Weichen

Elektrik

Bei der Stromversorgung der Fahrzeuge im Bereich der Weichen gibt es zwei Problemfelder: Die beweglichen Zungen und die umzuschaltenden Herzstücke.
Leider hängen diese beiden Themen in einer Weise zusammen, die es dem unerfahrenem Modellbahner schwer macht, mögliche Probleme vorher zu erkennen und zu vermeiden.
Daher als vorab der Leitsatz:
Die Polarisierung der Herzstücke über die Weichenzungen ist unzuverlässig und daher zu unterlassen !
Aus diesem Satz ergeben sich auch andere Verbesserungen im elektrischen Verhalten der Weichen.

Weichenzungen

Es gibt im Prinzip zwei Arten von Weichenzungen im Modell:
- Die Gelenkzunge, die von den meisten Herstellern eingebaut wird und die
- Feder/Federschienenzunge (s.Vorbildteil), die in der Grossserie nur von Elite/Tillig verwandt wird.

Elektrisch problematischer ist die Gelenkzunge, die speziell nach Einfärbung, Einschottern und Alterung Kontaktschwierigkeiten zeigt und teilweise komplett isoliert ist.
Da es sich hier zumeist um viel längere Schienenabschnitte als bei den Herzstücken handelt, ist hier unbedingt Handlungsbedarf.
Eine Gelenkzunge hat theoretisch bis zu vier Verbindungen zu anderen Weichenteilen:

• Über eine metallische 'Stellschwelle' mit der anderen Zunge - das ist aus verschiedenen Gründen, die bei der Herzstückpolarisierung erklärt werden, problematisch und zu vermeiden. Beispiel: Shinohara
• Eine Kontaktbahn unter der Zunge mit Verbindung zur Backenschiene, die einen permanenten Kontakt herstellen soll - das schließt die vorgenannte Verbindung mit der Stellschwelle aus. Beispiel: unbekannt
  - eventuell Atlas, die das Weichengelenk den Kontakt zur Backenschiene vermitteln lassen (die Aussage konnte bisher nicht verifiziert werden)
• Über das Gelenk zur anschließenden Flügelschiene. Beispiel: Roco, Peco
• Durch den Kontakt mit der Backenschiene bei anliegender Zunge (bei allen Systemen zwangsläufig, aber leider nicht zuverlässig)

Alle genannten Verbindungen sind grundsätzlich wegen der beweglichen Teile als unzuverlässig zu betrachten und daher zu verbessern oder komplett zu trennen.

Es ist dafür zu sorgen, das die bewegliche Zunge eine permanente Verbindung zur anschließenden Flügelschiene bekommt. Das Vorgehen ist dabei nach Fabrikat und Einbauzustand unterschiedlich. Bei bereits eingebauten Weichen bleibt nur der Versuch, einzelne Adern einer Litze so an die Zunge zu löten, das ein guter Kontakt hergestellt wird, die Spurkränze nicht anstoßen und die Weiche an sich keinen Schaden nimmt - viel Spaß !

Sinnvoller ist natürlich eine Manipulation vor dem Einbau. Bei Roco Weichen ist auf der Unterseite des Gelenks ein 'Teller' zu sehen, an den eine Litze angelötet werden kann.
Bei Peco ist die Zunge ein geformtes Blechteil, in das von unten ein Stück Litze eingelötet wird.
In beiden Fällen ist dann nur beim Einbau darauf zu achten, das diese frei beweglich bleibt.

Herzstücke

Eigentlich ist es ganz einfach: Das Herzstück muss je nach Weichenstellung entweder mit der einen oder der anderen Schiene verbunden werden.
Leider funktionieren einige Konstruktionen nicht zuverlässig.

Es gibt Weichen, bei denen das Herzstück nicht elektrisch angeschlossen wird, bzw. aus isolierendem Material besteht. (Beispiel: Peco Isofrog). Bei Fahrzeugen mit genügend langer zuverlässiger Stromaufnahme mag dieses funktionieren, aber es hat wohl jeder ein paar kurze zweiachsige Fahrzeuge mit recht starrer Lagerung der Achsen, die über ein solches Herzstück nicht hinwegkommen. Diese Weichen sind also zu vermeiden.

Einige Fabrikate haben das Herzstück vollkommen isoliert von den anschließenden Schienen und sehen eine Umschaltmöglichkeit über einen externen Umschalter vor - das ist für uns die ideale Ausgangsbasis.

Schließlich gibt es noch Fabrikate, die das Herzstück mit beiden Zungen elektrisch verbinden und die Umschaltung durch den Kontakt der Zungen mit der jeweiligen Backenschiene erreichen (Beispiel: Peco Electrofrog und Tillig/Elite).
Damit haben wir zwei Probleme:

1. die bereits besprochene Unzuverlässigkeit beim Kontakt Backenschiene/Zunge und Zunge/Flügelschiene, die manchmal zu stromlosen Herzstücken führt
2. Die räumliche Nähe der abliegenden Zunge zur Backenschiene mit gegensätzlicher Polarisierung.

Siehe auch den Beitrag Kurzschlußvermeidende Weichen von Martin Balser

Sehr anschaulich sind alle diese Zusammenhänge auch auf einer Seite unserer Freunde von der Proto:87 SIG dargestellt. Auch ohne weitergehende Englischkenntnisse ist die Darstellung gut verständlich. Ein Klick auf die Zeichung stellt die Weiche um und zeigt den entsprechenden Stromfluss.

Schalten unter Last

sollte man möglichst vermeiden (nicht nur bei Weichen). Das war schon bei der analogen Steuerung mit Fahrstromweiterleitung über die Weichen so, wo man auch die Weichen erst stellen sollte, wenn der Zug zum Stehen gekommen war (= kein Strom mehr floss).
Das gilt umso mehr für DCC, wo weitaus größere Ströme fliessen können. Eine Stromweiterleitung macht hier auch keinen Sinn, da ja auf allen Gleisabschnitten ohnehin die gleiche Spannung anliegt.
Es dürfen bei DCC-Betrieb also nur das Herzstück und ggf. die unmittelbar anschließenden Schienen bis ungefär zum Grenzzeichen über den Weichenantrieb umgeschaltet werden. Da sich in diesem Bereich nach den Vorbildvorschriften ohnehin kein Fahrzeug befinden darf, wenn die Weiche gestellt wird, fliesst also auch kein Strom und die Kontakte der Weichenantriebe werden geschont.

Verdopplung der Kontakte - Der große Irrtum

Man findet immer wieder die Aussage:
Der einzelne Kontakt dieses Relais (oder auch Weichenantriebs) kann mit 1A belastet werden, wenn wir also die beiden vorhandenen Kontakte parallel schalten, können wir 2A schalten.
Das ist falsch - über einen geschlossenen Kontakt können ohne Schaden auch etwas größere Ströme als der Nennstrom fliessen, das Problem ist das Abschalten.
Es bildet sich bei der Trennung ein Lichtbogen, der durchaus Löcher in die Kontakte brennen oder diese miteinander verschweißen kann. Er erlischt erst, wenn die Kontakte einen zu großen Abstand haben. Daher muss die Bewegung der Kontakte möglichst schnell erfolgen, damit der Lichtbogen schnellstens abreißt.
Aus diesem Grund haben gewöhnliche Lichtschalter eine eingebaute Feder, damit die Kontakte rasch von der einen in die andere Lage springen und kein Benutzer einen Zustand 'in between' erzeugen kann. Und daher sind die Springkontakte wie sie z.B. von Fulgurex verwandt werden auch deutlich besser als Schleifer (Bemo, Tortoise) die beliebig langsam über die Kontaktbahn kriechen.
Werden nun zwei Kontakte parallel geschaltet, wird immer einer der letzte sein der den Kontakt verliert - und den letzten beißen die Hunde bzw. der Lichtbogen...

In der wirklichen Starkstromtechnik werden zur Begrenzung des Lichtbogens große Anstrengungen gemacht, z.B. Ausblasen mit Druckluft, Schalten nur beim Nulldurchgang eines Wechselstroms.

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