De digitale H0 modulebaan van de MSC Veenendaal heeft als thema de spoorlijn Utrecht-Arnhem. Op de baan worden twee stations nagebouwd: Ede-Wageningen en Driebergen-Zeist. Het tijdperk waarin de baan wordt gebouwd is tot 2004. In 2004 werden de perrons van Driebergen/Zeist verlengd om het stoppen van langere sneltreinen mogelijk te maken. Het is echter heel goed mogelijk dat de baan al binnen enkele jaren een historische baan wordt, omdat de gemeente Ede het station Ede-Wageningen een stuk naar het oosten wil verplaatsen.

Bij het maken van het ontwerp van de baan is het belangrijkste uitgangspunt geweest dat er zowel met tweerail als drierail materiaal op gereden moest kunnen worden. Uiteraard kan dit niet tegelijkertijd, omdat de stroomafname bij twee- en drierail verschillend is. Op een grote baan is een betrouwbaar systeem van automatische blokbeveiliging een must. De eis dat de baan zowel voor twee- als drierail bruikbaar moest zijn bleek alleen gerealiseerd te kunnen worden door de baan te digitaliseren. In dat geval kan de blokbeveiliging door een computer met daarop een treinbesturingsprogramma worden verzorgd. Voor de computer maakt het namelijk niet uit of er met twee- of drierail wordt gereden. Het treinbesturingsprogramma hoeft alleen maar te weten hoe het sporenplan van de baan is, hoe de wisselstraten zijn gelegd, hoe de baan in blokken is opgedeeld, en waar de treinen zich bevinden.

Het hart van elke digitale modelspoorbaan wordt gevormd door de centrale. De centrale bestuurt de treinen, wissels en seinen. Dit gebeurt door de railstroom van de baan te mengen met digitale commando’s. Decoders zorgen ervoor dat de digitale commando’s ontvangen en uitgevoerd worden, en dat treinen, wissels en seinen de benodigde stroom krijgen om hun werk te doen. Een decoder is een stukje elektronica dat in elke trein, wissel of sein aanwezig moet zijn. In de loop der tijd zijn er verschillende manieren bedacht om digitale commando’s via de railspanning door te sturen. Een andere naam hiervoor is een protocol. Helaas heeft de industrie ons opgescheept met verschillende protocollen die onderling niet samenwerken. In de drierail wereld wordt het Märklin/Motorola protocol gebruikt. In de tweerail H0 wereld wordt het DCC protocol het meest gebruikt. Op N spoor tweerail banen is van oudsher het Selectrix protocol populair, hoewel dit op moderne N banen meer en meer wordt vervangen door DCC. Het onderling niet samenwerken van protocollen betekent in de praktijk dat een loc met een Märklin/Motorola decoder niet reageert op een DCC centrale, en dat een loc met een DCC decoder niet reageert op Märklin/Motorola centrale. Wie zowel met twee- als drierail materiaal op één baan wil rijden moet dus eigenlijk twee centrales aanschaffen. Gelukkig bestaat er ook een centrale die meerdere protocollen ondersteunt: de Intellibox van Uhlenbrock. Deze wordt dan ook gebruikt op de digitale modulebaan van de MSC Veenendaal.

Naast het versturen van digitale commando’s via de railstroom, heeft een centrale nog een aantal ander belangrijke taken. Op een centrale moeten handregelaars voor het sturen van de treinen en de wissels aangesloten kunnen worden. Het besturen van treinen met de hand is belangrijk, bijvoorbeeld als er gerangeerd moet worden. Tussen de centrale en de rails moet een booster gezet worden. De booster is de versterker van het digitale signaal. Bij een audio versterker is het vermogen (het aantal Watts) bepalend voor de geluidssterkte van de luidsprekerboxen. Bij een digitale baan is het vermogen van de booster bepalend voor het aantal treinen dat tegelijkertijd kan rijden en de grootte van de baan. De centrale moet ook de communicatie met de computer verzorgen. Daarom moet er een computerinterface aanwezig zijn. Om de blokbeveiliging via de computer te regelen is een systeem van retourmelders noodzakelijk. In de baan zijn detectiepunten ingebouwd. Wanneer een trein een detectiepunt passeert wordt dit gesignaleerd door de retourmelder en aan de centrale doorgegeven. De centrale geeft dit op zijn beurt weer door aan de computer. De besturingssoftware op de computer kan dan bijvoorbeeld besluiten een trein stil te zetten als hetzelfde blok al door een andere trein bezet is. Voor het aansluiten van de retourmelders wordt over het algemeen de S88 aansluiting van Märklin gebruikt. Deze is echter storingsgevoelig, beperkt in fysieke lengte en erg kwetsbaar voor kabelonderbrekingen. Een andere methode is het aansluiten van retourmelders op Loconet. Dit is een netwerk van zes aderig draad dat onder de baan wordt aangebracht en waarop allerlei apparatuur aangesloten kan worden. Loconet is zeer betrouwbaar, de bekabelking kan honderden meters lang zijn en is zeer flexibel bij het aansluiten van retourmelders. “Last but not least” moet een centrale over een betrouwbare kortsluitbeveiliging beschikken. Kortsluitingen zijn op een modelbaan nu eenmaal aan de orde van de dag. Om te voorkomen dat baan en materiaal in rook opgaan, moet de centrale de baanspanning zo snel mogelijk afschakelen wanneer een kortsluiting optreedt.

Bij veel digitale systemen zijn al deze functies alleen te realiseren door allerlei losse kastjes aan te schaffen. Bij de Intellibox zijn al deze functies in één enkel apparaat ondergebracht. Het enige wat verder nog nodig is, is een externe 16V transformator.

Het baanontwerp

De baan is opgezet als een klassiek “hondebot” zoals uit dit sporenplan blijkt.

Door de overloopwissels op de beide stations zijn de lussen aan de uiteinden van de baan echte keerlussen. Aan het station Ede-Wageningen zijn een aantal concessies gedaan ten aanzien van de rangeersporen. Een klein inhaalspoor aan de zuidzijde van het emplacement ontbreekt door ruimtegebrek. Het wissel voor de aftakking naar de ENKA fabriek is een paar maanden na het faillissement van het bedrijf door Prorail verwijderd. Deze hebben we dan ook weggelaten. De “Kippenlijn” naar Lunteren/Barneveld loopt dood op een stootblok. In de toekomst zou hier bijvoorbeeld een fiddle yard op kunnen worden aangesloten om gemakkelijk materieel op de baan te kunnen rijden en er van af te halen. De totale lengte van de baan is ongeveer 24 meter. De baan omvat 14 modulebakken en twee keerlusbakken.

Omdat de baan zowel voor twee- als drierail materieel geschikt moest zijn, en we zelf de rails wilden ballasten, was de keuze voor een railsysteem snel gemaakt: Märklin K rails. Onze ervaringen hiermee zijn wisselend. Het solderen aan de spoorstaven is een heidense klus. Alleen aan de raillassen valt gemakkelijk te solderen. Het grootste deel van de baan is met flexrails gelegd. De uiteinden van de flexrails laten heel gemakkelijk los van de bedding wanneer ze niet zijn doorverbonden met raillassen. Dat is vooral een probleem op de moduleovergangen. In de keerlussen was het een serieus probleem om de flexrails zo te buigen dat de uiteinden vloeiend in elkaar overgingen. Uiteindelijk zijn de keerlussen met standaard R1 bogen uitgevoerd omdat er voortdurend ontsporingen waren op de plaatsen waar de flexrails niet goed aansloot. Over het algemeen valt er met tweerail materieel goed te rijden op K rails. Alleen locs met een erg lage bodem kunnen op de wissels de verhoogde puntcontacten raken en daardoor ontsporen.

De modulebaan is onder meer bedoeld om op spoorwegmanifestaties getoond te worden. De hele baan moet daarom gemakkelijk uit elkaar gehaald en weer in elkaar gezet kunnen worden. Verder moeten alle elektrische verbindingen tussen de modulebakken snel gemaakt kunnen worden, en moeten ze zowel slijtvast als “fool-proof” zijn. Dat laatste betekent dat als een stekker per ongeluk in het verkeerde contact wordt gestoken er niets kapot mag gaan.

Onder de baan zijn twee ringleidingen gelegd. De eerste ringleiding voert de digitale spanning en heeft drie aders: twee voor de spoorstaven in tweerail bedrijf en één voor de middenrail bij drieweg bedrijf. Eén spoorstaaf is permanent doorverbonden met de bruine aansluitdraad van de digitale spanning. De middenrail en de andere spoorstaaf zijn doorverbonden met de rode aansluitdraad. In deze opstelling wordt er met tweerail gereden. De middenrail wordt immers toch niet gebruikt door tweerail materiaal, dus er mag rustig spanning op staan. De baan wordt voor drierail geschikt gemaakt door de verbindingen tussen de rode aansluitdraad en de spoorstaaf te verbreken. Dit betekent dat een drierail loc slechts op één spoorstaaf massa maakt, maar dat blijkt in de praktijk geen enkel probleem te zijn.

Op de tweede ringleiding staat een gestabiliseerde gelijkspanning van 24V. Deze wordt gebruikt voor het voeden van de wisselaandrijvingen en een groot deel van de elektronica onder de baan.

Keerlus

De beide keerlussen op de baan worden bestuurd door een Lenz LK100 keerlusmodule. Deze digitale keerlusmodule zorgt ervoor dat de polariteit van het digitale signaal correct wordt geschakeld bij tweerail bedrijf. In drierail bedrijf heeft deze module geen functie.

Een eenvoudig schakelingetje laat een relais afvallen als de spanning wegvalt op de spoorstaaf buiten de lus waar de rode draad aan zit. De buitenste spoorstaaf in de keerlus wordt dan door het relais doorverbonden met de bruine draad van de digitale spanning. De binnenste spoorstaaf wordt geïsoleerd.

Wisselbesturing

De onderaandrijvingen van de wissels zijn zelf gemaakt. Het hart van de wisselaandrijving bestaat uit een relais dat uit een analoge telefooncentrale afkomstig is. Van dit relais wordt alleen het grondplaatje met de twee spoelen gebruikt. Rond dit geheel is met behulp van onderdelen uit de bouwmarkt een krachtige en betrouwbare wisselaandrijving gemaakt. De spoelen zijn zodanig geschakeld dat zij een hoefijzermagneet vormen. Dat levert een zeer krachtige aantrekking op. Dat is ook nodig omdat de Märklin K wissels niet erg soepel schakelen. De spoelen hebben een weerstand tussen de 600 en 900 Ohm. Bij een voeding van 24V gebruikt elke aandrijving tussen de 40 en 27 mA.

De wisselaandrijving heeft een continue stroom nodig en daarom worden ze bestuurd door schakeldecoders in plaats van de gebruikelijke puls wisseldecoders. De schakeldecoder die gebruikt wordt is de Littfinski SA-DEC-4.

Deze decoder heeft vier bistabiele relais, wat als voordeel heeft dat het wissel na een stroomuitval zijn laatste stand herneemt als de spanning terugkomt.

Loconet en retourmelders

De standaard methode voor het aansluiten van de retourmelders is de ooit door Märklin bedachte S88 bus. Bij dit systeem worden retourmelders doorgelust tot een keten met behulp van zes aderig platte kabel. Op elke retourmelder kunnen maximaal 16 detectiepunten aangesloten worden. Deze methode heeft voor een grote modulebaan een aantal nadelen:

  • Een onderbreking in de doorlus kabel betekent dat alle retourmelders achter de onderbreking niet meer werken.
  • De nummering van de detectiepunten is afhankelijk van de volgorde waarin de retourmelders worden aangesloten. Dat betekent dat er niet zomaar modulebakken kunnen worden tussengevoegd of weggelaten zonder dat de besturingssoftware ingrijpend veranderd moet worden.
  • Ongebruikte detectie aansluitingen zorgen voor hiaten in de nummering, waardoor de inrichting van de software onoverzichtelijk wordt.
  • De bekabeling is in lengte beperkt en gevoelig voor stoorsignalen uit de baan.

De Intellibox beschikt gelukkig over de mogelijkheid met een ander type bekabeling te werken waarop ook retourmelders kunnen worden aangesloten: Loconet. Loconet is, zoals de naam al zegt, een netwerk dat onder de baan wordt aangebracht. Op dit netwerk kan een zeer groot aantal retourmelders worden aangesloten. De retourmelders kunnen op elke willekeurige plaats aan het netwerk gekoppeld worden. De wijze waarop de bekabeling wordt aangebracht is niet kritisch. Aftakkingen, verlengingen en zelf ringvormige verbindingen kunnen door elkaar heen gebruikt worden. Loconet is zo ontworpen dat het ongevoelig voor stoorsignalen uit de baan. De lengte van de bekabeling kan vele honderden meters zijn. Als kabel wordt zes aderige platte telefoonkabel gebruikt. Verbindingen worden gemaakt met RJ-12 telefoonstekkers en modulair dozen. Dit is allemaal materiaal dat gemakkelijk en goedkoop te verkrijgen is.

Als retourmelder is gekozen voor de LocoIO module van Hans de Loof (http://users.pandora.be/deloof). De LocoIO is een universele Input/Output module die aan het Loconet gekoppeld wordt. Het schakelingetje is voor van alles te gebruiken, maar ook als retourmelder. In totaal kunnen op een LocoIO module 16 detectiepunten aangesloten worden. Het mooie van de LocoIO is, dat aan elke detectie ingang een willekeurig S88 adres toegekend kan worden, terwijl die bij een normale S88 module een aaneensluitend blok vormen en ook nog afhankelijk zijn van de plaats op de S88 kabel. Een voorbeeld: stel dat een blok over twee modules verdeeld is en dat er drie detectiepunten in zitten. Normaal gesproken zit er in elke bak een S88. Dat bekent dat de drie detectiepunten bijvoorbeeld de adressen 1.01, 1.02 en 2.01 krijgen. Bij gebruik van een LocoIO kun je aan de drie detectiepunten vrijelijk S88 adressen toekennen. Je kunt bijvoorbeeld adres 1.01 en 1.02 toekennen aan de twee detectiepunten in de eerste bak. Het derde punt, dat aan de andere LocoIO is verbonden, kun je adres 1.03 geven. Hierdoor is het mogelijk om de detectiepunten in de baan op een logische manier te nummeren.

De detectiepunten worden gevormd door een stuk spoorstaaf van ongeveer 30 cm lengte te isoleren. Dit stukje spoor wordt op een stroomdetector aangesloten. De uitgang van de stroomdetector wordt weer aangesloten op een LocoIO. We maken gebruik van de stroomdetectie schakeling van Hans de Loof. Het voordeel van deze detector is dat hij zowel in de rode als de bruine aansluiting van de digitale baanspanning gebruikt kan worden. Hierdoor is het ook mogelijk om detectiepunten in de keerlussen aan te brengen. Om kosten te besparen is er zelf een printje ontwikkeld om de schakeling op te bouwen.

Locobuffer

Om de LocoIO’s te kunnen configurerer is een apparaatje nodig om een PC via de seriele poort aan het loconet te koppelen. Hiervoor wordt gebruikt gemaakt van de Locobuffer. Het printje hiervoor is eveneens ontwikkeld door Hans de Loof. Datzelfde geldt voor de software waarom de LocoIO’s worden geconfigureerd.

Seinaansturing.

Ook voor de aansturing van lichseinen wordt de LocoIO gebruikt. Met een extra optocoupler aan de uitgang van een LocoIO uitgang kan een LED wordt gestuurd. In de LocoIO software is standaard een mogelijkheid aanwezig voor het besturen twee- drie- en vierstanden lichsteinen.

Geef een reactie