Modelleisenbahn

Modellbahn in H0 (Bild zweier Lokomotiven)

Zur Modelleisenbahn kam ich über Umwege.

Es war irgendwann in 2008 und die Lage meines damaligen Arbeitgebers begann sich zu verschlechtern. Also suchte ich etwas halbherzig nach einer neuen Stelle und fand auch etwas das ganz interessant klang. Leider stellte sich schnell heraus dass die Firma jemanden suchte der auch etwas Kenntnis in Schaltungstechnik hat, ein Feld in dem ich keinerlei Erfahrung hatte. 

Irgendwie fand ich auf Youtube ein Video des Miniaturwunderlandes in dem ein Großbrand im Maßstab H0 - komplett mit fahrenden Feuerwehrautos - nachgestellt wurde. Das faszinierte mich, und ich begann mich in das dafür verwendete Faller Car System einzuarbeiten. Der Gedanke war "eigentlich ist es ja elektrisch egal ob ein Auto über einen Sensor fährt oder ein Maschinenschlitten den Endschalter betätigt". So wollte ich mir auf interessante Weise das Wissen aneignen um einen solchen Arbeitsplatz das nächste Mal nicht verpassen zu müssen.

Leider waren die diversen Quellen alle für Leute ausgelegt die sich mit der Steuerung von Modelleisenbahnen auskannten und verwendeten entsprechend viel Jargon. Und während ich mich in diesen einarbeitete wuchs die geplante Teststrecke zu einem ziemlich großen Projekt an.

Stromsysteme

Verschiedene Stromsysteme


Erhebliche Konfusion herrscht bei der Bezeichnung der Stromsysteme. Es gibt Gleichstrom, Dreileiter, Wechselstrom, Märklin, Zweileiter und zu guter Letzt noch Digitalstrom. Was sollen all diese Begriffe bedeuten?


Im Wesentlichen gibt es drei verschiedene Arten Strom an seine Lokomotiven zu schicken wenn man mal Batterien weglässt.


Gleichstrom bzw. Zweileiter


Das vermutlich außerhalb Deutschlands verbreitetete Verfahren ist das Zweileiter-System. Es ist relativ einfach gestaltet. Eine Schiene ist der Pluspol, der andere der Minuspol. Die Lok schließt den Stromkreis und wandelt den Strom in Bewegungsenergie um. Dabei wird die Lok um so schneller je höher die Spannung ist. Der Wechsel der Fahrtrichtung erfolgt durch Umpolung des Stroms, d.h. was vorher Plus war ist nun Minus und umgekehrt. 


Vorteile: 



    • die Lokomotiven sind relativ einfach zu bauen, im Prinzip muss man nur die Schienen mit dem Motor verbinden. 

    • weite Verbreitung, darum viel unterschiedliches Gleismaterial verfügbar


Nachteile:



    • alle Fahrzeuge in einem Block erhalten den gleichen Strom und fahren gleich schnell

    • Kehrschleifen verursachen einen Kurzschluss

    • Geringere Betriebssicherheit als beim Dreileiter-System

    • Beleuchtung muss über Konstantstromquellen (o.Ä.) gepuffert werden um eine gleichmäßige Helligkeit bei verschiedenen Geschwindigkeiten zu erzielen

    • Isolierte Achsen notwendig


Wechselstrom bzw. Dreileiter


Der Begriff "Dreileiter" ist eigentlich elektrisch gesehen falsch, denn es gibt natürlich weiterhin nur zwei Pole und damit auch nur zwei Leiter. Es ist nur so dass bei diesem System DREI Leitungen zur Lokomotive führen wobei zwei die gleiche Polung haben. Die korrekte Bezeichnung wäre Dreischienen-Zweileiter-System. Ich kenne aber niemanden der das so nennt.


Das ist das System das Märklin entwickelt hat, hier liegt ein Pol an den beiden Schienen an, der andere Pol wird durch einen Mittelleiter geliefert der in der Mitte der Schienen durch kleine Metallplättchen realisiert wird. Verbraucher erhalten einen Schleifer zwischen den Rädern. Der Strom der verwendet wird ist wie der Strom aus der Steckdose Wechselstrom, es gibt also keinen Plus- oder Minuspol.


Die Geschwindigkeit wird durch die Spannung geregelt, d.h. je mehr Volt auf der Schiene liegt desto schneller fährt die Lok. Allerdings ist es nicht möglich den Strom umzukehren da es ja Wechselstom ist. Statt dessen wird ein hochstromiger "Umschaltimpuls" generiert der die Lok anweist die Fahrtrichtung zu ändern. Dazu ist eine kleine Schaltung in der Lok notwendig.


Vorteile:



    • keine Verpolung möglich, Kehrschleifen müssen nicht bestimmt werden

    • bessere Stromführung da mehr Kontakte möglich sind

    • mehr Haftreifen möglich, darum besserer Vortrieb

    • Beleuchtung muss über Konstantstromquellen (o.Ä.) gepuffert werden um eine gleichmäßige Helligkeit bei verschiedenen Geschwindigkeiten zu erzielen,


Nachteile:



    • alle Fahrzeuge in einem Block erhalten den gleichen Strom und fahren gleich schnell

    • komplizierte Weichen da der Schleifer nicht auf die Schienen treffen darf

    • Aussehen der Schienen leidet

    • mehr interner Aufwand in der Lok

    • Schleifer verändert das Fahrgeräusch und erhöht minimal den Fahrtwiderstand

    • Umschaltimpuls und damit komplexere Schaltung notwendig

    • einziger Hersteller ist Märklin, d.h. man ist auf deren Sortiment beschränkt (*)


Digitalstrom


Der sogenannte "Digitalstrom" ist eigentlich auch eine Wechselspannung, ist aber nicht zum Betrieb von Lokomotiven geeignet da eine konstante Spannung anliegt die an der Zentrale eingestellt werden kann. Auf diese Wechselspannung wird ein Digitalsignal aufmoduliert dass die Fahrzeuge wieder erkennen und auslesen können.


Der "Digitalstrom" kann sowohl mit Zwei- als auch mit Dreischienensystemen verwendet werden.


Vorteile:



    • Fahrzeuge einzeln steuerbar, kleine Blöcke mehr notwendig 

    • Stärke der Beleuchtung unabhängig von der Geschwindigkeit


Nachteile:



    • Digitalzentrale notwendig

    • Fahrzeuge benötigen einen Dekoder

    • komplizierter im Verständnis


Pulsweitenmodulation


Das ist ein Sonderfall den ich bisher nur bei umgebauten Z-Anlagen gesehen habe, aber vielleicht verwendet jemand es auch. Hierbei wird der Strom schnell an- und ausgeschaltet und die Dauer der "An"-Phase bestimmt die Geschwindigkeit. Da ich das Verfahren nur theoretisch kenne kann ich nicht sagen was für Vor- und Nachteile es hat.




(*) es ist mit gewissem Aufwand möglich Schienen von anderen Anbietern mit einem Mittelleiter zu versehen, aber das vernachlässigen wir mal.

Viessmann-Hausbeleuchtung

Viessmann-Hausbeleuchtung


Schon vor einiger Zeit habe ich ein praktisches Set gesehen mit dem eine realistischere Hausbeleuchtung möglich werden würde, das Set 6006 "Viessmann Hausbeleuchtung Startset". Ist es wirklich so praktisch wie es erscheint?


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Viessmann-Hausbeleuchtung


Relativ bald nachdem ich mit der Eisenbahn angefangen hatte las ich einen Artikel über ein "belebtes Haus". Hier wird per Arduino und einzelner LEDs ein Haus nicht mehr komplett beleuchtet sondern einzelne Zimmer um zu simulieren dass im Haus tatsächlich kleine Menschen ihren Geschäften nachgehen. Das fand ich auch charmanter als das Licht im gesamten Haus ein- und auszuschalten und wollte es nachbauen. Das Problem hierbei ist dass man dazu die einzelnen "Zimmer" gegeneinander abtrennen muss - wie geht das am besten?


In diesem Bild sieht man den Effekt sehr gut, und auch wie die Wände mangels Maskiervorhang durchscheinen. Im Bereich um den Stellwerksraum sind die Wände bereits behandelt.


Haus Durchscheinen


Durch die Beleuchtung sieht man auch schön wo beim Bauen geschludert wurde...


Haus ViemannKasten


 


Viessmann hat sich dazu ein Set ausgedacht mit dem man hinter jedes Fenster einen kleinen Plastikkasten klebt und diesen mit einer LED versieht. Nach den Vorstellungen von Viessmann natürlich eine der separat verkauften die einfach eingeklipst werden können - der Preis ist dann auch unpraktisch hoch.


Eigentlich eine Superidee - zumindest wenn der Kasten so gut auf das Fenster passt wie im Bild rechts. Das Licht kommt auch schön von oben als ob eine echte Deckenlampe angeschaltet ist - wenn man die LED nicht zu weit aufdreht kann man das schon sehen.


Aber selbst hier leuchtete die LED durch das (einseitig bemalte) Plastik der Hauswand, darum habe ich die Wand schwarz bemalt. 


Viessmann empfiehlt hier sogar die Gardine aus der Maske auszuschneiden und auf dem Kasten zu befestigen und dieses Konstrukt dann auf das Fenster zu kleben. Das ist natürlich deutlich mehr Arbeit als einfach nur die Maske in das Gebäude einzulegen.


Das viel größere Problem ist aber dass es diese Kasten nur in zwei oder drei Größen gibt. Schon bei meinem ersten Projekt, dem abgebildeten Nebenbahnhof, gab es Probleme die Boxen vernünftig zu platzieren.


Haus ViessmannSet


Auch an den Ecken eines Gebäudes kann es eng werden. Im Bild oben kann ich die Fenster links unter dem Kasten nicht beide mit einer Box versehen weil die Boxen einfach zu groß sind und sich gegenseitig behindern.


Klar, man kann ein Fenster abkleben und nur das andere beleuchten, aber ideal ist es nicht.


Lange Reihen von Fenstern gehen auch nicht, es sei denn man dreht die Boxen oder beschneidet die doch recht dicken Klebekanten. Das geht ganz gut, aber eigentlich gebe ich ja nicht viel Geld aus um nachher doch wieder improvisieren zu müssen.


Und zu guter Letzt erfordert natürlich jede Box ihre eigene LED. Da das Stück im Original knapp drei Euro kostet kommt so eine stimmungsvolle Beleuchtung ganz schön teuer.


 



 


Simulierte Zimmer aus Pappe

Wie gesagt, schon bei meinem ersten Projekt kamen ziemlich viele Probleme auf, und dann habe ich das Ganze deutlich einfacher und billiger mit Pappe und LEDs für ein paar Pfennige aus der Restekiste gelöst.

Der Weg zur Drehscheibe

Der Weg zur Drehscheibe

Bei der Planung meiner Anlage stellte sich schnell heraus dass ich aufgrund des Platzes nur einen einfachen Durchgangsbahnhof bauen kann. Ich habe lange versucht eine Nebenstrecke anzulegen, aber kein Entwurf war richtig gut. Darum macht es eigentlich auch keinen Sinn ein Bahnbetriebswerk einzubauen - aber eine Drehscheibe hätte ich schon gerne gehabt.

Ende 2016 beschloss ich dann einfach eine zu kaufen, egal ob es Sinn macht oder nicht.

CS0.5 - Eigenbau einer Märklin-kompatiblen Zentrale

CS0.5 - Eigenbau einer Märklin-kompatiblen Zentrale


Ich habe im Moment zur Steuerung meiner Eisenbahn einen PC am Start der mit einem Modul des Can-Digital-Bahn-Projekts an die Märklin-Gleisbox angebunden ist.


Eigentlich ein praktisches Projekt, aber der PC muss immer laufen wenn ich Funktionen des Steuerungsprogrammes nutzen will. Außerdem hat der USB-Port etwas Probleme, hin und wieder wird keine Verbindung zwischen PC und Modul aufgebaut.


Darum suche ich schon länger eine Möglichkeit Rocrail näher an die Eisenbahn zu bringen, und habe diese jetzt mit Gerd\'s BananaPi-Interface gefunden. 


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CS0.5 - Eigenbau einer Märklin-kompatiblen Zentrale


Im Stummi-Forum habe ich eine Anleitung gefunden wie man sich eine CS2 nachbauen kann.


Na ja, zumindest fast. Das Endprodukt hat kein Display und kann auch keine Sounddekoder programmieren. Alle anderen wichtigen Funktionen sind aber vorhanden.


Teile und Aufbau


Das System basiert auf einem sogenannten "BananaPi", einer Variante des RaspberryPi Kleincomputers mit einem integrierten CAN-Controller. Dieser wird benutzt um auf die Daten der Eisenbahn zuzugreifen, denn dieses Bussystem verwendet Märklin auch. Außerdem kann der Computer genutzt werden um weitere Funktionen zu verwenden, so arbeitet er als Rocrail-Server und setzt Datenverkehr aus dem Heimnetz auf den CAN-Bus um. So kann man zum Beispiel auch Märklins PC-CS2 oder die RemoteCS-App auf Android benutzen.


Und äußerst günstig ist es auch. Der BananaPi kostet etwa 40€, die Bauteile für den Adapter um die 20€ - bei mir waren es 24€ inklusive eines S88-Interfaces sowie Anschlussplatine für MS2 an den CAN-Bus.


Nachteil: das Gerät muss selbst zusammengelötet werden.


Einzelteile


Dies sind die Einzelteile, malerisch um den BananaPi herumgruppiert. Es sieht schlimmer aus als es ist, es handelt sich bis auf wenige Ausnahmen um schöne große, altmodische Teile die ich auch noch sehen kann.SMD Bauteile Lediglich 5 SMD-Bauteile haben sich dazwischengemogelt, und einer der Widerstände fiel mir natürlich sofort zu Boden. Glücklicherweise fand ich ihn schnell wieder.
Das Einlöten dieser winzigen Bauteile war etwas mühselig, funktionierte aber schlussendlich und das Modul funktioniert ohne Probleme.


Das Löten ging dank Gerds gut illustrierter Seite und gut vorbereiteter Platine ziemlich problemlos und anfängliche Probleme stellten sich auch als selbstgemacht heraus. So war eines der Verbindungskabel zur Gleisbox nicht richtig eingesteckt was der Signalübertragung nicht besonders hilft.


Quasi als Nebeneffekt ergab sich noch ein kleiner Verteiler an den ich CS2s anschließen kann, ähnlich dem Spielpunkt.NET, aber handlicher.


Auch der BananaPi war vollkommen problemlos eingerichtet und verbindet sich anstandslos mit dem Heimnetz. Über puTTY und WinSCP kann man auf die Kommandozeile zugreifen und Dateien übertragen. Die von Gerd auch noch angebotene Möglichkeit eine Verbindung über den seriellen Port aufzunehmen benötigte ich gar nicht. TCP/IP ist viel komfortabler.




Software und Funktionen


FertigGebautWenn der BananaPi hochgefahren ist stellt er sofort alle wichtigen Funktionen zur Verfügung. Das Modul wird von der CS2.exe als physische CS2 erkannt und ich kann auf die angeschlossenen Loks zugreifen. Allerdings ist standardmäßig der Pi als "Master" vorbelegt. Das bedeutet dass sich die CS2.exe beim Start immer die Lokomotivdaten vom Pi holt - und dieser hat sie noch nicht und es gibt auch keine Oberfläche um sie anzulegen. Das bedeutet dass man die Loks erst einmal auf der Software-CS2 anlegen und dann übertragen muss. Auch die Parameter von Rocrail müssen auf den Pi übertragen werden.WinSCP


Wichtig hierbei ist den Modus von WinSCP auf "SCP" zu stellen, sonst erwartet das Programm einen FTP-Server der auf dem Pi läuft. Im SCP-Modus reicht die vorinstallierte SSH aus.


Auf dem Pi gibt es auch eine Web-Oberfläche mit der einige Parameter geändert und der Pi neu gestartet werden kann. Alle wichtigen Einstellungen erfolgen aber mit der Kommandozeile, dann wird schon keine Rechenzeit für ein komplexes GUI verbraten.


 


Rocrail ist in einer relativ aktuellen Version installiert, startet allerdings nicht automatisch. Die dafür notwendigen Befehle sind aber auch gut dokumentiert und so habe ich nun einen vollwertigen Rocrail-Server den ich in die Anlage integrieren kann.


Nachdem ich meine plan.xml kopiert hatte arbeitete der BananaPi wunderbar als Rocrail-Server.


Was ich noch nicht so genau weiß ist wie Updates ablaufen sollen. So wie es aussieht liefert Gerd bei Änderungen immer komplette Images aus, und dann wären alle Änderungen wieder weg. Aber so oft sollte das ja nicht passieren.


 




Rückmeldung


Die StromSniffer des CdB funktionieren offenbar mit dem BananaPi nicht, ich bin nicht sicher ob das daran liegt dass ihre Signale nicht auf den Märklin-Teil des CAN-Busses übertragen werden oder ob sie ein unübliches Format verwenden. Das muss ich noch ausprobieren.


Theoretisch sollte es auch möglich sein die Signale der Sniffer abzufangen und umzusetzen, aber das geht nicht out-of-the-box.


 


Als Alternative kann man aber auf Gerds Platine ein S88-Interface aufbauen das auch vom Image unterstützt wird und damit an die Steuerungssoftware weitergegeben wird. 


 


Preisvergleich


Ein StromSniffer kostet im Moment 65€ und kann acht Abschnitte überwachen. Das sind etwa 8€pro Anschluss. 


Für S88 gibt es ein vergleichbares Modul von Viessmann, es kostet zur Zeit 55€ oder 6,87€ pro Anschluss.


Baut man die Besetztmelder selbst kann man bei Tams für 25€ einen einfachen S88-Rückmelder zum Selberlöten mit 16 Anschlüssen kaufen. Die Teile kann man für um die 2€ bekommen, hier kostet der Anschluss also um die 4€ - Eigenleistung beim Löten natürlich nicht mit eingerechnet.


Hier hat der S88 ganz offensichtlich die Nase vorn, aber ich habe schon viel über Probleme mit diesem Bus gehört. Darum habe ich mir bei ebay ein paar gebrauchte Module gekauft und werde diese erst einmal austesten.


Nachtrag:


Leider konnte ich die S88-Meldungen nicht an die Zentrale bzw. RocRail weitergeben. Ob das an Lötfehlern oder defekten Rückmeldern liegt kann ich leider nicht sagen.




 


Fazit


InterfaceLaeuft


Für etwa 60€ und etwas Handarbeit bekommt man ein wunderbares Interface mit dem man aus seinem Heimnetz komplett auf die Märklin-Anlage zugreifen kann.


Einziger Wermutstropfen ist dass die Rückmeldemodule von CdB vom Pi offenbar nicht erkannt werden.

Kupplungen

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Vergleich von Kupplungen


Eine kleine Zusammenfassung und Bewertung der verschiedenen Kupplungen die ich schon eingesetzt habe.


Ich muss mal einheitliche Bilder machen :)


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Vergleich von Kupplungen


 



Bügelkupplung 

Kupplung Buegel 

 


Praktisch alle Wagen werden mit einer Bügelkupplung ausgeliefert. Im Wesentlichen handelt es sich um einen starren Dorn an dem eine Metallöse beweglich befestigt ist. Die Öse fällt um den Dorn der Gegenkupplung und wird durch ihr Gegenstück gesichert.


Der Abstand zwischen den Wagen ist meist sehr groß und das Entkuppeln per Hand oft nicht einfach weil sich alles miteinander verhakt.

Märklin Standard  

 


Ich weiß nicht ob das die richtige Bezeichnung ist, es geht um die Kupplung die bei den hochwertigeren Märklin- und Trixprodukten mitgeliefert wird. Im Wesentlichen handelt es sich auch um eine Bügelkupplung, sie reagiert aber merklich besser als die Produkte der Konkurrenz. Ob das irgend ein Geheimnis ist oder einfach nur präzisere Produktion kann ich nicht sagen.


Nachteil: relativ groß, wenn an Produkten der Konkurrenz angebaut bleibt sie gerne an den Puffern hängen

Märklin Relex  Kupplung MaerklinRelex

 


Das ist die Billigversion der Kupplungen von Märklin und ist in der Regel an den billigeren Modellen angebracht.


Sie bietet keinen NEM-Schacht und greift auch nicht so präzise wie die normale Kupplung von Märklin - auch mit sich selbst kuppelt sie nicht besonders gut. Sieht auch noch klobiger aus als die normale Märklinkupplung.


Meist ohne NEM-Schacht.

Fleischmann-Profikupplung   

 


Das war meine Lieblingskupplung bevor ich die Universalkupplung kennenlernte. Sie ist relativ kompakt, kuppelt sanft und lässt sich leicht entkuppeln. Gut finde ich auch dass man Wagen einfach nach oben entfernen kann ohne sich zu verrenken.


Es gibt aber zwei Nachteile: es gibt keine Höhensicherung, wenn also Wagen nicht genau aufeinander abgestimmt sind kann es bei Übergängen zu Steigungen oder anderen Niveauproblemen dazu kommen dass sich die Kupplung löst.


Außerdem ist die Kupplung sehr steif und kann nicht wie eine Bügelkupplung zur Seite ausweichen. Damit liegt die gesamte Reaktion in Kurven auf den Schultern der Kupplungskinematik, und sehr oft musste ich feststellen dass Züge in Kurven entgleisten.


Kuppelt nur mit ihresgleichen, und ich kenne auch keine Telexkupplung die diese unterstützt.

Roco Kurzkupplung  Kupplung RocoKurz Alt(alte Version)

 


Obwohl die Kupplung größer ist als viele Bügelkupplungen greifen die beiden Gegenparte so ineinander dass die Wagen sehr eng gekuppelt werden. Lassen sich auch nach oben trennen. 


Kuppelt nur mit ihresgleichen.


Es gibt zwei Versionen dieser Kupplung, eine neue und eine alte. Die ältere hat einen sehr filigranen Plastikarm der sich leicht verbiegt wenn der Wagen gegen ein Hindernis rollt.


Die neue Version ist stabiler, erzeugt aber auch eine ziemlich starre Verbindung die zu Entgleisungen führen kann.

Roco Universalkupplung   Kupplung RocoUniversal

 


Meine aktuelle Lieblingskupplung. Die Universalkupplung kuppelt mit allen passenden Kupplungen sehr sanft und dennoch stabil.  


Außerdem passt sie zu allen mir bekannten Telex-Kupplungen für Bügelkupplungen.

Fleichmann Hakenkupplung  Kupplung Fallhaken

 


Eine ziemlich alte Kupplung, hier greift ein Haken von oben in einen Bügel. Leider nicht (oder nur sehr schlecht) kompatibel mit einer Bügelkupplung.


Weiterer Nachteil: aufgrund des Alters haben Wagen mit diesen Kupplungen in der Regel keinen NEM-Schacht.


Im Bild sieht man die Kupplung von unten, der eigentliche Haken liegt hinter dem Bügel.

Viessmann stromführende Kupplung Viessmann Kupplung

 


Die Kupplungen von Viessman waren die ersten mit denen ich Versuche angestellt habe um Strom zwischen Wagen zu leiten. Dies ist die Version mit vier Polen.


Die Kupplungen sind nur zueinander kompatibel und lassen sich nur mit etwas Aufwand entkuppeln.


Obwohl die Kupplungen sehr groß und klobig aussehen kuppeln die Wagen recht eng. Allerdings gab es mit den Doppelstockwagen von Fleischmann die ich verwenden wollte Probleme in Roco-R3-Kurven, die Wagen entgleisten.


Tests mit anderen Wagen stehen noch aus.


Es gibt natürlich wesentlich mehr Kupplungen, aber das sind diejenigen die ich selbst eingesetzt habe und beurteilen kann.


 


Hier mal ein direkter Vergleich zweier Kupplungen:


2 x Piko Bügelkupplung Roco Universalkupplung
 Kupplung PikoStandardAbstand  Kupplung RocoUniversalAbstand