Der Railsync-Bus bei grossen Arrangements

0.2. Zweck dieses Textes

Bei grossen Arrangements muss die Verteilung des Railsync-Signals geplant werden, um nicht Ausfälle (plötzlich lässt sich eine Lok nicht mehr steuern) und andere Überraschungen zu erleben. Dieser Text soll helfen, die Verteilung des Railsync-Signals zu verstehen und damit richtig planen zu können.

1. Was man zum Verständnis wissen sollte

Bei grossen Arrangements verdient die LocoNet-Verkabelung besondere Beachtung

In ihr sind die Steuersignale für die Booster, das so genannte "Railsync-Signal" und die Befehlsübermittlung von den Handreglern, das so genannte "Peer_to_peer_net" vereint.

Im FREMO wird der Begriff "Loconet" nur für das Befehlsübermittlungsnetz benutzt, während Digitrax, der Erfinder des Loconet™, das Wort für die gesamte Verkabelung benutzt.
Um Unklarheiten vorzubeugen, werde ich den Begriff "Loconet-Verkabelung" für das Ganze und "Peer-Net" ( liegt auf den Kontakten 3 und 4 des Westernsteckers) für die Befehlsübermittlung verwenden und das Wort "Loconet" vermeiden.

1.1. Das Railsync-Signal

Das Railsync Signal besteht aus zwei Rechtecksignalen, die entgegengesetzte Phasenlage aufweisen. Die Spitzenspannung beträgt ca 13 bis 14 V, gemessen gegen signal ground (= Masse), die Frequenz liegt bei ca 10 KHz (bei der kurzen Pulsdauer). Das Signal A liegt an Kontakt 1, das Signal B an Kontakt 6 des sechspoligen Westernsteckers an. Signal ground liegt auf Kontakt 2 und auf Kontakt 5 des Westernsteckers.

Die Information, die das Railsync-Signal von der Zentrale zu den (Fahrstrom-)Boostern trägt, wird durch zwei verschieden lange Pulsdauern dargestellt. Im oberen Diagramm werden z.B. 3 Nullen (lange Pulsdauer) und dann 7 Einsen (kurze Pulsdauer) übertragen.

Aus dem gleichgerichten Railsync-Signal kann eine Gleichspannung gewonnen werden. Immer eines der beiden Signale ist positiv und kann über je eine Diode zum Pluspol eines Speicherkondensators geleitet werden. Das andere Signal ist im gleichen Moment negativ und kann über eine andere Diode zum Minuspol des Speicherkondensators geleitet werden. Der Speicherkondensator liefert dann eine unterbrechungsfreie Gleichspannung.

1.2. Versorgung der Handregler mit Speisespannung

Um arbeiten zu können, brauchen die Handregler eine Spannungsversorgung. Dafür gibt es prinzipiell drei Möglichkeiten:

a) Die Versorgung mit einer separaten Gleichspannung

b) Die Versorgung aus den Gleisen

c) Die Versorgung aus dem Railsync-Signal

a) Die Versorgung mit einer separaten Gleichspannung wurde z.B. bei der Intellibox angedacht.
Daher hat die Intellibox zwei Loconet Anschlüsse, einen mit "T", einen mit "B" bezeichnet.
"T" (throttle) soll für die Fahrregler verwendet werden und liefert eine Gleichspannung auf den Railsync-Anschlüssen.
"B" (booster) soll zur Steuerung der Booster verwendet werden und liefert das Railsync-Signal auf den Railsync-Anschlüssen.
Im Allgemeinen müsste eine separate Gleichspannung durch Netzgeräte erzeugt und, separat von der Loconet-Verkabelung, zu jeder LN-Box, in die Freds eingesteckt werden können, hingeführt werden.
Das ergäbe wieder eine zusätzliche Verkabelung für Gleichspannung oder eine doppelte Loconet-Verkabelung, eine für Booster, eine für die Handregler. (Ursprünglicher Vorschlag von Allan Gartner -> Booster-Wiring)
Für grosse FREMO-Arrangements, die nur 3 Tage lang stehen, und daher in weniger als einem halben Tag aufgebaut sein sollten, würde das zu viel Aufbauaufwand bedeuten.

b) Die Versorgung aus den Gleisen wird zum Beispiel von Digitrax vorgeschlagen
Bisher haben wir grossen Wert auf die galvanische Trennung (d.h. keine gemeinsamen Pole) von Schienenstrom und Steuerstrom gelegt
Diese Möglichkeit der Stromversorgung würde die galvanische Trennung aufheben.

c) Die Versorgung aus dem Railsync-Signal wird schon jetzt bei kleinen Arrangements für die Spannungsversorgung der Handregler herangezogen.
Railsync hat mit den Schienenanschlüssen keinen Kontakt. Nur wenn der in der Zentrale eingebaute Booster als (Fahrstrom-) Booster verwendet wird, besteht dort eine Verbindung. Weitere Verbindungen sind unzulässig.

Lösung c) wurde bisher im FREMO verwendet und stellt sich auch bei einer Betrachtung der Alternativen als die beste Lösung heraus.

Das Railsync-Signal wird in der Zentrale erzeugt und wird über Schutzwiderstände an die Westernbuchsen abgegeben..

Versucht man, das Railsync-Signal stärker als vorgesehen zu belasten, so fällt seine Spannung unter den für den Betrieb nötigen Wert.

Beim Digitrax DCS100 kann man etwa 8 FRED's und ca 2 Spax-Booster betreiben.

Die Intellibox bietet ein etwas stärkeres Railsync-Signal.

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

1.3. Kleine Treffen

Aus der Beschränkung auf die Leistungsfähigkeit des Railsync Ausgangs der Zentrale allein kann man eine Definition für ein "kleines" FREMO-Treffen ableiten:

(Link zum Bild "Kleines_Treffen4_150.gif)

Ein kleines Treffen hat also nur einen "Railsync-Bereich".

1.4. Mittlere und grosse Treffen

Für grössere Treffen muss das Railsync-Signal verstärkt, das verstärkte Signal auf mehrere Railsync-Bereiche aufgesplittet und dann verteilt werden.
Auf den ersten Blick ist die doch etwas aufwendige Verstärkung des Railsync-Signals aus Gleichspannung blödsinnig, denn 90 % davon werden in den FRED's wieder in Gleichspannung zurückverwandelt.

Aber mit diesem Umweg gelingt es, den entscheidenden Parameter für ein FREMO-Treffen, den Aufbauaufwand, klein zu halten und mit einem einzigen Loconet-Verkabelungs-Netz für die Steuerung der Booster und die Versorgung der Handregler auszukommen.

Zur Verstärkung und Splittung bieten sich zwei Wege an:

Ein derartiger Railsync-Booster existiert schon als Musteraufbau und hat beim Rhein-Main-Neckar-Treffen 2001 seine Bewährungsprobe bestanden. Zur Zeit wird die Schaltung optimiert und ein neuer Platinenentwurf erstellt. Er hat einen Eingang und vier Ausgänge, die die gleiche Leistung haben wie ein DCS100 Railsync-Anschluss (47 Ohm Innenwiderstand, ergibt etwa 8 bis 10 FREDs und zwei Spax-Booster).

Es gibt zwei Möglichkeiten, den Leistungsumfang dieses Boosters zu erhöhen:

1. Es ist möglich, durch Zusatzplatinen, die nur Strombegrenzungswiderstände und Westernbuchsen enthalten, bis zu 16 Ausgänge an einem Verstärker vorzusehen..

2. Die Ausgänge können durch Ersetzen der Strombegrenzungswiderstände durch solche eines niedrigeren Wertes (27 Ohm) auf das Leistungsniveau des RSCLD gebracht werden.( Ich weiss allerdings noch nicht, wo ich die mechanisch grösseren Widerstände auf der Platine anordnen soll.)

Die Spannungsversorgung erfolgt durch einen Trafo 16 V, 1,5 A.

Mit 4 solcher Railsync-Booster (ohne Zusatzplatinen und ohne Leistungsumfangssteigerung) könnten theoretisch bis zu 128 FRED's und 32 Booster ernährt werden. Damit ist auch die Leistungsfähigkeit einer DCS100-Zentrale, was die maximale Anzahl der Züge angeht, erschöpft.
Da bis zu 8 dieser Railsync-Booster an den Railsync-Ausgang einer Zentrale angeschlossen werden können, kann die Loconet-Verkabelung grosszügig in bezug auf die Railsync-Leistung aufgebaut werden.

Man kann die Railsync-Bereiche kleiner machen, so dass sie im Normalfall weniger als die maximale FRED-Zahl speisen und damit mit Spitzenbelastungen, plötzlich viele FRED's zu versorgen, fertig werden.

Man kann einem grossen Bahnhof auch mehrere Railsync-Bereiche geben, z.B. einen für die Booster und ein bis drei weitere für LN-Boxen)

(Link zum Bild "Mittleres_Treffen4_150.gif")

(Link zum Bild "Grosses_Treffen4_150.gif")

Anmerkungen zu den Bildern:

1. Die LN-Boxen haben zwei Frontbuchsen und zwei Seitenbuchsen.
Die Seitenbuchsen sind für die Verbindung der LN-Buchsen untereinander gedacht (sogenanntes "daisy-chaining", "Gänseblümchenkette"), diese Verkabelung darf während des Betriebs nicht verändert werden.
Die Frontbuchsen dienen zum Einstecken von FRED's und werden während des Betriebs häufig gesteckt.
Wird eine LN-Box als Verteiler gebraucht, wie die Boxen mit Sternchen, würde beim gleichzeitigen Benutzen als FRED-Steckdose die Gefahr bestehen, dass man mit dem Verwechseln der Frontstecker beim Ausstecken einen Teil der Loconet-Verkabelung lahmlegt. Daher wird diese LN-Box verborgen, so dass erst gar keine FRED's eingesteckt werden können.

2. In den Zeichnungen werden verschiedene Arten gezeigt, wie ein Railsync-Bereich aufgebaut sein könnte, z.B. Mitteneinspeisung oder Seiteneinspeisung, ein oder zwei (Fahrstrom-)Booster, DoppelBooster. Da die Ausgänge der RailsyncBooster untereinander gleich sind, kann jede Art an jeden Ausgang gehängt werden.

1.5. Riesen Treffen

Damit lässt sich der maximal erzielbare Strom aus Railsync ( und damit die Zahl der FRED's und Booster) berechnen.

Dabei hat die Erfahrung vergangener Treffen gezeigt, dass ein Spax-Booster pro 4 FRED's notwendig ist.

Da der Lenz-Booster mehr Leistung an der Fahrstrom-Seite hat, kann man etwa einen Lenz-Booster pro 6 ( bis 8) FRED's rechnen.

2.2.1. Railsync aus DCS100
(kleines Arrangement)

I = (13,4 - 7 -1) V / 47 Ohm = 115 mA

Man kann also
8 FRED's und zwei Lenz-Booster ( 8 * 12 mA + 2 * 10 mA= 116 mA ) oder
9 FRED's und zwei Spax-Booster ( 9 * 12 mA + 2 * 5 mA = 118 mA )
an einen DCS100 Railsync Ausgang hängen.

2.2.2. Railsync aus Railsync-Booster
(mittleres und grosses Arrangement)

ein Ausgang von vieren :

I = (15,0 - 7 -2) V / 47 Ohm = 127 mA

9 FRED's und zwei Lenz-Booster ( 9 * 12 mA + 2 * 10 mA= 128 mA ) oder
10 FRED's und zwei Spax-Booster ( 10 * 12 mA + 2 * 5 mA = 130 mA )

2.2.3. Railsync aus RSCLD/ Spax-B.
(mittleres und grosses Arrangement)

ein Ausgang von sieben bei 7fach RSCLD

I = ( 14,0 - 7 - 2) V/ 27 Ohm = 185 mA

Man kann also
13 FRED's und drei Lenz-Booster ( = 186 mA ) oder
14 FRED's und vier Spax-Booster ( = 188 mA )
an einen RSCLD-Railsync Ausgang hängen.