Rolfs N-Bahn
  GBM alt
 

1a. Gleisbesetztmelder

   
1. Gleiskontakte    
1a. Gleisbesetztmelder (Diese Seite ist aus der Beschreinung meiner Steuerung entnommen)    
2. Schaltpult    
3. Tastatur    
4. Multi-Board    
5. FAQ    
Die Beschreibung der Steuerung wird hier fortgesetzt.    
     
 
Bevor ich mit der Beschreibung des Gleisbesetztmelders beginne, möchte ich mit einem Video zeigen um was es hier geht.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
     
     
1. Was erwarte ich von einer Gleisbesetztmeldung? (GBM)    

- Der GBM soll für den analogen Betrieb verwendet werden können. Soll aber auch an einer PC-Steuerung verwendbar sein. Eine Verwendung mit einer Digitalsteuerung sollte nach einer Anpassung möglich sein.
Züge sollen sicher erkannt werden – auch Wendezüge, egal auf welcher Seite sich die Lok befindet.
- Züge die die Gegenrichtung befahren, sollen erkannt werden und eine Durchfahrtsmeldung anzeigen, aber keinen Schaltimpuls auslösen.
- Die Gleisbesetztmeldung soll auch für Stumpfgleise angewandt werden können.
- Die Gleisbesetztmeldung in Bahnhofsgleisen soll eine Freimeldung ausgeben, wenn der Zug den Bahnhof in seiner bisherigen Fahrtrichtung oder entgegen der bisherigen Fahrtrichtung verlässt.
- Wird die Anlage abgeschaltet, soll der Zustand aller Gleisbesetztmelder gespeichert werden. So dass nach dem Einschalten der Anlage alle Gleisbesetztmelder richtig gesetzt werden.
- Es soll ein Einsatz verschiedener Gleiskontakte möglich sein. Auch wenn ich den Einsatz von Lichtschranken bevorzuge.

Kritiker werden sagen „das geht doch viel einfacher“ aber um alle Forderungen zu erfüllen, ist es Vernünftig die Schaltung mit einem Mikrocontroller aufzubauen. So ist es auch möglich, den Gleisbesetztmelder bei Änderungswünschen über die Software leicht anzupassen, ohne die Hardware zu verändern.

     
2. Anwendung des GBM    
     
 

Ein Blockschaltbild macht den Anschluss des Gleisbesetztmelders deutlich. 

Die Gleiskontakte GK sind in dem Blockschaltbild als Reedkontakte eingezeichnet. Ich verwende aber nur Lichtschranken, die es mir ermöglichen ohne Änderungen an den Fahrzeugen, jedes Fahrzeug zu erkennen.

     
2.1. Anwendungsfälle für die der GBM vorgesehen ist.

2.1a Blockstelle

   
  Der GK1 meldet den Prüfabschnitt als belegt und schaltet den Fahrstrom ab. Der GK2 meldet den Prüfabschnitt wieder frei wenn das letzte Fahrzeug den Prüfabschnitt verlassen hat. Es wäre möglich über die Kontakte K3 – K5 eine Blocksteuerung anzusteuern.
     
2.1b Stumpfgleis    
  Der GK1 meldet den Prüfabschnitt als belegt und schaltet den Fahrstrom ab. Wird das Gleis in der Gegenrichtung verlassen wird durch den GK3 eine Freimeldung ausgegeben. Der GK3 muss soweit vor dem GK1 liegen, das der längste Zug bei der Einfahrt in das Stumpfgleis diesen Kontakt auf jeden Fall frei fährt, im Normalfall direkt hinter der Weiche. Wird der GK3 nicht frei gefahren kann es zu Fehlschaltungen kommen.
     
2.1c Bahnhofsgleise    
  Für Bahnhofsgleise sind drei Schaltungen möglich. In dem Beispiel verwende ich im Gleis 1 eine Schaltung wie bei der Blockstelle beschrieben, da im Gleis 1 nur ein Richtungsbetrieb vorgesehen ist. Im Gleis 2 ist vorgesehen das Züge Ein- und Ausfahren können, das Gleis 2 aber auch in der Gegenrichtung verlassen können. Nun sind drei GK notwendig, der GK1 meldet den Prüfabschnitt als besetzt und die GK2 und GK3 melden den Prüfabschnitt wieder frei. Hierbei sollte wieder beachtet werden das der GK3 nach der Einfahrt in das Gl2, frei gefahren werden muss.
     

  Anders verhält es sich wenn in ein Gleis von beiden Seiten eingefahren werden soll.

 

In diesem Fall sind zwei GBM erforderlich, hier durch die Farben Grün und Blau kenntlich gemacht. Die GK2 und GK3 können jeweils für beide GBM genutzt werden. Es ist nicht notwendig hier sechs GK einzubauen.

Zum Ablauf:
 
 
Der Einfahrende Zug überfährt zuerst den GK2 – GK3 Grün wodurch für den Abschnitt eine Durchfahrtsmeldung ausgegeben wird. Danach wird der GK1 Blau überfahren und es kommt zu einer Besetztmeldung des Prüfabschnitts und der Fahrstrom wird abgeschaltet. Der GK2 – GK3 muss wieder frei gefahren worden sein. Nach der Ausfahrt meldet je nach Fahrtrichtung der GK2 Bau oder GK3 Grün den Abschnitt2 wieder frei.
 
Zu einem späteren Zeitpunkt werde ich für diesen Fall einen GBM mit einem größeren Mikrocontroler bauen, so das nur eine GBM eingebaut werden muss, der die Aufgabe besser lösen kann.    
     
3. Schaltungsbeschreibung    
     
  Für den GBM habe ich einen Mikrocontroller ATtiny13 verwendet, mit seinen 5 nutzbaren Ports ist er für diese Anwendung ausreichend. Der RESET-Port PB5 könnte auch genutzt werden, nur ist es dann nicht mehr möglich den Mikrocontroller über den ISP (In System Programming) zu programmieren.
Die Ports PB0 – PB2 werden als Eingänge genutzt, an die die GK (Lichtschranken) angeschlossen werden. Der RESET-Port PB5 sollte über einen 10k Widerstand R7 gegen Plus geschaltet werden.Von dem Port PB4 wird über den T1 der Optokoppler und der Anschluss K3 – K4 gesteuert, der den Zustand des Prüfabschnitts auf eine LED im Stellpult ausgibt. (Besetzt- oder Durchfahrtsmeldung) Für die LEDs im Stellpult, verwende ich Lowcurent-LEDs mit einem Vorwiderstand von 1,5k. Normale LEDs haben bei einer größeren Stückzahl einen zu hohen Stromverbrauch.    
  Wird der GK1 am PB0 von einem Zug überfahren, löst er ein Standlicht der LED aus und über den PB3 - T2 wird das Relais geschaltet. Dabei ist es unerheblich wenn mehre Schaltimpulse durch den vorbeifahrenden Zug ausgelöst werden. Durch überfahren der GK2 am PB1 oder GK3 am PB2 werden die Ports PB3 und PB4 wieder zurückgesetzt, die LED erlischt und das Relais fällt ab. Über die Kontakte K3 – K5 kann eine LED angesteuert werden, welche den Zustand des Relais anzeigt.
Überfährt der Zug der Gegenrichtung zuerst den GK2, wird der PB1 angesteuert und es wird eine Duchfahrtsmeldung auf den Port PB4 über den T1 ausgegeben und die LED blinkt. Dabei erfolgt auf dem PB3 -T2 keine Meldung und das Relais zieht nicht an. Der jeweilige Zustand wird in einem internen EEPROM gespeichert.
Das Relais ist für eine Fahrstromabschaltung gedacht, es muss aber nur eingebaut werden wenn es auch wirklich benötigt wird. Wird das Relais verwendet ist die Freilaufdiode D1 unbedingt erforderlich.
Über den Optokoppler kann der GBM an eine Digitalsteuerung oder an einen PC angeschlossen werden,
so das ein Fahrregler ein sanftes bremsen oder anfahren auslösen kann.
In diesem Fall kann das Relais entfallen.
Der ATtiny13 erlaubt etwa 100.000 Speicherzyklen. Ich habe vorgesehen das bei jeder Meldung der jeweilige Schaltzustand, im EEPROM gespeichert wird. Unter ungünstigen Umständen könnte die maximale Speichergrenze überschritten werden. Bedenkt man das auf einer Anlage der GBM alle 5 Minuten schalten würde und die Anlage täglich 6 Stunden in Betrieb wäre, dann würde erst nach 3,9 Jahren der Wert der Speicherzyklen überschritten. Dass das bei einer privaten Anlage erreicht wird ist doch sehr unwahrscheinlich. Um dies zu umgehen wäre es möglich das Programm und die Schaltung so abzuändern das eine Speicherung nur bei dem Abschalten der Anlage erfolgt und somit ist die Speichergrenze praktisch nicht mehr zu erreichen.
   
   
Wird der Gleiskontakt 3 nicht eingebaut (Blockstelle), dann muss der Port PB2 mit der Masse verbunden werden. Wird dies versäumt , kommt es zu einer ständigen Besetztmldung die nicht aufgelöst weren kann.    

     
4. Fahrauftrag    

  Hat ein Zug den GK1 überfahren wird durch das Relais der Fahrstrom abgeschaltet. Um den Zug weiter fahren zu lassen, ist ein Fahrauftrag notwendig. Im Blockschaltbild (Bild 1) geschieht das indem der Relaiskontakt durch einen Schalter überbrückt wird. Mit einem Steuerpult ist das kein Problem.
Erfolgt der Fahrauftrag von einem PC oder einer Digitalsteuerung wäre dafür ein weiteres Relais notwendig, dies ist eine sehr unzweckmäßige Lösung. Der ATtiny13 ist mit seinen fünf zur Verfügung stehenden Ports auch ausgereizt. Darum habe ich den Kontakt K8 vorgesehen, wird auf diesen ein HIGT-Signal gelegt, zieht der T3 die Basis des T2 gegen Masse und das Relais fällt ab.Dies muss solange geschehen bis der Zug den GK2 oder den GK3 überfahren hat. Dies wird dem PC oder der Digitalsteuerung, durch das verlöschen des Signals am Optokoppler signalisiert.
Ich hätte da noch einige Ideen, wie die Schaltung an verschieden Aufgaben angepasst werden könnte, aber vorerst bleibt sie so.
   
     
         
Bei Interesse kann eine ausführliche Beschreibung der Schaltung, mit allen wichtigen Informationen als eine PDF-Datei heruntergeladen werden.   Download    
Bitte die Änderung von R1 auf 68 Ohm beachten, da dies in den PDF-Dateien nicht berücksichtigt ist.
Siehe Schaltplan.
       
         
Die Software für den ATtiny13 und das Layout der Leiterplatten ist in einer ZIP-Datei zusammengefasst.   Download    
         
GBM_REFLEX_V1_3.HEX   Software für den ATtiny13 des Gleisbesetztmelders
     
RXL_V1.HEX   Software für den ATtiny13 der Reflexlichtschranke
       

 
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