Obwody torowe

W tym artykule opisane są obwody torowe stosowane w klasycznym dwuszynowym zasilaniu modeli prądem stałym.
Obwody torowe służą do niezależnego sterowania ruchem wielu pociągów poprzez podzielenie torów na izolowane odcinki, zwane sekcjami, na które można dostarczyć napięcie trakcyjne (niezależnie od istnienia napięcia na innych odcinkach).
Odcinki izolowane wykonuje się poprzez przerwanie szyny w dwóch miejscach - szyna pomiędzy tymi przerwami jest izolowana od reszty i będzie zasilana tylko wtedy gdy doprowadzimy do niej napięcie dodatkowym przewodem. Przerwy wykonuje się poprzez przecięcie szyny (tor modelowy), zastosowanie sztyftu izolowanego bądź fabrycznego odcinka z przerwą (toru blaszanego nie wolno ciąć!).
Przerywamy zawsze tę samą szynę we wszystkich sekcjach, np. prawą w kierunku rosnącego kilometrażu. Druga szyna pozostaje wspólna dla wszystkich sekcji. Wyjątek stanowią układy z pętlą - wtedy trzeba wykonać podwójną izolację (na obu szynach).

Omówienie właściwości poszczególnych obwodów torowych


Odcinkowy

(z niemieckiego A-Schaltung) jest najprostszym sposobem umożliwiającym poruszanie się jednego pojazdu i zatrzymanie innych. Pojazd może się poruszać tylko po tych odcinkach izolowanych, do których może być dostarczone (poprzez wyłącznik) napięcie z zasilacza. Wyłączenie danej sekcji unieruchamia znajdujący się na niej pojazd. Poniżej pokazano przykładowy schemat takiego obwodu:
A-Schaltung - pelny schemat

Jeśli włączymy wyłącznik 1, to po torze pierwszym będzie mógł przejechać pociąg, natomiast lokomotywy na drugim torze żadna siła nie ruszy z miejsca (oprócz siły ludzkich mięśni ;-)
Możemy więc dojechać pociągiem do włączonego odcinka izolowanego, zredukować płynnie nastawnikiem zasilacza napięcie do zera, wyłączyć odcinek i włączyć inny - ruszając innym pociągiem. Przy okazji - polecam stosowanie wyłączników dwu-sekcyjnych - do drugiej sekcji można podłączyć diodę LED która świeceniem będzie informowała że sekcja jest aktywna.

Ponieważ przewód zielony i szyna którą zasila są wspólne dla wszystkich sekcji, można je pominąć co upraszcza rysowanie schematów:

A-Schaltung - uproszczony schemat

Taka konwencja będzie stosowana w dalszej części artykułu. W przypadku podwójnej przerwy (izolacja w obu szynach) stosować będziemy symbol prostopadlej

Odcinkowy obwód torowy jest prosty w realizacji i polecam go do małych makiet zamkniętych (np. owal z jedną stacją), na których w danym czasie porusza się tylko jeden pociąg. Niestety ta koncepcja obwodów torowych jest nadużywana, a dokładniej jej mutacja zwana...

Grupowy

(z niemieckiego G-Schaltung) polega na podzieleniu wszystkich odcinków izolowanych w grupy. Każda grupa jest zasilana z własnego zasilacza, i jest równoważna obwodowi odcinkowemu opisywanemu powyżej. Rozsądnym użyciem tego systemu jest np. niezależne zasilanie dwóch owali na makiecie zamkniętej, np. linii dwutorowej, jak na rysunku poniżej:
G-Schaltung

Doputy jeden pociąg porusza się potorach parzystych, a drugi po torach nieparzystych, poruszać się mogą niezależnie - każdy sterowany ze swego nastawnika. W przypadku manewrów, np. przejeżdżania z grupy parzystej na nieparzystą, należy ustawić to samo napięcie na obu nastawnikach.
Jak widać, systemu tego należy unikać w przypadku częstego przejeżdżania pociągów z jednej grupy do drugiej, z powodu małej intuicyjności takiego sterowania i skoków lokomotywy podczas przechodzenia pomiędzy sekcjami o różnym napięciu. Problem narasta w przypadku systemów otwartych, złożonych z modułów bądź segmentów stacyjnych i szlakowych. Traktowanie każdej stacji wraz z połową przyłączonych do niej szlaków jako grupy to fundamentalny błąd, niestety często popełniany. system taki jest trudny w obsłudze, nieelegancki i przede wszystkim mało elastyczny (np. trudności z krzyżowaniem pociągów na linii jednotorowej). Do systemów otwartych i większych makiet zamkniętych poleca się pociągowe lub pociągowo-liniowe obwody torowe...

Pociągowy

(z niemieckiego Z-Schaltung) obwód torowy umożliwia sterowanie jadącego pociągu ciągle z tego samego zasilacza. Każdy izolowany odcinek torowy zasilany jest poprzez wielopozycyjny przełącznik umożliwiający bądź odłączenie tej sekcji, bądź zasilanie jej za pośrednictwem jednego z kilku zasilaczy. Dzięki temu można sterować ruchem kilku pociągów jednocześnie.
Samo sterowanie jest naturalne i intuicyjne - ustawiając drogę przebiegu ustawia się we wszystkich sekcjach wzdłuż tej drogi przebiegu zasilanie z tego samego transformatora.
Przykładowy schemat jednej stacji, umożliwiający niezależne zasilanie dwoma transformatorami, pokazano na poniższym rysunku.
Przy okazji pokazano jak zabezpieczyć ślepy tor nr. 4 przed wjechaniem lokomotywy w kozioł oporowy

Z-Schaltung

Pokazane powyżej przełączniki muszą być trój-stawne, czyli ich mechanizm musi umożliwiać ustawienie styków w środkowym neutralnym położeniu. Przemysł produkuje takie przełączniki, np. w wersji dźwigienkowej. W przypadku gdy chcemy użyć więcej niż dwa transformatory, można zastosować przełączniki typu Isostat jeden z wielu, albo przełączniki obrotowe (wybierakowe).

Oczywiście powyższy schemat funkcjonuje, jeśli wszystkie zasilacze mamy w zasięgu ręki, czyli na średnich makietach obsługiwanych przez jedną osobę. W przypadku dużych systemów złożonych z wielu segmentów bądź modułów makiet, obsługiwanych przez wiele osób, stosuje się różne modyfikacje Z-Shaltung. Przykład można znaleźć na stronie Furka-Modul. Innym rozwiązaniem, nad którym obecnie pracujemy, jest zdalne sterowanie zasilacza pilotem na podczerwień. Więcej szczegółów na stronie o modułach.

Sygnałowo-uzależniony

(z niemieckiego S-Schaltung) polega na sprzężeniu obrazu na semaforze z wyłącznikiem odcinka izolowanego umiejscowionego przed tym semaforem. Semafory kształtowe mają zazwyczaj wbudowany taki wyłącznik, oto wycinek instrukcji do semafora TT:
tor z semaforem

W przypadku semaforów świetlnych należy zastosować wyłącznik dwusekcyjny lub przekaźnik. Ale to obszerniejszy temat zahaczający o tematykę obwodów sterowania, więc zostanie omówiony w oddzielnym artykule.
Dodam tu jeszcze, że w przypadku jazdy dwukierunkowej odcinek powinien izolować tylko w jednym kierunku. W kierunku przeciwnym wskazanie semafora nie obowiązuje co wymusza się przez podłączenie diody równolegle do przerwy.
Uwaga - aczkolwiek wyłączanie odcinka izolowanego przez semafor wydaje się być wygodne, jednak nie zawsze zdaje egzamin. Długość odcinka izolowanego musi być dłuższa niż największa długość pomiędzy początkiem lokomotywy a ostatnim zestawem kołowym pobierającym prąd (pamiętajmy że lokomotywa może jechać tendrem naprzód). Dlatego tego systemu można swobodnie używać jedynie na zamkniętych makietach po których kursuje własny tabor. W przypadku dioram/segmentów/modułów itp. makiet po których kursuje tabor nieznany projektantowi odradzam stosowanie uzależnień sygnałowo-torowych na torach stacyjnych - więcej z tym kłopotu niż pożytku. Proponuję zostawić te uzależnienia jedynie przy semaforach wjazdowych, jako rodzaj SHP dla zapominalskich. Tor powinien być odpowiednio długi (aby zmieściły się na nim dwie lokomotywy). Ponadto każdą sekcję przed-semaforową należy wyposażyć na pulpicie w dodatkowy wyłącznik astabilny równoległy do wyłącznika sprzężonego z semaforem - jest to konieczne w przypadku trakcji podwójnej (dociąganie pod semafor), manewrów bądź jazdy na sygnał zastępczy.

Zwrotnicowy

(z niemieckiego W-Schaltung) polega na wykorzystaniu przełącznika wbudowanego w zwrotnicę do przełączania napięcia z ostrza na jeden z toków wewnętrznych (za pomocą przełącznika informacji zwrotnej lub przez zastosowanie specjalnej zwrotnicy z wyłącznikiem dedykowanej do takich zastosowań).
Wydawałoby się, że ten system jest bardzo wygodny, ponieważ ułożenie drogi przebiegu zwiera jednocześnie odpowiednie sekcje wzdłuż tej drogi przebiegu.
Niestety system ten nie jest elastyczny, rzut oka na poniższy rysunek uświadamia, że jazda manewrowa po torze 2 jest niemożliwa mimo prawidłowo ustawionej drogi przebiegu (zabezpieczonej żeberkami ochronnymi).
W-Schaltung - 1

Aby przejechać po torze 2 należy przestawić zwrotnice na krzywo:
W-Schaltung - 2

Zwrotnicowe obwody torowe mogą więc znaleźć zastosowanie jedynie w szczególnych przypadkach. Polecam np. stosowanie zwrotnic z wyłącznikiem w przypadku modelu kolei rozkładanego - dzięki temu można zrealizować prostą mijankę lub kilka sekcjonowanych bocznic bez plątaniny kabli na stole bądź podłodze.