Besonderheiten bei grossen Arrangements

Dieser Text soll eine Kurzanleitung zu allen Fragen, die die elektrischen Einrichtungen eines FREMO-Arrangements betreffen, sein. Falls es für einzelne Probleme Verständnisprobleme gibt, lese man die Aufsätze zu dem jeweiligen Problem. In diesem Text sind dazu Links zu diesen Aufsätzen eingestreut.

Im Folgenden wird beschrieben, wie Dinge auf FREMO-Arrangements gehandhabt werden.

Für private Anlagen oder Vereinsanlagen, die permanent aufgebaut sind oder vom Nachwuchs mit bedient werden, kann es. andere Regeln, wie z.B. den Einbau der Schweineschwanzleitung oder die betriebliche Abschaltung von Gleisen, geben.

1. Begriffserklärungen und Namenskonventionen

 

1.1. Begriffserklärungen

1.1.1. Railsync und Railsync-Bus

Die Anschlüsse 1 und 6 des sechspoligen Westernsteckers.

Damit das Signal auch für die Versorgung der Handregler verwendet werden kann, ist der jeweils negative Anschluss mit Signal_Ground identisch..
Die Spannungen an diesen Anschlüssen sind eine "Low power" Kopie, also eine Kopie mit niedriger Leistung des Schienensignals.
(der Strom ist viel geringer, ca. 100 mAmpere gegenüber 5 Ampere des Schienensignals. Logisch gesehen, ist das Schienensignal eine "High power" Kopie des Railsync Signals)

1.1.2. (Fahrstrom-)Booster

Ein Booster (man sollte ihn besser als "Fahrstrom-Booster" bezeichnen) ist ein Verstärker, der das Railsync-Signal so weit verstärkt, dass Triebfahrzeuge mit dem verstärkten Strom fahren können.

Die mir bekannten (Fahrstrom)Booster liefern folgende Ströme:
2 Ampere (SpaxBooster),
2 mal 2,5 Ampere (Franken-DoppelBooster)
3 bis 4 Ampere (Lenz LV101),
5 Ampere (Digitrax Chief DCS100, DB150), 8 Ampere (Digitrax DB200)
10 Ampere (ZIMO-Booster).

Der (Fahrstrom-)Booster enthält:

a) eine Kurzschlussabschaltung
(schaltet die Verstärkung bei einem Kurzschluss auf den Gleisen aus)

b) eine Signalausfallabschaltung
(schaltet die Verstärkung bei Gleichspannung oder 0V auf Railsync aus)

Ein Railsync-Booster ist ein Verstärker, der das Railsync-Signal so weit verstärkt, dass dieses weitere FRED's speisen und (Fahrstrom-)Booster ansteuern kann. Bis jetzt gibt es keinen kommerziellen Hersteller.

Ein Railsync-Booster kommt mit einer einfachen Kurzschlussstrombegrenzung aus und braucht auch keine Signalausfallabschaltung, sollte sie sogar gar nicht haben. Er sollte das Railsync-Signal möglichst unverfälscht weitergeben.

1.1.4. RSCLD

RSCLD heisst RailSync Current Limiting Device ( Strombegrenzer für Railsync)
Das RSCLD ist ein kleines Kästchen mit 2 Widerständen 27 Ohm, 8 Watt. Das RSCLD ermöglicht es, aus einem (Fahrstrom-)Booster einen Railsync-Booster zu machen. Die Widerstände begrenzen den Strom aus einem Booster im Kurzschlussfall auf ein halbes Ampere, so dass ein Kurzschluss auf der Railsync-Leitung in den dünnen Leitungen der Loconet-Verkabelung keinen Schaden anrichten kann.

In der Literatur von Digitrax gibt es den Hinweis, dass man die "Power Ground" Anschlüsse aller (Fahrstrom-)Booster miteinander verbinden solle. Am Digitrax DCS100 ist dieser Anschluss ein kurzes Kabel vom Gehäuse, das in einem Ring-Kabelschuh endet.
Digitrax bezeichnet dieses Kabel als "Pig tail", zu deutsch "Schweineschwanz".

In Anlehnung daran habe ich die Verbindungsleitung als " Schweineschwanzleitung"

bezeichnet

1.1.6. Boosterbox

Die Boosterbox ist eine Schaltung, die es ermöglicht, ein Digitrax DCS100 oder DB150 als optogekoppelten und damit galvanisch getrennten Booster zu betreiben. Die BoosterBox wird zwischen die Loconet-Verkabelung des Arrangements und die Loconet-Anschlüsse des DCS100 geschaltet.

galvanisch getrennt : keine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Gegenständen

Damit wir uns auf Treffen sofort verstehen, bitte ich um zwei Namenskonventionen:

1.2.1. Railsync-Bereich

Da ein Railsync-Ausgang mehrere Booster und mehrere FRED's ( über LN-Boxen) speisen kann, enthält ein Railsync-Bereich mehrere Booster-Bezirke.

1.2.2. Booster-Bezirk

bei zweigleisiger Führung 2 Leitungen (4 polig).
Entgegen der landläufigen Meinung lässt sich ein Kabelquerschnitt von 2,5 mm² in einem Hirschmann-Büschelstecker verlöten (Schräubchen ganz rausdrehen).

Jedes Gleisstück auf dem Modul soll mit der Stammleitung mindestens einmal, besser zweimal verbunden sein. Traue keinem Schienenverbinder und keiner Lötstelle zwischen zwei Gleisstücken.

Hat die Betriebsstelle keinen fest eingebauten (Fahrstrom)Booster, bringt man 2 antiparallele gelbe (weisse) Leuchtdioden mit Vorwiderstand als Anzeigen für die Gleisspannung an strategisch wichtigen Stellen ( evtl als Lampen tarnen) auf der Betriebsstelle unter. Zwei Leuchtdioden sind billiger als eine Duo-LED. Ausserdem hat eine Duo-LED zwei verschiedene Farben. Die Farbwirkung der Duo LED ist vom Blickwinkel abhängig, was zu Missdeutungen führen kann.

Falls die Betriebsstelle einen (oder mehrere) (Fahrstrom)Booster besitzt, sollen die Diagnoseanzeigen des Boosters im Betrieb sichbar sein (eventuell müssen dafür die LED-Anschlüsse des Boosters bis ins Stellpult oder bis zu einer anderen, gut sichbaren Stelle verlängert werden). Die Bedeutung der Anzeigen soll dokumentiert sein.

Die Zuschaltung zur Stammleitung soll über Brückenstecker erfolgen.

Die Abschaltung soll im normalen Betrieb nicht betätigt werden können.

(Ausnahme: Anzeigen, dass Fahrspannung anliegt.)
Die Fahrspannung wird aus dem Booster in die Stammleitung eines Moduls eingespeist.

Jeder Booster soll seinen eigenen Transformator haben,
der den SELV -Bestimmungen (s. u.) genügen und
etwa das 1,2 fache des Boosterstromes bereitstellen können muss.

Der Transformator darf auf keinen Fall im Modul befestigt werden. Ein Vorschlag ist es, den Transformator auf ein Brett zu setzen, das etwa 20 cm über dem Fussboden an den Modulbeinen befestigt ist.

Kein "Schweisstransformator" für alle Booster

Diese Transformatoren liefern dann Kurzschlussströme, die Brände verursachen könnten und sind mit den Vorschriften über Ausstellungen nicht mehr vereinbar.

Doppelbooster dürfen von einer gemeinsamen Sekundärwicklung gespeist werden. Die galvanische Trennung zwischen Steuerleitung (Loconet) und Gleis wird dadurch nicht beeinträchtigt.

Ein Amperemeter in der Verbindungsleitung Trafo -> Booster wäre ein nützliches Extra.

SELV : Separated Extra Low Voltage, (Schutzkleinspannung)
Die Einhaltung der Spielzeug-Richtlinien ist nicht notwendig !!!
(Modelleisenbahn gilt laut EG Richtlinien nicht als Spielzeugeisenbahn !!!)

Jeder mittlere bis grosse Bahnhof (ab 4..5 Gleise)sollte seinen eigenen Booster haben, damit ergibt sich genügend Selektivität (d.h. bei einem Kurzschluss ist nicht gleich die gesamte Anlage ohne Strom)

Die Kabel sollten einen Querschnitt zwischen 1,5 qmm. und 2,5 qmm haben

Unverbindlicher Farbvorschlag für die Stecker und Buchsen :grün.

Baut man Transformator und Booster als Einheit auf, so kann die Verbindung fest montiert werden.

Loks mit versetzten Stromabnehmern (z.B. Rivarossi BR96, Rivarossi BigBoy) werden auf FREMO-Arrangements nicht akzeptiert bzw. dürfen den Boosterbezirk nicht verlassen (als Ortslok zugelassen)

3.2. Loconet-Verkabelung

Kaskadieren heisst: Der Eingang eines Railsync-Boosters wird an den Ausgang eines anderen Railsync-Boosters angeschlossen. Dabei entsteht eine Phasenverschiebung zwischen den Ausgängen der beteiligten Railsync-Booster, die nicht erwünscht ist.

Legt man 50 m als grösste Länge zwischen Zentrale und Railsync-Booster bzw. zwischen Railsync-Booster und dem entferntestem FRED des Railsync-Bereichs fest, so lassen sich Arrangements mit 200 m Längenausdehnung abdecken.

Der sternförmige Aufbau weist im Mittel die kleinere Anzahl von Steckverbindungen zwischen der Zentrale und den LN-Boxen auf, sowie die kürzeren Verbindungen.

Unnötige Kabellängen oder Kabelwickel, z.B. 10 m Kabel zur Überbrückung von 2 m, davon dann 8 m aufgewickelt, sollen vermieden werden.

Loconetkabel sollen nur in Ausnahmen über den Fussboden verlegt werden, aber dann mit Klebeband fixiert werden.

Die Track-Anschlüsse dürfen nicht benutzt werden, auf den vorderen Anschlüssen liegt kein Railsync-Signal.

siehe " Der Railsync-Bus bei grossen Arrangements"

Das Amperemeter zwischen Trafo und Booster darf nicht mehr als 50 bis 100 mA anzeigen, wenn kein Fahrzeug auf dem Gleis steht.
Ist es mehr, dann schmurgelt irgend etwas im Boosterbezirk vor sich hin. => suchen

Dazu schliesst man kurzzeitig einen Widerstand von 6,8 Ohm, 17 Watt (SpaxBooster) oder 3,9 Ohm, 17 Watt (LenzBooster) oder 2,7 Ohm, 17 Watt (DCS100) an die Gleise an. ( Die Widerstände werden schnell, 5 bis 10 sec, heiss, da sie deutlich über ihrer Nennleistung belastet werden)
Der Booster darf die Gleisspannung nicht abschalten.
Das Amperemeter zwischen Trafo und Booster sollte ca 2 Ampere (SpaxBooster), 3,5 Ampere (LenzBooster) oder 5 Ampere (DCS100) anzeigen.
Widerstand natürlich wieder entfernen.

Dazu schliesst man die Gleise kurzzeitig an denjenigen Stellen des Booster-Bezirks kurz, die am weitesten von der Einspeisung in den Booster-Bezirk entfernt sind. Der Booster muss den Kurzschluss erkennen und die Gleisspannung abschalten.
Tut er das nicht, ist die Stammleitung zu dünn bemessen oder hat irgendwo einen zu hohen Übergangswiderstand. Das Amperemeter zwischen Trafo und Booster ist dann ein nützlicher Helfer zur Fehlersuche.
Kurzschluss natürlich wieder entfernen.

Falls der Zentralen-Booster an der Versorgung des Arrangements mit Fahrstrom beteiligt ist, so startet man bei dessen Versorgungsbezirk und einem angrenzenden Boosterbezirk. Ist dies nicht der Fall, startet man mit dem Booster, der die meisten Nachbarn hat, als Referenz.

Man überbrückt für den Test einen Schienenstrang über die Boostertrennstelle hinweg.

Man prüft die Spannung zwischen den Schienen des anderen Schienenstranges der beiden Boosterbezirke mit einem Spannungsprüfer, der auch niedrige Wechselspannungen anzeigt (z.B. Steinel Voltcheck 3)

Und man prüft diagonal.

Fall a)

Gleiche Schiene => sehr kleine Spannung

Diagonal => Spannung in Höhe der Booster-Ausgangsspannung

Die Polung ist o.k.

Fall b)

Gleiche Schiene => Spannung in Höhe der Booster-Ausgangsspannung

Diagonal => sehr kleine Spannung

Die Pole der Anschlüsse von Booster zur Anlage müssen vertauscht werden (Pole wenden).

Erneut prüfen. Nun muss sich Fall a) einstellen.