Leitachsen

Für Blockstreckensteuerungen oder andere Automatikschaltungen ist es häufig notwendig, die Position von Zügen zu erfassen. Neben Lösungen wie Reed-Kontakten, Gleiskontakten oder Lichtschranken bieten sich insbesondere die im Betrieb recht zuverlässigen Gleisbesetztmelder an. Solche Gleisbesetztmelder zeigen bei einem Zweileitersystem an, daß sich in dem angeschlossenen Gleisabschnitt ein Verbraucher (Lokmotor oder Beleuchtung) befindet. Unbeleuchtete Wagen wie z. B. Güterwagen versieht man daher mit Leitachsen, die einen Verbraucher simulieren.

Anmerkung: Im Mittelleitersystem (Märklin) setzt man vorzugsweise Kontaktstrecken ein.

Prinzip

Schnitt durch eine Achse für das 2-Leiter-System

Im Zweileitersystem müssen die beiden Radkörper elektrisch voneinander isoliert sein, damit sie die an den beiden Schienen anliegende Fahrspannung nicht kurzschließen. Dazu wird im allgemeinen der Radkörper auf der einen Seite eines Radsatzes mit einem Kunststoffring von der Achse isoliert.

Bei einer Leitachse werden die beiden Radkörper mit einem Widerstand verbunden, der die Gleisbesetztmeldung ansprechen läßt.

Zur Herstellung von Leitachsen muß man nun diesen Isolierring mit einem Widerstand überbrücken, damit ein geringer Strom die Gleisbesetztmeldung ansprechen läßt. Für die Herstellung solcher Leitachsen haben sich verschiedene Verfahren etabliert, die im folgenden erläutert werden. Die beschriebenen Umbauverfahren setzen Metallradkörper und Metallachsen voraus.

Ausführung

Industriell hergestellte Leitachsen

Einige Firmen wie z. B. Roco haben Leitachsen im Lieferprogramm, die einfach gegen die vorhandenen isolierten Achsen ausgetauscht werden. Beim Kauf muß man auf den passenden Raddurchmesser achten.

Graphitlack (Widerstandslack)

Über den Isolationsring wird Graphitlack aufgetragen.

Graphitlack, häufig auch als Widerstandslack bezeichnet, ist z. B. unter der Bezeichnung Graphit 33 von Kontakt Chemie bei den Elektronikversendern erhältlich. Man sprüht den Lack zunächst z. B. dick in den Deckel einer Filmdose. Mit einem Pinsel trägt man den Lack nun über den Kunststoffisolierungsring des Radsatzes auf. Wie dick er aufzutragen ist, muß experimentell ermittelt werden. Diese Widerstandsmessung darf jedoch erst vorgenommen werden, wenn der Lack getrocknet ist.

Fälschlicherweise wird häufig in diesem Zusammenhang auch von Leitlack gesprochen. Da Leitlack (Silberlack) einen viel zu geringen Widerstand besitzt (er ist schließlich zur Reparatur etwa von Leiterbahnen auf Platinen gedacht), würde er bei Leitachsen einen Kurzschluß der Fahrspannung verursachen.

SMD-Widerstände

Über den Isolationsring wird ein SMD-Widerstand geklebt und mit Leitlack mit Achse und Radkörper verbunden.

Wenn man Wert auf genau reproduzierbare Widerstandswerte legt, empfiehlt es sich, Leitachsen mit SMD-Widerständen herzustellen. Dazu werden die SMD-Widerstände mit Sekundenkleber auf die Isolierkörper geklebt. Mit Silberlack (Leitlack) stellt man die elektrische Verbindung zu der Achse einserseits und dem Radkörper andererseits her.

Verschiedentlich wird vorgeschlagen, die Leitachsen mit zwei um 180° versetzten Widerständen aufzubauen, damit es keine Unwucht am Rad gibt. Zumindest in Baugröße H0 ist der Unwuchteffekt jedoch in der Praxis kaum zu spüren (erst recht nicht im kompletten Zug). Bei der Ausstattung mit 2 Widerständen muß aufgrund der sich ergebenden elektrischen Parallelschaltung der Widerstandswert der Einzelwiderstände verdoppelt werden. Beispiel: 10kOhm gewünschter Gesamtwiderstand ergibt 2 Widerstände á 18 kOhm (abgerundet auf Normwert).

Praktische Hinweise

Wie eingangs beschrieben, setzt man die Leitachsen im Zweileiterbetrieb bei Wagen ein, die keinen elektrischen Verbraucher (Lokmotor oder Beleuchtung) enthalten, aber eine vorhandene elektronische Gleisbesetztmeldung auslösen sollen. Wenn man feste Zugverbände fährt, sollte jeder Schlußwagen eines Zuges mit Leitachsen versehen werden, damit bei einer Zugtrennung der vom stehen gebliebenen Zugteil besetzte Abschnitt noch als belegt gemeldet werden kann.

Pro Wagen reicht im allgemeinen eine Leitachse aus. Bei Drehgestellwagen soll hingegen möglichst in jedem Drehgestell eine Leitachse vorhanden sein. Je mehr Leitachsen vorhanden sind, desto sicherer ist die Erkennung eines Wagens.

Der Widerstandswert der Leitachsen sollte je nach Ausführung und Ansprechempfindlichkeit der Gleisbesetztmeldung im Bereich von einigen Kiloohm (ca. 2 kOhm bis 20 kOhm) liegen. Je geringer der Widerstandswert ist, desto mehr belasten die Leitachsen die Fahrstromversorgung. Beispiel: bei 1 kOhm und 10 V Fahrspannung fließt durch die Leitachse ein Strom von 10 mA. Bei einem Zug mit 50 Leitachsen "verliert" man somit bereits 500 mA (0,5 A) Fahrstrom. Dies gilt es natürlich auch bei Digitalbetrieb zu beachten, wo unter Umständen eine große Zahl an Wagen mit Leitachsen von einem Booster versorgt werden müssen (etwa bei Schattenbahnhöfen). Da die Spannung im Digitalbetrieb z. T. bis zu 20 V beträgt, ist die Fahrstrombelastung hier sogar noch höher. Dabei ist auch die maximale Belastbarkeit der Widerstände zu beachten, die z. B. bei SMD-Widerständen nur 1/8 W beträgt. Bei 1 kOhm Widerstand ist diese Belastung bereits bei ca. 11 V erreicht (11 V * (11 V / 1 kOhm ) = 121 mW = 0,121 W ~ 0,125 W = 1/8 W), so daß der Widerstandswert in der Praxis deutlich höher liegen sollte.

Die NEM 624 Elektrische Kennwerte - Radsatz empfiehlt einen Widerstand von 15 kOhm +/-20 %. Dabei werden nur knapp 30 mW bei 20 V Spannung umgesetzt. Die Belastbarkeit herkömmlicher SMD-Widerstände reicht also problemlos dafür aus.