansteuerung?
- wenn momentan, wie lang muß der Impuls anliegen?
- oder schalten die Antriebe bei Erreichen der Sollstellung selber ab?
- wieviel Strom zieht der Antrieb? (steht meistens im Datenblatt)
- was steht als Stromquelle zur Verfügung?
- versorgt die Stromquelle noch andere Verbraucher?
Dann kann man sich überlegen, wie die Potentiale der Lastteile (Leistungstransistoren) liegen müssen: symmetrisch um 0V oder anders? Danach können die Leistungstransistoren ausgewählt werden. (s.o.)
Daraus resultiert dann, wie die Steuerspannung beschaffen sein muß und wie deren Potentiale liegen.
Hört sich komplizierter an, als es ist.
Helfe auch gerne weiter.
Grüße Achim​
 
was ich noch vergas: wenn du keine entprellten taster benutzt (wovon ich mal ausgehe) so solltest du noch einen tiefpaß nach jedem taster vorsehen. (ist im prinzip nicht anderes als ein kleiner elko welcher mit dem minus anschluss an masse hängt und mit dem plus anschluss am IC. dann muss noch vom taster zum + anschluss des kondensators ein widerstand vorgesehen werden (gängige werte: 1µF und 1kOhm). machst du dies nicht kann es schnell zu unvorhersehbaren schaltzuständen kommen (kontakt "flattert" und keiner weiß, wie viele impulse er abgibt). leider ein manko was in der digitaltechnik existiert. bei dieser nand schaltung ist das evtl noch nicht bemerkbar aber spätestens wenn kompliziertere schaltelemente vorhanden sind (z.b. der reset eingang eines timers oder der umschaltkontakt eines flip flops) kann das zum problem werden. also sollte man dies konsequent von anfang an mit einbauen, so vermeidet man rein aus gewohnheit fehlerquellen bei komplizierteren schaltungen. und gerade dann macht die fehlersuche (am besten noch in ferndiagnose, s.obigen post) erst richtig spaß
 
LuckyFu schrieb:
ist im prinzip nicht anderes als ein kleiner elko welcher mit dem minus anschluss an masse hängt und mit dem plus anschluss am IC. dann muss noch vom taster zum + anschluss des kondensators ein widerstand vorgesehen werden (gängige werte: 1µF und 1kOhm).
Du vergaßt die Diode, die beim Abschalten der Spannung verhindert, dass der IC mehr Saft am Eingang als über die Betriebsspannung erhält.

Tom
 
die hab ich bisher noch nie verwendet, auch der schaltungstechnik professor nicht :) und alle meine bisherigen cmos schaltungen, selbst mit µ-controller, haben mir das nicht übel genommen :)
aber vom logischen her stimmt schon, was du schreibst. theoretisch muss sie rein, praktisch wird sie nicht gebraucht

die freilaufdiode beim buz 72 kann man sich eigentlich auch sparen, da er funktionsbedingt schon eine in sperrichtung gepolte diode im S-D kanal hat. aber ich bau dennoch gern noch eine externe ein, der form halber *g*
 
Sag' mal Grischan,
ich weiß zwar immer noch nicht, welche Weichenantriebe Du verwendest, aber u.U. wären auch richtig schön altertümliche Relais als Leistungsteil für Dich interessant. Entprellung der Taster bei CMOS-Eingängen mit RC-Glied ist absolut sinnvoll, Diode brauchste nicht (wofür auch?).
Bei den RC-Gliedern würde ich Kondensatoren im 100nF-Bereich bevorzugen, um die Anstiegsflanke der Eingangsspannung nicht zu sehr abzuflachen. Denn ein 7408 hat keine Schmitt-Trigger-Eingänge und schaltet dann nicht mehr definiert (ist aber für Deine Applikation auch nicht so von Bedeutung).

:icon_arro Was mir dabei beim Blick in das Datenblatt auffällt: ein 7408 besteht aus 4 AND-Gattern (nicht NAND!) Das ist für Dein Design im Moment vielleicht wichtiger als vieles andere!

Grüße Achim​
 
So ich versuch mal alle Fragen richtig zu beantworten, im letzten Post hab ich doch schon wieder blödsinn geschrieben :dead: die Potentiale für die Logik sollen +5V und 0V heißen. Eine Spannungsversorgung hab ich mir dafür schon gebaut, mit so einem 7805.

So mit dem NAND hab ich mich auch verguckt, warum können die die Nummern nicht mal ein bissel sortieren. Ich hab rückwärz durch das Heftel geblättert und nach den 3fach NAND kam 4x 2fach der 74XXX08 :(
Also nehme ich den 74HCT00. Aber da gibt es noch den 01 mit open Collector. Ich hab aber keine Ahnung was das heißt.

Zu den Fragen von Achim:
- welche Weichenantriebe werden genutzt?
- motorisch oder per Spule geschaltet?
Motorische von Hoffmann und Tillig

- Gleich- oder Wechselstrom?
Gleichstrom, dachte ich

- ein oder zwei Schalteingänge?
Ähm, naja hin und her, für jede Richtung einen Darlington?

- Höhe der Betriebsspannung?
5V für die Logik, 15V für die Antriebe

- Dauer- oder Momentanansteuerung?
Impuls

- wenn momentan, wie lang muß der Impuls anliegen?
bis die Antriebe in die Endabschaltung gehen

- oder schalten die Antriebe bei Erreichen der Sollstellung selber ab?
ja

- wieviel Strom zieht der Antrieb? (steht meistens im Datenblatt)
Tillig 75mA
Hoffman ca. 1A
keine Ahnung woher der riesige Unterschied kommt, steht so drinn

- was steht als Stromquelle zur Verfügung?
Trafo mit 25Watt bei 20V über einen 7815 stabilisiert, alternativ hätt ich noch einen 50Watt Trafo

- versorgt die Stromquelle noch andere Verbraucher?
nein nur die Antriebe, allerdings eben entsprechend der Fahrstraße bis 5 gleichzeitig.

Relais wollte ich nicht verwenden. Die Gründe hören sich für euch bestimmt bekloppt an, aber ich wollte alles elektronisch machen um mein Wissen und meine Fähigkeiten auf dem Gebiet etwas zu vertiefen :icon_roll preislich dürfte es auch besser sein, obwohl das nicht die Rolle spielt. Aber es kommt nach dem Projekt noch ein großer Bf.

Ich hab mal noch einen Plan fürs entprellen gemalt. Reicht ein Tiefpass für jeden Schalter oder muß ich jeden Gattereingang entprellen?
 

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Grischan schrieb:
Aber da gibt es noch den 01 mit open Collector. Ich hab aber keine Ahnung was das heißt.
Open Collector heißt, dass nur die Masse durchgeschaltet wird. Mit anderen Worten, Du kannst zwischen Ausgang und Plus z.B. eine LED betreiben (selbstverständlich mit Vorwiderstand), aber nichts zwischen Ausgang und Masse. Das ist manchmal ganz nützlich, wenn man mehrere Ausgänge zusammenschalten will. Dann benutzt man noch einen sogenannten Pull-Up-Widerstand zwischen Ausgang und Plus, damit auch ein definierter Pegel anliegt, wenn der Ausgangstransistor nicht durchschaltet.

Tom
 
Hi Grischan,

die Entprellung ist so nicht ganz richtig:
Du hast aus den beiden 1k Widerständen (R) einen Spannungsteiler gebaut, der dem Eingang des Gatters jetzt nur noch 1/2 Betriebsspannung liefert ;-)
Richtig wäre, in Deine erste Schaltung vor den Gattereingang den R zu schalten und von dort nach Masse das C zu löten. Aber das nur nebenbei.

Daß Du das Ganze rein elektronisch bewältigen willst, halte ich für ein sehr löbliches Vorgehen...
Also, jetzt zum Schaltungslayout:
Ich kenne zwar die Tillig- und Hoffmann Weichenantriebe nicht, habe jedoch aus den Datenblättern entnommen, daß sie offensichtlich mit 16V~ betrieben werden. Auch der Hoffmann-Antrieb braucht übrigens demnach nur 50mA!
Je nachdem, welcher der beiden Schalteingänge die Spannung bekommt, schaltet die Weiche auf geradeaus oder Abzweig. Das legt die Verwendung von MOS-Leistungstransistoren nahe (wie von LuckyFu empfohlen), da Du damit problemlos Wechselspannung schalten kannst.
Es werden also zwei Leistungstransistoren je Antrieb benötigt.
Da Du in Deinem Gleisbild (wenn ich es richtig interpretiert habe) 9 Antriebe - für 5 normale und 2 DK-Weichen - hast, brauchst Du also 18 Transistoren.
Du hat drei Einfahrtgleise (A,B,C) und vier Ausfahrten (G,H,I und K). Also insgesamt 12 Möglichkeiten, das Gebilde zu durchfahren. Macht also 12 AND-Gatter eingangsseitig.
Die Ausgänge der Gatter werden dann, wie in Deinem Entwurf, mit einer Diodenmatrix entsprechend den zu schaltenden Antrieben zugeordnet. Durch die Verwendung der hochohmigen FETs kannst Du lässig mit einem Gatter Dutzende Transistoren ansteuern.
Sollte so grundsätzlich schon mal funktionieren!
Die Weichenantriebe erhalten damit solange Strom, wie die Taster gedrückt sind. Wenn das komfortmäßig ausreicht, ok. Falls jedoch eine korrekte Durchschaltung auch beim Antippen eines Tastenpaares gewünscht wäre, könnte man folgenden Kunstgriff anwenden: die ANDs werden durch NANDs ersetzt und der Ausgang jeweils noch über ein Gatter eines 40106 (sechs Inverter mit Schmitt-Trigger) geführt, das mit einem RC-Glied beschaltet wird. Dadurch kann man eine definierte Dauer des Ausgangspulses erreichen (von ms bis s) und spart sich auch noch die Tastenentprellung!
Die Schaltung kannst Du mit Deinen vorhandenen 15V= betreiben, bis auf die Antriebe, die Du mit den 16V~ direkt aus dem Trafo versorgst.
Ich habe Dir mal einen Zweig der Steuerung gezeichnet, für das Monoflop würde ich mal 1µF mit 100k ausprobieren.

Ich persönlich würde das jetzt mal probeweise aufbauen, um zu sehen, ob' tatsächlich funzt!

Viel Spaß und Erfolg (!)
Achim

P.S.: zur Deiner Stromversorgung eine Anmerkung: ein 7815 kann nur 1A Ausgangsstrom liefern, und das nur bei guter Kühlung!
 

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Hallo Achim, danke für die Schaltung.
Ich werd im neuen Jahr gleich mal in den E-Shop traben und die Bauteile besorgen zum Test.
2 Fragen hab ich noch, du hast für das NAND ein 4093 eingezeichnet. Ich hab bisher nur mit den 74HCTxx gebastelt und wollte ein 74HCT00 als NAND nehmen, geht das auch? Weil ich den 4093 nicht kenne.
LuckyFu schrieb von dem FET BUZ72 den ich ja als Leistungsstufe nehmen soll. Wie muß ich den anknüppern? Die Basis kommt ja sicher an den Monoflop, aber der Rest? Irgendwie müssen ja die ~16V ran und sicher noch irgendwelche Widerstände, Lucky schrieb ja was von PullDown...
Entschuldigt mein Unwissen, aber mein Elektronikwissen beschränkt sich auf das was ich in 4 Semestern "Physikalisch Elektronische Grundlagen der Informatik" von vor 15 Jahren behalten hab.
 
ein FET hat keine basis. der steueranschluss nennt sich Gate. source kommt an GND (du musst unbedingt den 0-pegel der steuerschaltung mit dem der gesteuerten schaltung in übereinstimmung bringen!) und Drain dann an das zu steuernde gerät. die tillig weichenantriebe sind ebenfalls motorantriebe die mittels dioden gleichgerichtet werden. man kann sie also auch mit gleichspannung steuern. allerdings brauchst du dann eine 0-symmetrische schaltspannung und musst 2 buz 72 einsetzen. die kannst du aber einfach über einen, an einen der beiden BUZ zwischengeschalteten, negator ansteuern, da sie eine endabschaltung besitzen und mit dauerstrom versorgt werden können. wie das bei fulgurex aussieht weiß ich nicht genau, sehr großartig anders wird es aber nicht sein denk ich mal
 
Hi allemann,
jetzt habe ich Elektronikdepp auch begriffen, was gemeint ist.
Start-Ziel-Tasten>Fahrstraßenerkennung>Diodenmatrix>Ansteuerung der Weichenantriebe.
Aber was passiert, wenn auf einmal drei Tasten gedrückt werden???
Wenn Ihr's schon so komfortabel macht, könnte man doch feindliche Fahrstraßen auch gleich noch ausschließen. Festgelegt und nach Zugfahrt aufgelöst müssen sie doch eh werden!?
Zum Beispiel mit einer weiteren Diodenmatrix und je einem weiteren Eingang am ersten Gatter...
 
Hi Stardampf,
das Problem "feindlicher" Fahrstraßen mit "antiquarischer" CMOS-Logik zu erschlagen, würde den Aufwand wohl in schwindelnde Höhen treiben. Trotzdem haste prinzipiell natürlich recht.
Beim Drücken von mehr als zwei Tastern entstehen logischerweise Fehlschaltungen. Elektrische Katastrophen wird's zwar nicht geben, weil ja die Endabschaltung in den Weichentrieben immer nur das Anlegen eines Pols zuläßt. Aber die Fahrstraße sieht dann wohl nicht mehr so aus, wie eigentlich beabsichtigt.

Grischan, hast Du schon einen bestimmten Tastertyp in's Auge gefaßt? Wenn Du Dich für Umschalter entschließt, kann man das Problem "mechanisch" lösen - alter Fischertrick ;-). Ich poste mal eine Zeichnung.

Entschuldige bitte das Kuddelmuddel mit den IC-Bezeichnungen: ich habe die Standard-CMOS-Typen genommen. In HCT wären das: 74HCT00 für das Vierfach-NAND und sechs Inverter mit Schmitt-Trigger als 74HCT14. Die Berechnung für die Zeitkonstante der Monoflops kann ich Dir nicht liefern, weil ich die Formel für HCTs nicht habe. Also: Versuch macht kluch!!! Da die Dinger aber bis zu 25mA treiben können, kannst Du die Logikfunktionen direkt mit einer LED und einem 1k-Widerstand nach Masse testen.

ACHTUNG: HCTs nur mit 5V-Versorgungsspannung (z.B. aus 7805) betreiben!

Grüße Achim​
 
Tja, ich glaube fast, dass ein µP wohl das einfachere Übel ist. Dann sparst Du Dir das Entprell-Geraffel, kannst bspw. Tastaturmatrizen bilden (wie beim guten alten Ju+Te-Computer) und bösartige Schaltungsvarianten ausschließen. Und wenn Du richtig viel Zeit und Geld hast, baust dann auch noch ein schönes LCD-Grafikpanel rein, das Dir alles anzeigt.

Tom
 
Abwarten, Bier trinken...
Bis jetzt sind wir erst bei 5 IC's, das ist ja wohl noch tragbar.
Außerdem ist die Schaltung im Bedarfsfall ruckzuck erweitert bzw. die Diodenmatrix umgelötet.
Für jemand, der das nötige Handwerkszeug sowieso besitzt, hast Du aber wahrscheinlich recht. Scheint aber hier nicht der Fall zu sein.
Grüße Achim​
 
wieso willst du nicht die reinen cmos ic's verwenden? damit währst du viel flexibler was die betriebsspannung angeht. aber jedem das seine
 
Hm, ich kann auch die "reinen" CMOS verwenden, wenn es dann einfacher wird. Ich kenn halt nur die HCT. werds mal probieren.
wegen µProz - da würde ja dann noch ein Sack voll unbekannter hinzukommen. Nee, ich will erst mal das vermeintlich einfache zum laufen bringen. Ich werd erst mal die Schaltung bis zum Monoflop aufbauen und ne Diode dranbammeln. Wenns funzt, kommt dann der Rest.

Ähm, wegen Fahrstraßen auflösen: ich will natürlich die Signale "feindlicher" Fahrstraßen mit auf Rot stellen. Was soll ich weiter auflösen??

Und wegen LCD-Display: das ganze soll natürlich auch ein kleines Stellpult bekommen wo Weichen- und Signalrückmeldungen angezeigt werden, dafür will ich eine doppelseitige Leiterplatte so ätzen, daß ich oben die Gleise als Leiterbahn stehn lasse und unten gleich die Leiterzüge für Dioden und Taster.

Noch ne Frage zu den Schaltern. Mir ist nicht klar wie das mit Um-Schaltern funktionieren soll. Da muß ich doch dann jedes mal bevor ich eine ander FS einstellen will erst die vorherige (sozusagen) ausschalten. Ich dachte eher ich nehm Taster und die eingestellte FS bleibt so lange gültig bis ich die nächste FS einstelle (mal abgesehen von den Signalen, die nach Durchfahrt des Zuges auf Rot gehn)
 
Ich dachte daran, daß die fertig gelegte Fahrstraße verriegelt wird und gleichzeitig feindliche Fahrstraßen 'verboten' sind, bis die Zugfahrt als beendet gemeldet wird (Auflösung der Fahrstraße).
Stell Dir mal vor, jemand stellt unbeabsichtigt die Fahrstraße um, während deine 01.5 mit 'nem 300€-Zug am Haken gerade dort unterwegs ist...
 
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