Schattenbahnhof als Kopfbahnhof

[Jenny_Lo]

Hallo,

nach einigem Nachdenken, habe ich mich entschlossen, erst einmal eine Analoganlage aufzubauen und diese später zu digitalisieren. Ich habe aus meiner Jugendzeit noch jede Menge Material von BTTB und werde es erst nach und nach durch moderne Fahrzeuge ersetzen. Es soll mit Modellgleis eine Anlage entstehen, die einen Endbahnhof im Erzgebirge mit einer kleinen Stichbahn darstellt. Die Strecke führt kurz nach dem Bahnhof in einen Tunnel, wo sich ein Schattenbahnhof mit ca. 4 Gleisen befindet. Dieser wird ebenfalls ein Kopfbahnhof. Eine Wendeschleife soll aus Platz – und grundsätzlichen Gründen nicht eingebaut werden. Die Steuerung soll weitgehend im Selbstbau entstehen.

Soviel zum allgemeinen Verständnis.

Der Schattenbahnhof soll weitgehend automatisch funktionieren. Das bedeutet im Einzelnen:

 Vor der Einfahrt in den Schattenbahnhof befindet sich ein „Übergabeabschnitt“
 Einfahrende Züge werden auf dem Übergabeabschnitt von der Automatik übernommen und auf ein freies Gleis geleitet.
 Direkt nach der Einfahrt setzt die Automatik die Lok um.
 Per Wahlschalter (oder Taster) fährt der entsprechende Zug aus dem Schattenbahnhof in den Übergabeabschnitt und hält dann am Einfahrtsignal des Bahnhofs. (Einfahrtssignal = Ende Übergabeabschnitt)

Hat jemand schon mal so Etwas gebaut? In der Literatur und im Net habe ich nichts gefunden.

 

[ateshci]

Die Steuerung soll weitgehend im Selbstbau entstehen.

Hat jemand schon mal so Etwas gebaut?

Das ist ein ziemlich anspruchsvolles Steuerungsproblem, das Du Dir da an den Hals gehängt hast. So etwas löst man in der Industrie mit einer SPS, weil in 'Klappertechnik ' der Aufwand ins Uferlose steigt.
Ohne Dir zu nahe treten zu wollen - kannst Du mit den von mir genannten Begriffen was anfangen?
Wenn nicht, dann ändere Deinen Gleisplan so ab, daß Du eine kaufbare Schattenbahnhofsteuerung ( z.B. von Lauer ) einsetzen kannst.
Gruß vom Heizer

 

[Jenny_Lo]

Das ist ein ziemlich anspruchsvolles Steuerungsproblem, das Du Dir da an den Hals gehängt hast. So etwas löst man in der Industrie mit einer SPS, weil in 'Klappertechnik ' der Aufwand ins Uferlose steigt.
Ohne Dir zu nahe treten zu wollen - kannst Du mit den von mir genannten Begriffen was anfangen?
Wenn nicht, dann ändere Deinen Gleisplan so ab, daß Du eine kaufbare Schattenbahnhofsteuerung ( z.B. von Lauer ) einsetzen kannst.
Gruß vom Heizer

Hallo Heizer,

ja in STEP 7 ist das natürlich kein Problem. Und eine S7 313C wäre auch eine geeignete Basis. Oder man nimmt gleich eine C7 636 Touch. Dann kann man mit WinCC flexible gleich die passende Benutzeroberfläche zaubern. Eine LOGO! würde zwar von der Leistung her auch reichen, aber mit LOGO Soft sind größere Programme etwas unübersichtlich. Natürlich gibt es da noch Telemecanique, Möller, ABB...

Aber im Ernst. Das sind etwas teure Lösungen. Und es werden Interfaces benötigt, um die Spannungen anzugleichen.

Reine RELOG-Technik wird sehr umfangreich.

Mir schwebt eher was mit IC's vor.

Ich hatte gehofft, das jemand schon mal so eine Lösung erarbeitet hat, denn ich möchte das Rad nicht noch einmal erfinden.

PS: Ich bin als Elektroingenieurin selbsständig und mache unter Anderem auch die Steuerungen für Verfahrenstechnische Anlagen.

 

[TT-Frank]

Na horch, da steckt ja Potential in der Frau!

Aber Jenny, unterschätze den Heizer nicht!

Die Lösung des Problems wird aber interessant. Nur zu, und immer hier berichten.

Gruß Frank

 

[Jenny_Lo]

Hallo Frank,

ich unterschätze den Heizer nicht. Er macht hier mächtig Dampf und schreibt viele interessante Beiträge.

Wenn sich Keiner mit einer fertigen Lösung meldet, muss ich mich wohl selbst anstrengen. Das dauert aber ewig, da ich nicht sehr viel Zeit habe.

 

[ateshci]

@jenny
Da ist der Hintergrund ja vorhanden - dann wäre die Frage der Realisierung. Glue-logic solls wohl nicht werden, FPGAs oder GALs kämen wohl in Frage, aber eigentlich sollte da ein µC werkeln, denn auf Höchstgeschwindigkeit kommts hier ja nicht an. Da wirst Du Dir schon was mit einem Controller mit rausgeführtem Adressbus stricken müssen, weil die Anzahl der E/As vermutlich hoch wird, bzw. weil Du auch Analogsignale wandeln musst. Und Interfaces - na hallo! Jede Menge für die Signalaufbereitung.
Aber abgesehen von der steuerungstechnischen Seite kommt noch die Mechanik hinzu, nämlich mit welchem Kupplungssystem fährst Du? Da spielen ja solche Dinge wie Fangbereich, Höhentoleranz, Einkuppelkraft und Abkuppelsicherheit ( denke an die alte BTTB-Kupplung - was der VEB zusammenfügt, soll der Mensch nicht trennen ) eine gewaltige Rolle.
Da wird man in der Folge Einiges zu diskutieren haben.
Gruß vom Heizer

 

[jf-]

Hallo Heizer,

das mit dem Entkuppeln und Ankuppeln dürfte der einfachste Teil sein. In meiner N-Zeit hatte ich das schon mal umgesetzt, allerdings digital mit PC.
Zwar hatte ich echt lange gegrübelt, aber letztendlich war die Lösung regelrecht simpel.

Gruß Jens

 

[Jenny_Lo]

@ Heizer,

Du hast völlig recht. Die Kupplungen sind eigentlich der Knackpunkt. An den vorhandenen Loks und Wagen sind noch BTTB Kupplungen. Damit wird die Steuerung nie Störungsfrei laufen. Aber so nach und nach will ich ja das alte Material durch Modernes mit den neuen Tillig-Kupplungen und KKK ersetzen (immer Zugweise).

Mir ist da beim Planen der Gleise noch eine kleine Schikane eingefallen. Es sollte eigentlich auch möglich sein, im Schattenbahnhof wartende Loks an die Züge zu koppeln. Also in etwa; mit 86er rein und mit V100 wieder raus.

 

[jf-]

Hallo Jenny,

da ich es nicht selber testen kann:
Wenn zwei Wagen mit BTTB-Kupplung mittig auf einem Entkupplungsgleis stehen, werden die dann sicher getrennt?

Gruß Jens

 

[Stephan]

Hallo Jenny,


hört sich plausibel an, aber ich fürchte, Punkt 3) „Direkt nach der Einfahrt setzt die Automatik die Lok um.“ wird Dir graue Haare einbringen.

• Punktgenauer Halt [FONT=Times New Roman, serif]→[/FONT] automatisches entkuppeln (hast Du auch an Triebwagen gedacht? Wendezüge?)
• Automatisches umsetzen der Lok [FONT=Times New Roman, serif]→[/FONT] sehe ich als machbar
• Automatisches ankuppeln an einem nicht definierten Punkt mit anschließendem Halt??? [FONT=Times New Roman, serif]→[/FONT] Fertigmeldung zur Ausfahrt/Übergabe?

So ein technologisches Meisterwerk würde ich dann nicht im Schattenbahnhof verstecken wollen! ;-)
Für eine solche Automatik würde ich bei immer gleichen Zuglängen und Lokomotiven mit annähernd gleichem Fahrverhalten eine analoge Chance sehen. Mit Digital kann man sicher mehr machen, aber diese Automatik gibt es auch dort nicht von der Stange und für lau.

Ich hoffe Dir nicht den Mut genommen zu haben, denke aber besser doch noch mal über eine Wendeschleife nach... ;-)

Grüße Steffen

PS Mist, jetzt habe ich solange an einer Antwort gefeilt, daß inzwischen der Tenor etwas danebenliegt. Mit separater Mikroelektronik kann man natürlich fast jedes Problem lösen, vor allem als Ingenieur, habe aber auch fast nie von einer vergleichbaren Fragestellung/Lösung gehört. Das heißt, der Modellbahn-Club im Stellwerk B9 in Berlin-Lichtenberg hat mit BTTB Technik eine entfernt ähnliche Automatik vor langer Zeit einmal realisiert. (Wird Dir nicht weiterhelfen)

 

[jf-]

Hallo Stephan,

Punkt 1 und 3 Deiner Aufzählung sind definitiv mit minimalem technischen (und finanziellen) Aufwand lösbar.

Mir würde eher der Aufand, das analog steuern zu wollen, Bauchschmerzen bereiten.

Gruß Jens

 

[flicflac]

@Jenny

Da zeigen sich doch leichte Parallelen auf, ich bin gerade dabei etwas Ähnliches per µC zu realisieren. Allerdings Schattenbhf. in üblicher Ausführung als Durchgangsbhf.
Ich kann ateshci nur zustimmen, die Anzahl der E/A und Interfaces zur Pegelanpassung bzw. galv. Trennung wird wird verdammt hoch.
Aus deiner Beschreibung rechne ich mal 8 Weichen Minimum. Das macht 16 Ausgänge zum Schalten und 16 Eingänge für Rückmeldung (bei "gut-glauben-logik" auch nur 8 Eingänge). Dazu kommen 4x Gleisbesetztmeldung und 4 Signale zur Zugsteuerung plus 4 für Entkuppeln. Wobei der Zug beim Entkuppeln punktgenau halten sollte (muss), was aus Erfahrung nochmal 8 E/A macht Jetzt bin ich bei 52 E/A zzgl. der 20 die ich vergessen habe... Um noch Einen drauf zu geben, je nach vorgesehenen Weichenantrieben kommen z.B für motorische Antriebe noch ein ganzer Packen Relais dazu welche die Schaltspannung schalten.
Also ganz schön viel was da ansteht.
Aber es geht! Ich habe bei meinem 3-gleisigen SBhf. die Weichensteuerung einem extra µC (atmega16) überlassen welcher über zwei Bit die Soll-Fahrstrasse bekommt und über ein drittes Bit die Umschaltung bestätigt. Die Steuerung selbst besorgt ein weiterer Atmega16. Ist zwar für die Weichen etwas "überdimensioniert", aber ich brauche die E/A und Schieberegister usw. wäre noch aufwändiger gewesen.
Zur Weichenschaltung meiner motorischen Antriebe (Conrad) habe ich mir eine Relais-Platine geätzt welche über Relais die 16V~ für die Antriebe schaltet, aber auch symetrische Gleichspannung schalten kann. Zusätzlich können auf der Platine auch die Signale von Weichendecodern eingekoppelt werden, verknüpft über XNOR damit sich die Signale nicht in die Quere kommen. Als Decoder verwende ich Selbstbaudecoder (die einfache Variante von OpenDcc). Für rund 30 EUR incl. Decoder und Relais 8 Weichen digital schaltbar.
Aber das ist ja eigentlich schon wieder ein ganz anderes Thema. Eigentlich wollte ich damit nur sagen dass du auch die spätere digitale Ansteuerung der Weichen in deinem Projekt mit berücksichtigen solltest.

Ach ja, mein erster Gedanke war auch eine S7-31x. Aber die notwendigen E/A's... nicht bezahlbar!!!

flic

 

[Stephan]

Hallo jf,

da ich von Post 1 ausgegangen bin, stand da mal was von analog/nichtdigital, und Punkt 3 sehe ich auch im Standard-digital als Problem. Dieser nicht definierte Kupplungskontakt... Punkt 2 schafft sogar BTTB. Sorry, war ja auch ein verspäteter Post, konnte nicht ahnen, daß das hier in Mikroprozessorsphären abtaucht. Das ist dann nicht mehr mein Feld.

Grüße Steffen

 

[ateshci]

jf-
Mit der N-Kupplung IST das Abkuppeln auch kein Problem, das Ankuppeln schon eher wegen der hohen Kräfte zur Überwindung der Druckfederspannung. Aber die BTTB-Krücke neigt zum Verklemmen der Bügelstirnflächen und dann hebt der Entkuppler die Wagen aus, ohne das sich was löst. Da ist bei jeder Ablaufautomatik aber Hängen im Schacht.
Gruß vom Heizer

 

[Jenny_Lo]

Danke für die Anteilnahme,

die Anlage bekommt ein recht eng begrenztes Thema. Das schaltet einige Probleme aus. Eine Nebenbahn im Erzgebirge Mitte der 60er. Das grenzt den Fahrzeugpark ein. Als Tfz für den Streckendienst kommen eigentlich nur BR 86 in Frage, die langsam von V100 abgelöst werden. Beide sind fast gleich lang, was schon mal gut ist. Wendezüge sind damit auch out. Dazu kommt evtl. noch ein "alter" VT137, der im Schattenbahnhof auf ein Stumpfgleis fährt.
Die Züge kann ich bis fast zum Ende der Gleise fahren lassen (natürlich mit einem kleinen Sicherheitsabstand). Dort kommen die Entkuppler in. Der Schattenbahnhof braucht natürlich auch eine einfache "Zuglängenüberwachung". Dazu will ich im Abstand von ca. 1 Wagenlänge Lichtschranken anbringen. Diese werden im Gleis senkrecht nach oben strahlend angebracht. An die "Decke" des Schattenbahnhofs kommt dann Alufolie. Steht ein Wagen über der Lichtschranke, so erhalte ich eine Besetztmeldung. Der typische Wagenpark für solche Strecken (2 und 3-achsige Reko-Wagen und "Donnerbüchsen") erlaubt dieses Verfahren. Bei Güterwagen beschränke ich mich auch entsprechend. Um die Zahl der Lichtschranken in Grenzen zu halten, wird eine Mindestzuglänge definiert.
Für das Umsetzen des Tfz habe ich mir schon vor 20 Jahren eine primitive Automatik in "Klappertechnik" ausgedacht. Leider musste ich damals meine Modellbahnkarriere unterbrechen, so dass ich die Schaltung nicht testen konnte. Aber das Prinzip kann ich übernehmen.
Um ein einigermaßen ruckfreies Bewegen der Lok zu ermöglichen, will ich eine einfache Anfahr- und Bremsautomatik verwenden, wie sie Feuereisen in seinem schönen Buch Modellbahn – Elektrik beschreibt.

 

[Jenny_Lo]

Noch eine kleine Bemerkung,

wenn ich oben von IC’s sprach, so bin ich vielleicht missverstanden worden. Ich will keinen Prozessor einsetzen. Ich dachte an einfache Logikgatter, wie den guten alten D100. Damit kann ich das „Programm“ aufbauen, das die Steuerlogik liefert. Solche Aufgabe reizen ich.

 

[Stardampf]

Nur eine kleine Bemerkung:
Wenn Du später eh digitalisieren willst, ist das jetzige Vorhaben für die Katz', da Du die jetzt zu entwickelnde Steuerung dann nicht weiter verwenden können wirst.
Ich würde erst digitalisieren und dann über die Automatisierung nachdenken.

P.S.:
Deine Ideen zu Deiner Anlage gefallen mir gut, hast Du schon einen Gleisplan?

 

[jf-]

@Heizer

...deshalb hatte ich ja gefragt. Klar, wenn die Dinger nicht sicher entkuppeln, ist der Rest hinfällig.

@Steffen

Analog hatte ich auch gelesen. Aus den vorhergehenden Posts geht hervor, daß der entsprechend der Zuglänge variierende Ankuppelpunkt das Haupthindernis sie. Ist er aber nicht.

@Jenny

Was Stardampf schrieb, trifft es ganz genau!

Gruß Jens

 

[ttopa-junior]

Och nö,

Hallo,

Am Ende artet das wieder zu einer Analog/Digitalfrage aus.
Dabei sollte doch erstmal grundsätzliches geklärt werden.

Stell doch bitte mal einen Gleisplan des ganzen ein.

Wie merkst du, wo sich ein Zug befindet??
Gut ware es nämlich in dem Fall mittels Stromfühler die Abschnitte zu prüfen.

Einfahrabschnitt --> Schutzabschnitt -->
Weichenabschnitt 1 --> Bremsabschnitt --> Halteabschnitt --> Weichenabschnitt 2 --> Ausziehgleis.

--> Dann könnte man den Zug vorgebremst bis auf den Stromlosen Halteabschnitt fahren.
--> 3sek. nach Stillstand die weichen stellen, den Entkuppler auslösen und die Lok auf das Ausziehgleis fahren.
--> wenn Weichenabschnitt 2 frei, dann Lok stoppen, Fahrweg Umfahrgleis schalten und Lok zurück auf Schutzabschnitt.
--> Schutzabschnitt besetzt und Weichenabscnitt 1 frei, Lok anhalten, Fahrweg Richtung Zugende stellen, und Lok langsam gegen den Zug fahren bis 1. Achse des Zuges auf den Halteabschnitt kommt. Dann anhalten, FERTIG melden und Freigabe für den nächsten Zug.

Die Diskussion mit "digital is billiger" kann man sich hier sparen, da man neben den Steuermodulen, die man eh braucht, noch Decoder und das ganze andere krams braucht.

Ich würde dafür ein PC-System verwenden. N PC bekommt man ja schon für 1 EUR und bei dem Rest.., naja auch nich schlimm
Der Vorteil: Man kann das Programm ganz in Ruhe später schreiben und anpassen und muss nich, nur weil etwas nicht so läuft wie man es sich dachte, alles über den Haufen werfen.

Mfg ttopa-junior

 

[Jenny_Lo]

@ flic

Deine Berechnungen der E/A könnten so ungefähr hinkommen. Die Frage der Karten kann man auch ohne Siemens lösen (Guckst Du hier: http://www.mhj-software.com/de/ ). Alternativ bietet sich auch ein WAGO I/O-System an (Guckst Du hier: http://www.wago.com/wagoweb/documentation/index_d.htm ). Das kannst Du über Profibus an eine S7 31X-DP ankoppeln. Oder über Ethernet an einen PC. Oder Du nimmst gleich einen programmierbaren Buskoppler. Großer Vorteil ist, dass Du bei geschicktem Aufbau des Knotens mit den Relais – Ausgangsklemmen direkt Modellbahnartikel schalten kannst. Und es gibt Eingangsklemmen mit einem High – Pegel von 11…30V DC bzw. 10…27V AC. Es wäre zu testen, ob die unter Modellbahnbedingungen direkt zu verwenden sind. Im Ganzen gesehen eine mögliche Lösung für analoge Großanlagen. Für jedes Modul einen Knoten und das Ganze vernetzen (z. B. Profibusnetz mit eine S7 CPU als Zentrale).
Aber das sprengt den Rahmen meiner Anlage bei weitem.

@Stardampf

Du hast Recht, später kann ich das nicht mehr verwenden. Aber mich beschäftigt das Problem der Automatisierung von Kopfbahnhöfen schon seit 20 Jahren. Und der Mensch soll nichts unerledigt lassen. Ist also mehr eine philosophische Frage. Da ich hauptsächlich Logikgatter für die Lösung verwenden will, hält sich der finanzielle Aufwand in Grenzen. Dass ich die Lösung in 2 bis 3 Jahren nicht mehr verwenden kann, stört mich dabei nicht. Und noch ein Aspekt. Ich habe nur wenig Erfahrung im praktischen Selbstbau von Elektronikkomponenten. Da ich später mein Digitalsystem selbst löten will, kann ich jetzt Erfahrungen sammeln.

Den Entwurf des Gleisplanes stelle ich noch heute ins Forum „Gleispläne/Signal- und Sicherungsplanung“ zur Diskussion.

@ ttopa-junior

Die Analog/Digitalfrage stellt sich erst einmal nicht (s.o.). Ich habe mich auch festgelegt, das Ganze als reine Hardwarelösung zu erarbeiten. Zur Entwicklung der Logik benutze ich aber Software. Ich werde sie mit STEP 7 in FUP entwerfen und dann mit TRYSIM ausgiebig testen, bevor sie gebaut wird.

Zur Ausstattung des Schattenbahnhofs.

Der Anlagenabschnitt wird mit einer separaten, stabilisierten, konstanten Spannung von schätzungsweise 6…8V versorgt (wird durch Versuch ermittelt). Direkt in der Zuleitung liegt das oben erwähnte Anfahr- und Bremsmodul. Zum Anfahren und Halten wird immer die Spannungsversorgung des gesamten Schattenbahnhofs geschaltet. Damit ist sicher gestellt, dass die Lok einigermaßen ruckfrei fährt. Da der Betrachter nicht sieht und auch nicht sehen soll, was sich abspielt, ist die Vorbildtreue unwichtig. Die Funktion steht im Vordergrund. Der Übergabeabschnitt muss natürlich bei Ein- und Ausfahrten dem FR zugeordnet werden. Gleise auf denen Züge warten, werden natürlich stromlos gemacht.
Die Gleise werden mit Besetztmeldern überwacht. Zur Zuglängenüberwachung habe ich schon etwas gesagt. Sie dient auch zum Stoppen des Tfz nach dem Ankuppeln. An Stellen, an denen etwas passieren soll (Weichen stellen, Entkuppeln, Fahrtrichtungswechsel ect.) kommen Zugeinwirkungen. Diese evtl. auch als Lichtschranken. Nur diesmal wagerecht angebracht. Auf jeden Fall aber kontaktlos.

 

[ttdragan]

Kling ja alles sehr Interessant! Ich wünsche Dir dabei viel Erfolg!
Bilddoku nicht vergessen!

 

[ateshci]

@J-Lo

ich habe noch S5-110 E/A Bausteine zu liegen

Aber in Anbetracht der 1000+ Lötstellen in Deinem angedachten TTL-Grab , vielleicht mal an EEPROMs als Verknüpfungsspeicher für die state-machine gedacht?
Gruß vom Heizer

 

[flicflac]

@Jenny
Danke für deinen Tip, trotzallem bleibt die SPS-Lösung unbezahlbar.
Was dein Vorhaben mit Gattern angeht... Meinen ersten SBhf. habe ich auch in CMOS ausgeführt (7E 4A), das waren schon 6 UND, 3 ODER und ein FF, ohne(!) Überwachung. Bei deiner Menge könnte das ein Chip-Grab werden (erinnert mich irgendwie an die E/A-Karten der Sinumerik 520). Die Nachteile von Hardware-Lösungen bei Änderungen kennst du ja. So ein µC, ich nehme mal den Atmega16 als Bsp. kostet EUR 2,20 und du hast 32 E/A welche du nach Herzenslust verbiegen kannst. Der externe Aufwand zur Pegelwandlung bleibt ja gleich. Einzig beim Programmieren muss man sich etwas umstellen wenn man SPS-lastig ist (bei mir Codesys, teilw. S7). Könnte dir jedenfalls vorzeitige graue Haare ersparen.
Das heißt nicht das die Hardware-Lösung nicht funktioniert, viel Erfolg dabei und ich werde es mit Interesse verfolgen.

flic

 

[Jenny_Lo]

So,

die Gleisplan und Erläuterungen findet Ihr hier:

http://www.tt-board.de/forum/showthread.php?t=22377

 

[Per]

Hi J_Lo ,

wenn du statt des Tillig-Entkupplers einen festen Entkuppler (federnder Blechstreifen) vorsiehst, bleibt der erste/letzte Wagen immer an der selben Stelle stehen. Mit der von dir vorgesehenen Lichtschranke (LS) kannst du feststellen, dass die neue Lok angekoppelt hat. Dazu sollte die LS nur knapp hinter dem Entkuppler angebracht sein, sonst wird der letzte Wagen beim Ausfahren abgekuppelt .
Auf der Vorderseite des SchaBa wird ein (oder mehrere, je nach Anzahl der Tauschloks) Stumpfgleis vorgesehen.
Das Ganze funktioniert aber nur mit der neuen Kupplung.
Ich hoffe, ich habe mich einigermaßen verständlich ausgedrückt.

Auch wenn du gern mit D100 arbeitest (ich habe mal damit eine "Lichtorgel" mit Lauflicht und allen Popapo geplant: nie wieder!), würde ich den "Standard" mit PC und Software vorziehen, bei wenigen Gleisen "als Einstieg oder Übergang" geht auch ein µC. SPS, auch wenn es funktioniert, wird eine Sackgasse.