Gleisbildstellwerk (GBST)
HJB´s Anlagen-Gleisbildstellwerk

Abb.0

Auf meiner Anlage plane ich auch ein Gleisbildstellwerk (auch kurz "GBST" genannt). Einen ersten Entwurf zeigt die obige Abb.0 ausschnittsweise. Zwar verursachen Gleisbildstellwerke einen nicht erheblichen Aufwand (Entwurf, Bau, Elektrik, Software, sowie Kosten), dafür ist aber der Scharm eines GBST nicht zu verachten. Außerdem ist der Komfort zur Steuerung der Anlage weitaus übersichtlicher und damit leichter, als es über den Bildschirm einer PC-Softwaresteuerung möglich ist und erst recht besser als "mäusegroßen" Displays von Zentralen oder gar Handreglern dort Gleisbild und Schalten es ermöglichen (kein komplettes GBST darstellbar; ständiges hin und her Schalten und damit kein schnelles Eingreifen in das Anlagengeschehen!).
Zwar werden GBSTs inzwischen von einigen Firmen angeboten, welche jedoch nicht gerade preiswert sind und meist auch noch mehr oder weniger umständlich programmiert werden müssen. Daher war und ist mein Ziel ein GBST zu realisieren, welches möglichst einfach und preiswert realisierbar ist und dennoch alle wesentlichen Anzeigen und Schalter aufweist und zudem in einer softwaregesteuerten Anlage eingebunden ist! Da mein GBST so konstruiert wird, dass es in eine PC-Softwaresteuerung eingebunden wird, ergeben sich viele Vorteile, die rechts im Kasten genannt werden.
Aber gehen wir in der Beschreibung Schritt für Schritt vor.
  Vorteile des selbst erstellten GBST:
1. bei größeren Anlagen ist eine digitale Softwaresteuerung per PC sinnvoll.
2. die vorhandene  Software (1) kann kostensparend für ein GBST genutzt werden.
3. GBST als Drucktastenstellwerk.
4. GBST Signal und Weichenstellung mit Anzeigen und Rückmeldungen.
5. GBST mit Start-Ziel Tasten für Weichenstraßen mit Anzeigen.
6. GBST mit Gleisbesetzt-Anzeigen.
7. Die ohnehin in der PC-Software erforderliche Programmierung muss lediglich mit geringen Aufwand für das GBST ergänzt werden, was aber Schaltungshardware für das GBST spart (2).
8. Damit erhält man ein komfortables, leicht und übersichtliches Stellpult zur Anlagenbedienung. Es muss nicht stets mit der Maus auf dem Bildschirm herumgefahren werden und schon gar nicht auf zu kleinen Zentralendisplays agiert werden.
Hinweise:
Viele Informationen zu dieser Thematik finden Sie auch unter "Elektrik", "Steuerungen", sowie "WinTrack", inklusive Downloads (auch für selbst erstellte elektrische Symbole).
Die hier gezeigten Schaltungen wurden zumeist mit dem Programm WinTrack erstellt, bei dem viele selbst erstellte elektrische Symbole ihre Anwendung fanden. Es ist bemerkenswert, was WinTrack alles zu leisten vermag!

Weichenstraßen auf dem GBST

Abbildung 1 zeigt das Prinzip:
Taster melden per s88 Decoder (die man auch viel preiswerter selber bauen kann!) eine zu stellende Weichenstraße der PC-Software, welche wiederum die Information über einen Schaltdecoder dem GBST zur Anzeige zur Verfügung stellt. Dazu dienen grüne LEDs. Ich verwende hier gleich DUO-LEDs; die rote LED wird zur Gleisbesetzt-Meldung verwendet (davon später). Die LEDs benötigen Vorwiderstände; die erforderliche Gleichspannung wurde hier vereinfacht durch die Diode D und einen  Kondensator C dargestellt. Ein separates 5V-Netzteil mit Brückengleichrichter wäre natürlich geeigneter (eine Beschreibung folgt später).

Abb.1
Die Prinzipschaltung macht deutlich, wie die Kombination einer sowieso vorhandene PC-Software-Steuerung mit Anbindung digitaler Komponenten die Realisierung eines GBSTs mit nur wenigen preiswerten Bauteilen ermöglicht (hier 3 Taster, 3 LEDs mit 3 Vorwiderständen, 1 s88 Decoder und 1 Schaltdecoder, bei geringen Verkabelungsaufwand). Dabei erledigt die Software (welche man sowieso zur digitalen Anlagensteuerung programmieren muss) Steuerungsmodalitäten: Kann die Weichenstraße gestellt werden? Egal, ob die Weichenstraße per Mausklick auf dem Monitor gestellt werden soll, oder über ein zusätzlich angeschlossenes Stellpult oder Keyboard, oder aber mittels der Taster auf den Drucktasten-Stellwerk! Und wobei dann auch noch alle Anzeigen sowohl auf dem Monitor, auf dem Keyboard und auf dem GBST erscheinen!

Gleisbesetztmeldung auf dem GBST

Auf meiner Anlage verwende ich das 3-Leitersystem mit MÄRKLIN K-Gleisen. Die K-Gleise ermöglichen leicht das Trennen von Schienen auf einer Seite (kleinen Isolierschlitz fräsen), in der Abb.2 durch kleine rote Dreiecke gekennzeichnet. So entstehen Gleisabschnitte zu Besetztmeldungen dieser Abschnitte. Wird ein solcher Abschnitt befahren, so wird der Strom der masseführenden Schiene über die Räder zur isolierten Schiene geleitet und dient damit der Gleisbesetztanzeige.
Diese Schaltung funktioniert also nur für ein 3-Leitersystem!
Abbildung 2 zeigt das Prinzip:
die Kontakte K melden die jeweiligen Gleisabschnitte beim Befahren als besetzt.
Die Meldungen gelangen einerseits über den s88-Bus zur Zentrale und zur PC-Software, andererseits aber auch über Dioden zum GBST, um die Besetztmeldung auch dort anzuzeigen.
In Abb.2 ist die Auslösung von Kontakt K1 hervorgehoben.
Die Funktionsweise ist weiter unten genauer beschrieben.

Die Besetztmeldeanzeige hat eine eigene 5V Strom-Versorgung und belastet damit nicht den Digitalstrom! Außerdem ist die GBST-Anzeige unabhängig von von Zentrale/PC, damit ist eine Übereinstimmungs-Prüfung möglich!

Abb.2
Wird z.B. der erste Abschnitt befahren, so führt K1 (hervorgehoben) Masse über die Diode D1 und den Vorwiderstand R1 zum roten Kathodenanschluss der Duo-LED 1, welche nun aufleuchtet. Gleichzeitig wird auch der Kondensator C1 aufgeladen. Dieser Kondensator dient folgenden Zweck: nicht immer leiten Räder beim Befahren der Kontaktstelle den Strom unterbrechungsfrei zu K1 (z.B. bedingt durch nicht ganz saubere Schienen). Während solchen kurzen Stromunterbrechungen liefert der Kondensator den Strom für die LED-Anzeige (damit diese nicht flackert!). Die Diode D1 verhindert, dass Massestrom vom Kondensator C1 zum Kontakt K1 fließen kann und somit nur die LED-Anzeige versorgt! Wählt man für den Kondensator einen entsprechend großen Wert (größer als er zur Verhinderung von kurzen Kontaktstörungen erforderlich ist), so wird die LED noch kurze Zeit nach Verlassen des letzten Rads des Kontaktabschnitts leuchten und dann langsam verlöschen.
Übrigens zeigt die Abbildung 2 auch die Schaltung eines Netzteils zur 5V Gleichstromversorgung der LED-Anzeigen auf dem GBST. Diese stabilisierte Netzteil mit einem Brückengleichrichter wird von einem Trafo der Anlage mit Wechselstrom versorgt.
Die Schaltung wurde erfolgreich getestet mit MÄRKLIN K- und M-Gleisen.

Übrigens:
auch wenn die Anlage nicht über Zentrale und Booster mit Strom versorgt wird (also ausgeschaltet ist), das GBST aber weiter nur mit dem 5V-Netzteil versorgt wird, arbeitet die Gleis-Besetztanzeige weiter!
Auch nach kompletter Abschaltung und wieder Einschaltung der Anlage werden alle Besetztabschnitte automatisch wieder korrekt angezeigt. Man sieht also auf dem GBST sofort welche Gleise besetzt sind! z.B. Tunnelbereiche!

Pro Meldeabschnitt werden nur wenige Bauteile im Cent-Bereich benötigt: 1D, 1C, 1R, 1LED. Natürlich können für das GBST auch mehrere LEDs parallel geschaltet werden, um längere Gleisabschnitte besser auszuleuchten.

Die Schaltung funktioniert so ausschließlich für ein 3-Leiter-System!

Abb.3

Signale und Weichen auf dem GBST stellen

Die Prinzip-Schaltung zeigt ein 2-flügeliges ungekoppeltes Signal mit einer Weiche, die durch das Signal entsprechend mitgeschaltet wird. es gibt 4 Möglichkeiten das Signal mit Weiche zu schalten: 1.] per Taste auf dem BGST, 2.] von einem Leitstandstellpult, 3.] von der Zentrale, und 4.] per Software (manuell per Mausklick auf dem Monitor, oder durch Automatikbetrieb). Dabei werden alle Stellungen sowohl auf dem GBST mit LEDs, als auch per Software auf dem Monitor angezeigt. Eine Besonderheit ist die Erweiterung de MÄRKLIN-Weichenantriebs um 2 Leitungen an den Mittelanschlüssen der Mikroschalter! Mit dieser Erweiterung ist eine Rückmeldung der tatsächlichen Weichenstellung möglich. Eine genaue Beschreibung dieser Erweiterung und Funktionsweise ist auf den Seiten Elektrik und Steuerungen zu finden.
Es folgt die Beschreibung der einzelnen Schaltmöglichkeiten:
1.] Taster auf dem GBST:
die Taster melden über den S88-Decoder der Software den Befehl. Die Software leitet den Befehl an den Magnetdecoder 1, welcher dann Signal und Weiche stellt; ebenfalls wird der Befehl an den Schaltdecoder 1 geleitet, der die Anzeigen für Signal und Weiche auf dem GBST schaltet. Zwei Dioden D1 und D2 dienen der Anzeigenentkopplung: bei HP1-Stellung leuchtet nur die Grüne Signal-LED, bei HP2-Stellung sowohl die Orange, als auch die Grüne Signal-LED! Die Microschalter-Mittel-Anschlüsse steuern einerseits über D3 und D4 die Stellungsanzeige der Weiche und andererseits über D5 und D6 die Rückmeldung der tatsächlichen Weichenstellung über den S88-Decoder an die Software. Per Software kann damit eine falsch gestellte Weiche erkannt werden.

Abb.4
Dies hat hat zwei Vorteile: a) ist die Weiche beispielsweise korrekt auf Gerade gestellt, die Weiche wird nun aber mechanisch per Hand in die Position Abzweig gebracht, so stimmt die Weichenstellung nicht mehr mit der Stellung in der Software überein! Die Software bekommt über D5 oder D6 und den S88-Decoder dies mit und kann dann die Weichenstellung automatisch korrigieren. b)  Die Weiche steht z.B. auf Gerade und wird auf Abzweig gestellt, was die Software auch ausführt. Der Weichen-Antrieb "hängt" aber (Fehler), die Mittelanschlüsse der Mikroschalter der Weiche melden also immer noch "Gerade", was der Software über den S88-Bus gemeldet wird und die Software kann eine Warnmeldung anzeigen und sogar softwaregesteuert den betroffenen Streckenabschnitt sperren und Züge anhalten!
2.] von einem Leitstandstellpult:
Das Leitstandstellpult ist ein konventionelles MÄRKLIN-Stellpult auf dem Leitstand der Anlage und mit seinen Anschlüssen einfach parallel zu den Tastern auf dem GBST geschaltet. Die Funktionsweise ist also genau gleich, wie unter [1] beschrieben.
3.] von der Zentrale:
Über das Keyboard der Zentrale erfolgen die Befehle über über den Magnetartikeldecoder zu den Stellantrieben auf der Anlage, sowie die entsprechende Information an die Software und über den S88-BUS die wird die Rückmeldung der Weichenstellung ausgegeben. Also die Funktionsweise auch so wie unter [1].
4.] per Software:
entsprechend wie unter [3] beschrieben, nur dass nicht per Zentrale geschaltet wird, sondern per Softwaresteuerung. Dies kann manuell erfolgen, indem per Mausklick auf dem Software-Gleisbild des Monitors geschaltet wird, oder die Software die Schaltbefehle per Automatik-Steuerung ausführt.
Anmerkungen:
Die Prinzip-Schaltung 4 zeigt lediglich die Hardware. Auf die Software der Steuerung wird an dieser Stelle nicht eingegangen, da es mehrere Anbieter hierfür gibt und jede dieser Software ihre eigene Programmierweise hat. Ein paar Beschreibungen für die Software mit dem Train-Conroller älterer Version finden Sie auf Teil 1 meiner Internetseite, dort auf den Seiten "Steuerung mit TC".

Weichenstraßen, Gleisbesetztmeldung, Signale und Weichen stellen in einem Schaltbild 15.05.


Abb.5
Hier ist die komplette Schaltung zu sehen, wie sie mit dem Programm WinTrack erstellt wurde. Die Kabelfarben wurden gemäß ihren Funktionen gewählt, siehe "Legende Kabeldarstellungen".

Abb.6
Download der Schaltung in WinTrack V15
Das enthaltene Bild ins gleiche Verzeichnis!
Zudem wurden die jeweiligen Schaltungen in entsprechende Ebenen abgelegt:
Im Programm können so entsprechende Ebenen sichtbar. oder nicht sichtbar geschaltet werden. Dabei ist die Farbzuweisung der Ebenen identisch mit der Textfarbe im schwarzen Kasten, wo der jeweilige Text zur Ebene dann auch angezeigt wird, wenn diese Ebene sichtbar geschaltet ist. Siehe Abb.6 links.
Die Ebene 16 "GBST für Druck" ermöglicht den Ausdruck des GBST für einen Stelltisch mit Aussparrungen für Taster und Anzeigen:
Abb.7

 

wird in Abständen fortgesetzt

 

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