Blockstreckensteuerung

aus DerMoba, der Wissensdatenbank für Modellbahner
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Unterirdische oder schlecht einsehbare Strecken erfordern bei rein manuellem Betrieb besondere Aufmerksamkeit, damit ein Zug nicht auf einen anderen auffährt. Ein (teil-)automatischer Betrieb auf solchen Abschnitten läßt dem Bediener somit Zeit, sich z. B. um Rangieraufgaben zu widmen. Blockstreckensteuerungen bzw. automatischer Streckenblock gehören daher zu den wichtigsten Automatikschaltungen bei einer Modellbahn. Der folgende Artikel erläutert das Prinzip. Für konkrete Schaltpläne wird auf entsprechende Literatur und Webseiten verwiesen.

Zum Vorbild siehe Eisenbahnsicherungs- und -signaltechnik und http://www.stellwerke.de

Funktionsprinzip

Eine Blockstreckensteuerung soll verhindern, daß ein Zug auf einen anderen auffährt. Dazu wird die Strecke in einzelne "Blocks" aufgeteilt, die mit einem Signal gesichert sind. Ein Block ist also die Strecke zwischen zwei Signalen. Das zugeordnete Signal erlaubt die Einfahrt eines Zuges aus dem vorhergehenden Block in den hinter dem Signal liegenden Blockabschnitt, sofern dieser frei ist. Bei besetztem Block zeigt das Signal "Halt".

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Blockablauf bei freier Strecke. Der Zug stellt das Signal hinter sich auf "Halt".


In der Grundstellung stehen bei freier Strecke alle Signale auf "Fahrt". Sobald der Zug in einen Block (z. B. Block 1) eingefahren ist (d. h. das den Block sichernde Signal BS1 passiert), schaltet das Signal BS1 auf "Halt". Wenn der Zug den Block 1 hinter dem nächsten Signal BS2 wieder verlassen hat, geht das Signal BS1 wieder auf "Fahrt".


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Blockablauf bei besetzter Strecke. Der rote Zug muß am Signal BS1 warten, bis der blaue den Block 1 verlassen hat.


Wenn sich nun 2 Züge auf der Strecke befinden, wird es interessant. Sobald der blaue Zug den mittleren Block 1 erreicht hat, schaltet er das linke Signal BS1 hinter sich auf "Halt". Der folgende rote Zug muß an diesem Signal BS1 so lange warten, bis der blaue Zug den mittleren Block 1 vollständig verlassen hat und das rechte Signal BS2 passiert hat. Nun schaltet sich das linke Signal BS1 wieder auf "Fahrt", und der rote Zug kann weiterfahren. Sobald der rote Zug das linke Signal BS1 passiert und den Block 1 besetzt, schaltet er es selbst wieder auf "Halt", damit ein eventuell ihm nachfolgender Zug ebenfalls gestoppt wird.

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Es muß mindestens ein Block mehr vorhanden sein, als Züge auf dem Kreis fahren.

Wenn man auf einem Kreis z. B. 2 Züge mit einer Blockstreckensteuerung fahren lassen will, benötigt man mindestens 3 Blocks. Bei nur 2 Blocks würden sich die Züge gegenseitig blockieren, weil kein Block mehr frei wäre, in den ein Zug vorrücken kann.

Im Beispiel fährt der rote Zug am Signal S1 in den Block zwischen S1 und S2. Sobald er vollständig am Signal vorbei gefahren und S1 wieder auf Halt gegangen ist, stellt sich S3 auf Fahrt, so daß der blaue Zug in den Abschnitt zwischen S3 und S1 einfahren kann. Der rote Zug fährt derweil bis zum Signal S2 weiter. Das weitere Geschehen ist von den Zuggeschwindigkeiten, Zuglängen und Blocklängen abhängig. Wenn man annimmt, daß der blaue Zug ein langer und langsamer Güterzug sei, dauert es lange, bis er den Block zwischen S2 und S3 geräumt hat. In der Zwischenzeit hat der rote Zug das haltzeigende Signal S2 erreicht. Danach ist der blaue Zug am Signal S3 komplett vorbei gefahren, so daß der Block zwischen S2 und S3 frei ist (man beachte, daß wir wieder 2 besetzte und 1 freien Block haben!). Folglich schaltet nun S2 auf Fahrt, und der rote Zug kann seine Fahrt fortsetzen.


Schaltungsprinzip

Einfache Schaltung

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Schaltung einer einfachen Blocksteuerung


Die Blockstreckensteuerung muß erkennen können, wo sich Züge aufhalten. Dazu benötigt sie Besetztmelder. Einen Block unterteilt sie in mindestens folgende Abschnitte:

  • Fahrtabschnitt
    Der Fahrtabschnitt reicht vom Anfang des Blocks bis ca. 1 m vor dem Blockende, d. h. dem nachfolgenden Blocksignal
  • Haltabschnitt
    Der Haltabschnitt beginnt ca. 1 m vor dem Blockende. Er ist stromlos, wenn der nachfolgende Block besetzt ist (das nachfolgende Blocksignal also "Halt" zeigt)

In der einfachsten Variante reicht es also, jedem Block einen Belegtmelder zuzuordnen. Wenn der Block besetzt ist, schaltet er den vor dem Block liegenden Haltabschnitt z. B. mit einem Relais ab.

Schaltung mit sanfter Verzögerung und Beschleunigung

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Schaltung einer Blocksteuerung mit sanfter Verzögerung und Beschleunigung


Nachteilig an der Einfachvariante ist, daß die Züge abrupt anhalten und anfahren. Wesentlich vorbildgerechter ist es, wenn die Züge vor einem "Halt"-zeigenden Signal langsam abbremsen und schließlich stoppen. Wenn das Signal wieder auf "Fahrt" geht, beschleunigt der Zug sanft. Dazu ist es notwendig, einen zusätzlichen Bremsabschnitt zwischen Fahrt- und Haltabschnitt einzufügen:

  • Fahrtabschnitt
    Der Fahrtabschnitt reicht von ca. 1 m hinter dem Blocksignal bis ca. 2-3 m vor dem Blockende, d. h. dem nachfolgenden Blocksignal
  • Bremsabschnitt
    Im Bremsabschnitt wird der Zug langsam bis auf eine Schleichgeschwindigkeit abgebremst, wenn der nachfolgende Block besetzt ist. Mit der Schleichgeschwindigkeit fährt der Zug bis in den Haltabschnitt. Der Bremsabschnitt benötigt einen eigenen Besetztmelder, damit die Blocksteuerung weiß, wann sie mit dem Bremsvorgang beginnen muß.
  • Haltabschnitt
    Der Haltabschnitt beginnt ca. 1 m vor dem Blockende bis ca. 1 m hinter dem nächsten Blocksignal. Er ist stromlos, wenn der nachfolgende Block besetzt ist (das nachfolgende Blocksignal also "Halt" zeigt). Wenn der nachfolgende Block wieder frei wird, beschleunigt der Zug langsam bis auf die Höchstgeschwindigkeit

Die Blocklogik enthält im wesentlichen ein ODER-Gatter, das die beiden Besetztmelder des nachfolgenden Blocks zusammenfaßt sowie ein UND-Gatter, das bei besetztem eigenen Bremsabschnitt und besetztem Nachfolgeblock (Signal aus ODER-Gatter) den Bremsvorgang einleitet und den Haltabschnitt stromlos schaltet.

Praktische Hinweise

Der Haltabsschnitt muß so lang bemessen sein, daß der schnellste Zug mit dem längsten Auslauf (Schwungmassen beachten!) sicher zum Halten kommt. Das soll auch sichergestellt sein, wenn vorher nicht sanft abgebremst wurde. Der Bremsabschnitt wird so lang bemessen, daß die Bremswirkung vorbildgetreu aussieht. In der Regel wird man ca. 1-2 m verwenden. Am Anfang des Bremsabschnitts kann man das Vorsignal anordnen. Die Länge des Fahrtabschnitts soll den längsten Zug um mindestens den Faktor 1,5 bis 2 überschreiten.

Viele kommerzielle oder im Internet bzw. in Büchern veröffentlichte Blockstreckensteuerungen sind nur mit gezogenen Zügen verwendbar. Geschobene Wendezüge oder Triebwagen verursachen Probleme, weil der Strom am Blocksignal bereits abgeschaltet wird, wenn der Besetztmelder des Blocks belegt meldet. Dies ist jedoch bereits bei einem beleuchteten Steuerwagen der Fall, so daß der Lok am Zugende der Strom abgeschaltet wird und sie stehen bleibt.

Während bei Lichtsignalen im Selbstblock es vorbildgerecht ist, daß die Grundstellung "Fahrt" ist, befinden sich Formsignale normalerweise in "Halt"-Stellung. Bei den Modellbahn-Blockstreckensteuerungen hängt das Verhalten vom konkreten Schaltungsprinzip ab.

Spezielle Maßnahmen sind notwendig, wenn die Blockstrecke in beiden Fahrtrichtungen betrieben werden soll (z. B. auf einer eingleisigen Strecke). Dabei muß sichergestellt werden, daß die Blockstreckensteuerung fahrtrichtungsabhängig arbeitet. Andernfalls bleibt der Zug sofort nach Passieren eines Signals in Gegenrichtung stehen, weil die Haltbedingung für den Gegenrichtungsblock erfüllt ist.

Wenn eine Blockstreckensteuerung mit Besetztmeldern nach dem Stromfühlerprinzip arbeitet, soll der letzte Wagen eines Zuges entweder beleuchtet sein (z. B. Schlußleuchte) oder mit Leitachsen ausgerüstet sein. Kommt es zu einer Zugtrennung, bleibt der jeweilige Block belegt, so daß kein weiterer Zug nachfolgen kann. Eine Kollision wird damit vermieden.

Ist ein Zug länger als ein Block, besetzt er zwei Blocks (sofern der letzte Wagen mit Leitachsen ausgerüstet ist). Auch hierbei ist eine Kollision ausgeschlossen.

Ein punktgenaues Anhalten aller Züge vor einem haltzeigenden Blocksignal ist schwierig zu realisieren. Im Digitalbetrieb können bei neueren Decodern entsprechende Bremseinstellungen konfiguriert werden (z. B. mit ABC-System). Im Analogbetrieb kann man sich aushelfen, indem man die Züge nur bis auf eine Schleichspannung abbremst. Mit dieser geringen Spannung fahren die Züge vor, bis sie einen abgeschalteten Haltabschnitt direkt vor dem Signal erreichen. Optimale Ergebnisse erreicht man jedoch nur, wenn man die Zuggeschwindigkeit vor dem Abbremsen mißt und daraus die "Bremskraft" bestimmt. Dabei werden schnelle Züge stärker abgebremst als langsame.

Systeme wie MpC realisieren die Blockfunktion in Software. Dabei sind geschobene Wendezüge problemlos.

Für das Bremsen in Digitalsystemen hat Arnold Hübsch einige Informationen zusammengetragen.

Literatur und Links

Links zu Geschwindigkeitssteuerungen
Link Informationen Hinweis(e)
http://www.mec-krefeld.de/elektronik.html Mikrocontrollergesteuertes Blockstreckensystem mit Geschwindigkeitsmessung. Auch für geschobene Züge. Einrichtungsvariante als Download, Zweirichtungsvariante auf Anfrage
http://www.gotthardbahn.ch/8_modellbahn/elektronik/8-elektronik.htm Carl Waldis Blocksteuerung ist für Gleich- und Wechselstrombahnen geeignet. Sie kommt auch mit geschobenen Zügen zurecht.
http://www.mecl.ch/2014/index.php?id=208 Blocksteuerung von Reto Huniker vom MEC Langenthal. Aufbau auf Lochstreifenkarten ohne geätzte Platinen möglich.
Link Informationen Hinweis(e)


Literatur
Knobloch: Modell-Eisenbahnen elektronisch gesteuert; Band 1
Köhler: Modelleisenbahn - vorbildgetreu durch Elektronik