Dieser Beitrag erklärt die Fahrstrassen-Schaltung, ein Teil des MRStw.
Idee
Unsere Gleisanlage bietet bestimmte Fahrmöglichkeiten, genannt Fahrstrassen. Eine Fahrstrasse hat immer eine Richtung und führt immer über exakt dieselben Weichen in derselben Stellung. Der Beginn einer Fahrstrasse ist bei uns ein sNs-Block, der ankommende Züge anhalten kann; das Ende einer Fahrstrasse immer ein abgehender Block, wobei in einem Freimelde-Register gespeichert wird, ob dieser frei ist oder nicht.
Ein Teil dieser Fahrstrassen ist gleichzeitig möglich; andere schliessen sich gegenseitig aus. Wir benötigen daher eine Schaltung, welche genau das abbilden kann.
Nun, ich kann hier natürlich keine Schaltung für jede mögliche Gleisanlage präsentieren; aber was ich zeigen kann, sind Bausteine, welche eine Fahrstrasse darstellen. Ein tatsächliches Stellwerk benötigt dann einen solchen "atomaren" Baustein pro Fahrstrasse, plus die gegenseitigen Ausschlüsse (im Wesentlichen sind die Ausschlüsse nur Drahtverbindungen zwischen den Fahrstrassen-Bausteinen).
Im Gegensatz zu früheren Schemas stelle ich hier nicht nur einen solchen "atomaren" Baustein dar, sondern zwei. Die beiden sind identisch, aber so kann ich darstellen, wie der gegenseitige Ausschluss funktioniert.
Funktionsweise
Jede Fahrstrasse besteht aus zwei Relais, einem Fahrstrassen-Relais sowie einem Auflösungs-Relais.
Diese Relais sind so beschaltet, dass das Fahrstrassen-Relais sich selber hält (Fahrstrasse bleibt, wenn sie einmal eingestellt ist); aber nur, wenn das Auflösungs-Relais stromlos ist, also nichts die Fahrstrasse ausschliesst.
Das Prinzip ist nun: Immer, wenn ein Fahrstrassenrelais Strom bekommt, bekommen auch alle Auflösungsrelais von denjenigen Fahrstrassen Strom, die nicht eingestellt werden dürfen.
Man beachte, dass wenn Fahrstrasse 1 (FS1) die Fahrstrasse 2 (FS2) ausschliesst, muss auch FS2 die Fahrstrasse FS1 ausschliessen.
Zum Schema. In der linken Hälfte ist FS1, in der rechten Hälfte FS2.
Oben ist das Fahrstrassen-Relais; unten das Auflösungs-Relais.
Wie ihr seht, kann Strom für das Fahrstrassen-Relais nur über das Ausschluss-Relais kommen. Wenn dieses stromlos ist, kann entweder über den manuellen Drucktaster oder mittels +12V auf dem Eingang
das Fahrstrassen-Relais betätigt werden. Über die Ausschluss-Verbindung und eine Diode bekommt gleichzeitig auch das Ausschluss-Relais von FS2 Strom und verhindert eventuelle Versuche, FS2 einzustellen.
Bemerkungen
Dem aufmerksamen Betrachter sind schon eine ganze Reihe von Dingen aufgefallen.
Einerseits gibt es beliebig viele (soviele wie halt nötig) Ausschluss-Eingänge; bei Bedarf müsst ihr die Schaltung mit weiteren Dioden erweitern. Alles, was eine bestimmte Fahrstrasse ausschliesst, wird hier angeschlossen. Das sind nicht nur andere Fahrstrassen, sondern insb. auch die Besetztmeldung des Freimelde-Registers des abgehenden Blocks!
Weiter: Der Ausgang "Fahrstrasse Ausschlüsse bereit" kommt nicht etwa direkt von der Relais-Spule, sondern geht über einen Kontakt. Mit anderen Worten: Die Ausschlüsse sind erst bereit, wenn das Fahrstrassen-Relais fertig geschaltet hat, nicht schon bei Beginn der Schaltung (Strom auf der Spule).
Desweiteren: Wenn das Auflösungsrelais aktiv ist, passiert nichts wenn eine Anforderung kommt. Die Anforderung geht "ins Leere". Das bedeutet, dass ein Impuls ggf. nicht reicht, um eine Fahrstrasse zu bekommen; es wird ein kontinuierliches Signal benötigt, das bestehen bleibt bis die Fahrstrasse eingestellt werden konnte.
Wie löst man eine Fahrstrasse auf?
Wir verwenden ja den sNs-Block, um festzustellen, ob ein Zug die Konfliktstelle passiert hat, oder anders formuliert: Ob der Zug vollständig das Ende der Fahrstrasse erreicht hat. Was macht der sNs-Block, wenn ein Zug den Block passiert hat? Er gibt einen Freimelde-Impuls aus! Genau dieser Impuls dient nun auch zum Auflösen der Fahrstrasse, indem wir die FM-Leitung vom DSUB-9 abzweigen und an einen eigenen Ausschluss-Eingang anschliessen.
Woher kommt das Signal zur Anforderung der Fahrstrasse?
Entweder wird die Fahrstrasse manuell eingestellt, oder es kommt vom ZVS-Abgriff, ggf. via Kipp- oder Drehschalter.
Einspur-Steuerung verwendet dasselbe Prinzip
Wer das Einspur-Steuerungs-Schema anschaut, merkt, dass dieses eigentlich auch nur aus einer Fahrstrasse und ZVS-Abgriff besteht. Die beiden 2->1-Module haben jeweils eine Fahrstrasse, und auch diese müssen sich gegenseitig ausschliessen. Das zusätzliche Kabel mit Bananensteckern, welches bei meiner Einspur-Steuerung zusätzlich zum Blockkabel nötig ist, stellt die gegenseitigen Ausschlüsse sicher!
Was passiert, wenn zwei sich gegenseitig ausschliessende Fahrstrassen gleichzeitig angefordert werden?
Anfordern kann man auch zwei Fahrstrassen, die sich ausschliessen. Das Stellwerk stellt nur sicher, dass diese nicht gleichzeitig eingestellt werden können. Was passiert aber in dieser Situation?
Nun, im Prinzip ist die Schaltung in dieser Situation nicht stabil, und sie könnte flattern und keinen stabilen Zustand finden. In der Praxis ist es aber so, dass die verbauten Relais aufgrund von Fertigungstoleranzen immer unterschiedliches Ansprechverhalten haben. Resultat ist, dass in dieser Situation idr. sofort eine der beiden Fahrstrassen gewinnt, und idr. immer dieselbe. Welche das ist gibt die theoretische Schaltung nicht vor, das wird nur von den Fertigungstoleranzen bestimmt. Sollte die Schaltung in der Praxis tatsächlich flattern, könnte man auch das Ansprechverhalten eines der beteiligten Relais mit Kondensator und Widerstand leicht verändern.
Funktioniert ein echtes Relais-Stellwerk auch so?
Jein. Ein echtes Relais-Stellwerk bietet mehr Funktionalität und muss, um die Sicherheit zu gewährleisten, so gebaut sein, dass es im Fehlerfall sicher ist. Bei der vorliegenden Schaltung war das überhaupt kein Designziel. Aber: Domino 69 arbeitet mit einer grossen Verschlusstabelle, welche alle Ausschlüsse abbildet, ähnlich wie mein MRStw. Dies im Gegensatz zum Domino 67, welches einen modulareren Ansatz verfolgt, der keine grosse zentrale Verschlusstabelle erfordert.
Als Resultat ist Domino 69 nur für kleine Anlagen geeignet, da die Verschlusstabelle schnell sehr gross wird (Anzahl Ausschlüsse steigen ungefähr quadratisch mit der Anzahl Fahrstrassen, "kombinatorische Explosion"). Mein MRStw hat dasselbe Problem: Wenns zuviele Fahrstrassen gibt, geben all die Ausschlüsse ein riesiges "Gheu".
(Danke an Felix für die Beantwortung meiner diesbezüglichen Fragen; ich hoffe, ich habe das korrekt wiedergegeben).