Da sprühen die Funken

Mit der Einbindung von Kehrschleifen in 2L-Gleisanlagen und ihrer Polarisierung durch Kehrschleifenmodule (KSM) befassen sich in diesem Jahr einige Beiträge im Gartenbahn Profi. Wir beginnen in der Juni-Ausgabe 4/2022 mit den technischen Lösungen im Digitalbetrieb durch Kehrschleifenmodule. Diese unterscheiden sich nicht nur durch die Stärke des Versorgungsstroms, sondern durch die Technik, die den Umschaltvorgang auslöst. Dies kann entweder durch Sensorgleise oder auf althergebrachte Weise durch Kurzschluss erfolgen. Stetig sich wiederholende Kurzschlüsse aber führen langfristig zu Abbrand an Rädern und am Schienenkopf. Einige Fabrikate schalten daher mit sehr kurzen Reaktionszeiten um, um die Zeit der Funkenbildung so kurz wie möglich zu halten. Das geht bis hin zum angeblich kurzschlussfreien Umschalten.

Langfristige Kurzschlussfolge: Bei den erkennbaren Rillen handelt es sich um Abbrandspuren an einem Lokrad.

Das machte uns neugierig. Was bedeutet kurzschlussfreies Umschalten bei KSM-Modulen? Kann das in der Praxis überhaupt funktionieren? Die Redaktion des Gartenbahn Profi hat dazu einen in der Materie sachkundigen Techniker zurate gezogen, dem auch entsprechende Messgeräte zur Verfügung stehen, und die beworbene „kurzschlussfreie Umschaltung“ an den im GBP 4 vorgestellten Modulen von ML-Train und MD Electronics eingehender untersucht.

Zunächst ist festzuhalten, dass an älteren, aber immer noch häufig bei Gartenbahnern gebräuchlichen älteren Zentralen Kurzschlussspitzen von bis zu 27 A entstehen können. An modernen, „geregelten“ Zentralen fließen – unabhängig von der gewählten Einstellung – immer maximal 12 A. Das in der Testreihe betrachtete KSM von ML-Train, gefertigt von MD Electronics, soll laut Beschreibung für eine Dauerbelastung von 15 A ausgelegt sein. Mitbewerber bewegen sich da meist bei 8 A, was für die meisten Zentralen auch völlig ausreichend ist. Da die beim Anbieter regulär erworbene Platine von ML-Train weder vergossen noch mit einem Schutzlack versehen war, konnten die auf der Platine verbauten Relais identifiziert werden. Sie sind nur für 10 A ausgelegt, was die angegebene (hohe) Dauerbelastung von 15 A zweifelhaft erscheinen lässt.

Abbrandspuren am Schienenkopf rechts der Trennstelle einer Kehrschleife als Folge von Fehlauslösungen

In der laborgestützten Betriebserfahrung mit dem ML-Train-Modul ergab sich anhand einer Versuchsreihe folgendes: Fuhr man an einer 12-A-Zentrale mit der möglichen reduzierten Einstellung von 8 A mit einer Doppeltraktion, die einen Strombedarf von 6 bis 7 A hat, so schaltete das Modul nicht mehr zuverlässig. Es kam häufig zu Fehlauslösungen und dadurch zum Abschalten der Zentrale infolge Kurzschluss. Zudem entstand nach mehrmaligem Befahren im Bereich der Trennstelle bereits ein deutlicher Abbrand an der Schiene (siehe Abbildung links).

Weiterhin wurde bei den prinzipiell baugleichen Modulen von ML-Train und MD-Electronics in Bezug auf den einstellbaren Stromwert festgestellt: Je nachdem, welche Lok bzw. Lok-Kombination gefahren wird, ist der Strombedarf in Abhängigkeit der Motorenanzahl höher oder niedriger. Dem kann man gemäß Bedienungsanleitungen durch eine veränderte CV-Einstellung begegnen. Daran muss man aber denken! Beachtet man dies nämlich nicht und fährt auf einmal eine Fahrzeugkombination, die mehr Strom verbraucht als der vom Modellbahner am KSM eingestellte Stromwert beträgt, so polen die Module im Sekundentakt um. Der Grund: Die Elektronik dieser KSM vermutet an der Trennstelle einen Kurzschluss, der aber tatsächlich nicht vorhanden ist. Wenn dann während eines Umschaltzeitpunkts die Trennstelle überfahren wird, kommt es zu einem Kurzschluss mit merklichen Abbrandspuren an Rad und Schiene.

Die Schaltung dieser beiden KSM-Module arbeitet unserer Erkenntnis nach also nicht kurzschlussfrei im strengen Sinne des Wortes. Dies belegt schon die erkennbare Funkenbildung beim Überfahren der Trennstelle, die in den beiden Videos sichtbar gemacht wird. Sowohl im Auslieferungszustand als auch mit – nach Vorgaben in der Bedienungsanleitung – optimierten CV-Einstellungen lassen sich im Betrieb durchaus Kurzschlussfunken erzeugen.

Kurzschlüsse führen bei hohen Strömen über kurz oder lang zu merklichem Abbrand an Gleis und Rad. Insbesondere das Video 2 dokumentiert, welche starken Funken bei unbedacht ungünstigen Einstellungen an Rad/Schiene auftreten können. Die meisten der in unserem Beitrag im GBP 4/2022 betrachteten KSM-Module begrenzen daher den maximalen Strom auf 8 Ampere. KSM-Module für höhere, auch einstellbare Ströme verlangen daher vom Modellbahner eine sachgerechte Anwendung. Darauf wollen wir mit diesem Hintergrund-Blog hinweisen.

MD KSM-Video1

MD KSM-Video2