Die Einrichtung einer Kehrschleife - hier: die analoge und digital eKehrschleife
     



Die analoge und digitale Modellbahn - H0, TT und N

- Die Einrichtung einer Kehrschleife -



Inhaltsverzeichnis



     -- Vorbemerkungen

     -- Die technischen Vorgaben

     -- Die Erkennung einer Kehrschleife

     -- Die analoge Kehrschleifensteuerung - Zweileitersystem - Gleichstrom . H0, TT, N

     -- Die analoge Kehrschleifensteuerung - Dreileitersystem - Wechselstrom - H0

     -- Die analoge Kehrschleifensteuerung - Dreileitersystem - Gleichstrom - H0

     -- Einrichtung einer Kehrschleife im digitalen Zweileitersystem - H0, TT, N

     -- Einrichtung einer Kehrschleife im digitalen Dreileitersystem - H0





Vorbemerkungen
Die Einrichtung einer analogen Kehrschleifenschaltung - im Zweileitersystem - auf einer Modellbahn, ist eine echte elektrische Herausforderung für den Modellbahner. Mit der Einrichtung einer Kehrschleifenschaltung muss auch die Gleisanlage in mind. 2 Blockstrecken aufgeteilt werden. Warum dies sein muss, erklären wir dann nachfolgend. Ferner ist die gesamte Gleisplanung auf diese Kehrschleifensituation auszulegen. Wer sich selbst die Elektronik zur Kehrschleife bauen will, dem sei gesagt, dass es hier zum Einen handwerkliche Fähigkeiten im Elektrohandwerk bedarf, wie löten etc. und zum Anderen ein technisches Verständnis für die elektrischen Zusammenhänge. Für ausgesprochene Laien ist diese Schaltung handwerklich zu aufwendig. Dieser Personenkreis sollte auf sog. Kehrschleifenmodule zurück greifen, die lediglich noch verkabelt werden müssen.

Im analogen Dreileitersystem (Märklin-System) hat es der Modellbahner allerdings sehr leicht eine Kehrschleifensteuerung einzurichten. Durch den Mittelleiter wird die Aufgabe zum Kinderspiel, wie ihr im entsprechenden Schaltbild sehen könnt.

Leicht haben es auch die "digitalen" Modellbahner. Wer seine Anlage digital betreibt, der kann im Zusammenwirken mit der Digitalzentrale und einem Kehrschleifenmodul natürlich eine wesentlich einfachere Schaltung auf den Weg bringen.

Wir werden uns nachfolgend sowohl mit der analogen, als auch digitalen Kehrschleifensteuerung beschäftigen. Ihr werdet dann sehr schnell merken, dass die digitale Steuerung wesentlich einfacher zu bewerkstelligen ist, als die analoge Kehrschleifensteuerung..

Kehrschleife  Titelbild
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Die technischen Vorgaben
Bei der Fahrt eines Zuges durch eine Wendeschleife polt sich wie beim nachstehenden Bild zu ersehen ist die Spannung um. Dies bedeutet, dass bei der Einfahrt des Zuges z.B. die Polung der Schienen in Fahrtrichtung - links / + rechts ist. Nach der Durchfahrt des Zuges durch die Schleife und kurz bevor die Gleise in die Weiche einmünden, hat sich die Polung nach der Weiche geändert. Durch diesen, sich aus der Geometrie ergebenden Zustand, ist ein Wechsel der Polung - vor Einfahrt in das Hauptgleis - unumgänglich, da sonst ein Kurzschluss entstehen würde. Diesen Umpolungsvorgang muss über eine elektrische Schaltung vorgenommen werden.

Kehrschleifenschaltung - Zweileiter
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Aber alleine, das genügt nicht. Nachstehend seht ihr ein Bild , dass eine Beispielanlage darstellt. An diesem Beispiel wollen wir euch zeigen, dass eine Wendeschleife elektrische Auswirkungen auf die Gesamtanlage hat. Wenn nun zwei Züge auf der Modellbahnanlage gleichzeitig fahren sollen, ist eine sog. Blockbildung vorzunehmen. Damit wird verhindert, dass beim Polaritätswechsel auch der zweite Zug seine Richtung ändert.

Kehrschleifenschaltung - Zweileiter
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Das nachfolgende Bild zeigt nun die Polarität beim jeweiligen Polaritätswechsel in der Wendeschleife. Deutlich ist zu ersehen, dass der erforderliche Polaritätswechsel im Block 1 keine Auswirkungen auf die Polarität im Block 2 hat. Ohne diese Blockbildung würde die gesamte Anlage die Polariät ändern und der zweite Zug würde seine Fahrtrichtung abrupt ändern.

Kehrschleifenschaltung - Zweileiter
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Die Erkennung einer Kehrschleife
Kehrschleifen sind nicht immer einfach zu erkennen. Das wichtigste Merkmal zur Erkennung ist, wenn eine Gleistrasse in irgendeiner Form einen geschlossen Ring oder Elypse bildet. Wer einen Gleisplan zeichnet sollte nach dessen Fertigstellung einfach von einem bestimmten Punkt anfangen mit linker Schiene (+) und rechte Schiene (-) und dann die Gleistrasse von links nach rechts durchfahren. Wird dabei festgestellt, dass bei einer Schiene sich die Polarität bei einer Einmüdung über eine Weiche ändert, dann hat man es mit einer Kehrschleife zu tun.

Kehrschleifenbilder
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Wenn eine Kehrschleife erkannt wird, dann ist als nächstes, um einen Kurzschluss zu vermeiden, die Schleife von der übrigen Anlage zu trennen und zwar beide Schienen - wenn es sich um ein Zweileitersystem handelt.
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Einrichtung einer Kehrschleife im analogen Zweileitersystem - Gleichstrom - H0, TT, N

Die analoge Kehrschleifensteuerung mit Reedkontakt
Nun haben wir uns mit der Theorie beschäft und gehen nun weiter in die Praxis. Wir haben nun bei unserer Beispielbahn zwei Blockstellen gemarkt.. Wir beschäftigen uns deshalb bei der Schaltung nur noch mit der Blockstelle 1, da die Blockstelle 2 unabhängig von der 1. Blockstelle arbeitet. Aus dieser Vorgabe erarbeiten wir uns nun den nachfolgenden Schaltplan. Dieser Schaltplan sieht vor, das der Zug nur geradeaus in die Kehrschleife einfährt. Sollte der Zug auch als Linkseinbieger in die Kehrschleife einfahren können, würde dies die Schaltung wesentlich komplizieren. Bei der vorliegenden Schaltung wird auch die Weiche automatisch geschaltet.

1. Schritt
Das nachfolgende Schaltbild zeigt nun die Einfahrt eines Zuges in die Kehrschleife. Der Zustand ist nun folgender. Die Weiche ist auf "Gerade" geschaltet (wird vom Reedkontakt 1 gesteuert). Die linke Schiene - in Fahrtrichtung weist (-) auf die rechte Schiene (+) sowohl außerhalb, als auch innerhalb der Kehrschleife.

Kehrschleifenschaltung - Zweileiter - Schaltungsbild 01
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2. Schritt
Das nachfolgende Schaltbild zeigt nun die Überfahrt des Reedkontaktes 2 und die Weiterfahrt in der Kehrschleife. Durch die Überfahrt des Reedkontaktes wird über das Relais 1 die Umpolung des Streckenabschnittes außerhalb der Kehrschleife vorgenommen (Strecke 1). Ferner wird die Weiche auf "Abbiegen" geschaltet. Die linke Schiene in Fahrtrichtung weist nun (-) auf, die rechte Schiene (+) jeweils außerhalb der Kehrschleife (Strecke1).

Kehrschleifenschaltung - Zweileiter - Schaltungsbild 01
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3. Schritt
Der Zug überfährt nun den Reedkontakt 2 und fährt weiter von der Kehrschleife weg (Block1). Durch die Überfahrt des Reedkontaktes wird über das Relais 2 die Umpolung der Kehrschleife vorgenommen. Diese müsste nicht unbedingt erfolgen. Wir haben sie aber dennoch in die Schaltung eingebaut, Falls später die Kehrschleife auch von links angefahren werden sollte. Ferner wird die Weiche auf "Gerade" geschaltet.

Kehrschleifenschaltung - Zweileiter - Schaltungsbild 01
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4. Schritt
Der Zug wird nun über den Fahrregler in der Richtung geändert und fährt nun wieder in Richtung Kehrschleife. Dabei überfährt er den Reedkontakt 1. Durch die Überfahrt des Reedkontaktes 1 erfolgt eine Umpolung der Kehrschleife. Damit ist die Ausgangsbasis bei Bild 1 erreicht. Der weitere Ablauf erfolgt nun wieder wie von Bild 1 bis Bild 3 dargestellt.

Kehrschleifenschaltung - Zweileiter - Schaltungsbild 01
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Die Schaltung mit Dioden
Eine einfache Lösung um eine Kehrschleife kurzschlusssicher im Zweileitersystem zu bauen, ist die mit dem Einsatz von Dioden. Diese Schaltung ist uralt und sie ist in jedem älteren analogen Buch über Modelleisenbahnen ab den 1950er Jahren zu finden. Also nichts neues.

Der Kehrschleifenbereich ist dazu in zwei Streckenabschnitte zu unterteilen (jeweils physikalisch zweipolig getrennt). Der in Fahrtrichtung erste Streckenabschnitt wird mit einem Brückengleichrichter versehen. Damit wird die Schiene mit einer festen und aufgezwungenen Polarität gespeist, die unabhängig der Trafopolarität ist.

Der zweite Teil wird über zwei Dioden versorgt. Diese Dioden sorgen dafür, dass der 2. Streckenabschnitt nur dann mit Spannung versorgt wird, wenn die Polarität des Fahrpultes auf "Ausfahrt" gepolt ist.

Wenn nun ein Zug in die Kehrschleife einfährt, durchfährt er zunächst den ersten Strteckenabschnitt und bleibt im zweiten Abschnitt der Schleife stehen. Erst nachdem die Polarität am Fahrpult geändert wurde, wird dieser Teil mit Spannung über die beiden Dioden versorgt und der Zug kann dann ausfahren. Die Änderung der Fahrspannungspolarität kann auch während der Durchfahrt des ersten Streckenabschnittes bereits erfolgen, da dieser durch den Brückengleichrichter immer mit gleicher Polarität versorgt wird. Dadurch wird eine Durchfahrt auch ohne Aufenthalt möglich.

Sinnvoll ist es auch, das die jeweiligen Streckenabschnitte so groß gewählt werden, dass der vom Modellbahner verwendete längste Zug auch hier Platz findet. Ein automatisches Befahren der Wendeschleife ist allerdings mit dieser Schaltung nicht möglich. Der Modellbahner muss hier schon immer mechanisch die Durchfahrt mit dem Trafo regeln.

Ein wichtiger Hinweis noch: Eine Kehrschleife muss in sich eine Einheit bilden. Da es vor und nach der Kehrschleife wechselnde Polaritäten gibt muss natürlich auch die Kehrschleife vom übrigen Gleisnetz physikalisch getrennt werden, sonst sind Kurzschlüsse vorprogrammiert.

Systembild-Zweileiter-Diodenschlaltung     Systembild-Zweileiter-Diodenschlaltung     Systembild-Zweileiter-Diodenschlaltung
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Natürlich ist es für einen Modellbahner nicht schön, wenn er zugleich den Zug durch die Kehrschleife manuell steuern soll und gleichzeitig die Weiche W1 bedienen soll. Deshalb haben wir den Schaltplan so erweitert, dass die Weiche W1 automatisch mit der Kehrschleifendurchfahrt gesteuert wird.
Also der Zug fährt in die Kehrschleife ein, da steht die Weiche noch in "Geradausfahrt". Beim Durchfahren der Kehrschleife muss aber die Weiche dann auf "Abbiegen" geschaltet werden. Dies geschieht jeweils durch einen Reedkontakt mit Schaltrelais. Die Schaltung ist den nachfolgenden Bildern zu entnehmen.

Systembild-Zweileiter-Weichenschaltung     Systembild-Zweileiter-Weichenschaltung
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Die Schaltung der Kehrschleife mit einerm analogen Kehrschleifenmodul
Eine einfache und komfortable Schaltung einer Kehrschleife im analogen Zweileitersystem ist der Einsatz eines Kehrschleifenmoduls. Es gibt die verschiedensten Kehrschleifenmodule von bekannten Herstellern mit teilweise sehr umfangreichen Schaltmöglichkeiten. Wir können natürlich hier nur ein Schaltmodul auswählen, dass im durchschnittlichen Preissegment liegt. Teure Schaltmodule besitzen zwar erheblich mehr Schaltfeatures, für den "normalen" analog fahrenden Modellbahner wird aber sicherlich ein Schaltmodul aureichend sein, dass sich im mittleren Preissegment bewegt.

Jedes Kehrschleifenmodul erkennt den Kurzschluss bei der Ein- bzw. Ausfahrt aus der Kehrschleife und vertauscht dann automatisch die Polarität der beiden Leiter (Schienen) innerhalb der Kehrschleife. Um den richtigen Zeitpunkt für das Umpolen zu erkennen, gibt es zwei Methoden. Die ältere Methode basiert darauf, dass das Modul eine Kurzschlussauswertung vornimmt - und zwar so schnell, dass es der Modellbahner nicht mitbekommt. Allerdings erzeugt ein so so kurzer Kurzschluss immer einen Abbrand an den Metallrädern und den Gleisen. Die modernen Kehrschleifenmodule nutzen den Effekt des Besetztzustandes eines Gleisabschnittes - also einen Spannungsabfall oder Widerstandsmessung. Diese Methode ist verschleißfrei.

Wir haben uns für das Schaltbeispiel das MD-Electronics 4201 der Fa. MD-Electronics ausgesucht. Es ist ein kostengünstiges Kehsrchleifenmodul. Ein Vorteil: Dieses Kehrschleifenmodul kann sowohl digital, als auch analog arbeiten kann und bis zu 15A Dauerleistung aushalten. Es besitzt einen integrierten Decoder mit dem die Stromstärke angepasst werden kann. Er arbeitet komplett kurzschlussfrei und das ohne Sensorgleise oder jeden anderen hohen Verdrahtungsaufwand.
Das KSM ist wetterfest vergossen. Es kann eingesetzt werden für Kehrschleifen, Drehscheiben und Dreieckschleifen. Wichtig ist im analogen Betrieb, Kehrschleife und Hauptstrecke tauschen die Rollen. Das Kehrschleifenmodul versorgt die Hauptstrecke und der Trafo die Kehrschleife.

Kehrschleifenmdoul analog-digital
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Alles weitere kann der Bedienungsanleitung entnommen werden. Hier gehts zur ---> Anleitung

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Einrichtung einer Kehrschleife im analogen Dreileitersystem - Wechselstrom - H0

Die Technik
Im Dreileitersystem Wechselstrom ist die Einrichtung einer Kehrschleife nun so einfach, dass es eigentlich keines großen Aufsatzes bedarf. Dennoch wollen wir euch kurz die Technik hierzu darstellen.
Wir haben im Dreileitersystem dem entscheidenden Vorteil, dass hier der Mittelleiter den sog. Bahnstromleiter darstellt. Die Schienen wiederum stellen den Nulleiter dar. Damit ändert sich auch beim Ausfahren der Kehrschleife die Polarität der Spannung nicht. Wir haben dies anhand unserer Beispielgleisplanung nun für das Mittelleitergleis dargestellt.
Sehr schön ist zu ersehen, dass wir die Polarität nicht zu ändern brauchen. Es werden auch keine zusätzlichen Schaltungen benötigt. Das einzige, das benötigt wird ist ein Fahrtrafo. Märkliner haben hier einen echten Vorteil.

Kehrschleife - Dreileiter
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Einrichtung einer Kehrschleife im analogen Dreileitersystem - Gleichstrom - H0

Die Technik
Wir geben zu, das Gleichstrom Dreileitersystem von Trix-Express wird sicherlich nicht mehr von vielen gefahren. Dennoch gibt es immer noch Trixler die dieses System bevorzugen, da es viele Vorteile besitzt. Die Gleise sind auch immer noch im Gebrauchthandel erhältlich. Wir haben uns deshalb entschieden auch hier die Technik der Kehrschleife darzustellen. Wir setzten aber hier Voraus, dass sich der Modellbahner mit den Grundsätzen des Trix-Express Dreileitersystems auskennt. Wir setzen hier die Grundlagen voraus.
Wissen muss man, dass der Mittelleiter beim Trix-Express System den Nullleiter darstellt - wird auch Minusleiter genannt. Die linke und rechte Schiene ist der Pluspol. Je nach Stellung des Fahrreglers ist dann entweder die linke Schiene oder die rechte Schiene der Pulspol.
Aus dieser pysikalischen Situation heraus ergibt sich nachfolgendes Polaritätsbild bei Anschluss eines Fahrreglers..

Kehrschleife - Dreileiter - Gleichstrom
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Wie dem Bild entnommen werden kann, werden keine Maßnahmen benötigt, wenn nur ein Trafo angeschlossen ist. Wer jedoch einen Mehrfachbetrieb vornehmen will, also zwei Trafos an das Gleissystem anschließen will, der benötigt eine Unterbrechung der Schienen, wie im nachfolgenden Bild zu sehen.

Kehrschleife - Dreileiter - Gleichstrom
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Dem obigen Bild ist auch zu entnehmen, dass an der Übergangsstelle - Trennstelle (Ausfahrt aus der Wendeschleife) der Trafo 2 zum Einsatz kommt. Dies bdeutet, dass der Zug an der Übergangsstelle zum stehen kommt. Und dann mit dem Trafo 2 weitergefahren werden kann. Dieses Fahrsystem ist natürlich nicht besonders eindrucksvoll. Der Modellbahner will in der Regel den Zug ja kontinuierlich weiterfahren. Dazu braucht es aber dann eine aufwendigere Schaltung. Es müssen dann mind. zwei unabhängige Blockstellen eingesetzt werden, damit der zweite Zug auf der Anlage bei seiner Fahrt nicht beeinträchtigt wird. Das nachfolgende Bild zeigt diese Situation.

Kehrschleife - Dreileiter - Gleichstrom
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Zu sehen ist auch, dass eine Schiene in der Kehrschleife stromlos bleibt. Während die zweite Schiene außerhalb der Kehrschleife - hervorgerufen durch die Kehrschleife - eine Spannung erhält. Wie gesagt, dass Ganze funktioniert nur mit dem Einsatz von mind. zwei Blockstrecken. Zur Weiterfahrt in den Block 2 ist eine gesonderte Schaltung erforderlich, die wir hier aber nicht weiter verfolgen, da dies mit unserem Thema nichts zu tun hat. Hier sind Blockstreckenschaltungen erforderlich, die eine umgekehrte Polarität zur Folge haben muss. Die einfachste Lösung bietet hier aber die Digitaltechnik. Die Schaltung in Analogtechnik wird hier schon sehr aufwendig.

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Einrichtung einer Kehrschleife im digitalen Zweileitersystem - H0, TT, N

Die Einrichtung einer Kehrschleifensteuerung im digitalen Zweileiterbetrieb ist sehr einfach. Benötigt werden eine digitale Zentralstation und ein digitales Kehrschleifenmodul, das es von den verschiedensten Herstellern gibt, angefangen von Busch über ESU, Uhlenbrock, Digital plus bis zu Zimo. Hier ist die Auswahl riesengroß. Wir wollen uns aus dem umfangreichen Angebot das Kehrschleifenmodul von Digital plus herausgreifen. Wir nehmen hier das LK200. Dieses Kehrschleifenmodul arbeitet nach dem Fehlerstromprinzip. Dies bedeutet, dass die Umpolung ab einem bestimmten Kurzschlussstrom erfolgt - bei diesem Modul bereits bei 100 mA Fehlerstrom. Die Polaritätsanzeige erfolgt mit einer LED. Umgeschaltet wird bei diesem Modul elektronisch - also ohne ein mechanisches Relais. Die Verdrahtung ist einfach. Die maximale Stromaufnahme des Moduls beträgt 5 Ampere. Das sind nur einige technische Details, die man nicht unbedingt wissen muss. Wichtig ist, wie dieses Modul angeschlossen wird. Wer das nachfolgende Schaltbild studiert, kann auch mit anderen Kehrschleifenmodulen von anderen Herstellern umgehen. Die Schaltungen sind alle ähnlich.

Kehrschleife digital Zweileiter
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Die Funktionsweise ist nun relativ einfach. Ist bei Einfahrt die Polarität in der Schleife nicht entsprechend dem Einfahrtsgleis - bei Trennstelle 1 - so wird der durch die Räder der Fahrzeuge verursachte Fehlerstrom vom LK200 detektiert und die Polarität im Kehrschleifenbereich sofort angepasst. Dadurch wird der Kurzschluss beseitigt, der Zug kann in die Schleife einfahren. Dies alles geschieht sehr schnell, so dass es während der Fahrt nicht zu bemerken ist. Beim Ausfahren aus der Kehrschleife - an der Trennstelle 2 - entsteht wieder ein Kurzschluss, das LK200 wird hierdurch veranlasst, die Polarität erneut umzuschalten. Der Zug kann nun aus der Schleife ausfahren. Wie ihr seht ist diese Schaltung einfach nur simpel. Schon aus diesem Grund ist ein digitaler Fahrbetrieb nur zu empfehlen.
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Einrichtung einer Kehrschleife im digitalen Dreileitersystem - H0

Es wird sich nun mancher Märkliner wundern, weshalb wir hier das Thema Kehrschleife im digitalen Dreileitersystem erwähnen. Nun, ihr habt recht, es gibt im Märklin Dreileitersystem kein Problem mit der Kehrschleife, da ja der Mittelleiter durchgehend den Pluspol darstellt und die beiden Schienen, jeweils den Minuspol bilden. Auch bei der Durchfahrt einer Kehrschleife entsteht somit kein Polaritätswechsel. Wir wollten aber dennoch an dieser Stelle nochmals vermerken, dass es auch im digitalen Märklinbetrieb, keine Besonderheiten bei der Kehrschleife gibt. Ihr müsst hier einfach nichts beachten. Weitere Infos seht ihr weiter oben unter analoges Dreileitersystem - Wechselstrom.
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