Bremsmodule sind Elektronikschaltungen für die Modellbahn, die dafür sorgen, dass Loks auf entsprechend angeschlossenen Gleisabschnitten abbremsen.
Im Weiteren werden nur Bremsmodule betrachtet, die auf digital gesteuerten Modellbahnen einsetzbar sind. Es gibt auch Bremsmodule für analog gesteuerte Modellbahnen. Analoge Bremsmodule funktionieren technisch ganz anders als Bremsmodule für digitale Modellbahnen. Bringen Sie hier nichts durcheinander! Analoge Bremsmodule nur auf analog gesteuerten Anlagen verwenden! Digitale Bremsmodule nur auf digital gesteuerten Anlagen verwenden!
Im Weiteren werden nur Bremsmodule für digital gesteuerte Modellbahnen, mit den Digitalformaten MM (Märklin Motorola), DCC und MFX, betrachtet. Hier haben sich mehrere verschiedene Technologien etabliert:
Verwechseln oder ignorieren Sie diese verschiedenen Technologien nicht. Jede dieser Technologien hat ihre Vor- und Nachteile, Randbedingungen und Eigenschaften.
Egal, welches technologische Prinzip bei Bremsmodulen zur Anwendung kommt, egal ob Zweileiter- oder Mittelleitergleis, es gibt im Gleis immer Trennstellen. Gleistrennstellen sind in diesem Zusammenhang etwas so Selbstverständliches, dass man sich manchmal gar nicht bewusst ist, welche Bedingungen und Effekte damit einhergehen. Das folgende gilt für Trennstellen ganz allgemein.
Trennstellen werden im Gleis eingerichtet, um eine elektrische Trennung vorzunehmen, also um elektrische Stromkreise voneinander zu isolieren. Im Zusammenhang mit Bremsmodulen trennen die Gleistrennstellen einen isolierten Gleisabschnitt ("Bremsabschnitt"), der vom Bremsmodul gespeist wird, elektrisch vom normalen Gleis, das von der Digitalzentrale gespeist wird. Trennstellen können am Mittelleiter (bei Mittelleitergleis), an einer Schiene, oder an beiden Schienen eingerichtet werden. Trennstellen können einpolig sein (ein Leiter wird getrennt, der zweite Leiter bleibt verbunden) oder zweipolig (beide Leiter werden getrennt).
Wenn die Lok eine Trennstelle überfährt, kommt es immer zu einer vorübergehenden Überbrückung der Trennstelle. Das gilt immer (einzige mir bekannte Ausnahme: die "Schleiferwippe"). Die Trennstelle wird also vorübergehend wirkungslos, die elektrisch getrennten Stromkreise werden verbunden. Die dadurch verbundenen Stromkreise müssen mit dieser Situation elektrisch zurechtkommen, es darf keinen Kurzschluss und keinen Schaden an elektrischen oder elektronischen Komponenten geben. Auch Wagen können die Trennstelle überbrücken, wenn elektrisch verbundene Radsätze (Zweileiter) oder Schleifer (Mittelleitergleis) vorhanden sind.
Wenn eine Trennstelle überbrückt ist, ist es immer so, dass der "starke" Stromkreis über den "schwachen" Stromkreis dominiert. Das mag elektrisch sicher sein (es gibt also keinen Kurzschluss), aber die charakteristischen Eigenschaften des schwachen Stromkreises gehen verloren, der starke Stromkreis macht sich breit. Triviales Beispiel: Ein stromloser Gleisabschnitt. Eine Überbrückung der Trennstelle ist elektrisch sicher (es gibt keinen Kurzschluss), aber die charakteristische Eigenschaft, nämlich dass der Gleisabschnitt stromlos ist, geht verloren.
Bei jeder Art von Bremsmodul sollten auch die Gleistrennstellen betrachtet und beachtet werden. Die entscheidenden Fragen sind: Kann es einen Kurzschluss geben, und wie wird er verhindert? Welchen Effekt hat eine Überbrückung?
Das Funktionsprinzip ist wie folgt: Um eine Lok automatisch abzubremsen, wird in einen isolierten Gleisabschnitt ("Bremsabschnitt") nicht mehr die Digitalspannung, sondern eine negativ gepolte Gleichspannung eingespeist. Der Lokdecoder muss diese Gleichspannung als Auslöser des Bremsvorgangs interpretieren. Der Lokdecoder bremst dann zum Stillstand ab. Das Bremsverhalten ist im Lokdecoder konfiguriert.
Dieses Funktionsprinzip ist bei Mittelleiterfahrern auch bekannt als "Märklin Bremsstrecke", und bei Zweileiterfahrern als "Brake on DC" (Bremsen bei Gleichspannung). Das "DC" steht für "Direct Current", eine im Englischen übliche Abkürzung für Gleichspannung / Gleichstrom.
Grundsätzlich ist dieses Funktionsprinzip sowohl auf Zweileiter- als auch auf Mittelleitergleis anwendbar, und grundsätzlich ist es unabhängig vom Digitalformat, also bei MM, DCC und MFX anwendbar.
Eine solche, von einem Bremsmodul erzeugte, negative Gleichspannung ist elektrisch (mehr oder weniger) das Gleiche wie analoger Fahrbetrieb auf Zweileitergleis. Es ist daher entscheidend, dass der Lokdecoder so konfiguriert werden kann, dass er Gleichspannung als Auslöser des Bremsvorgangs versteht, und nicht als Analogbetrieb. Wenn der Lokdecoder dagegen auf DC Analogbetrieb konfiguriert ist, was bei vielen Herstellern ab Werk der Fall ist, kann in einem Bremsabschnitt von DC-Bremsmodulen folgendes unerwartetes Fahrverhalten auftreten:
Da in den Gleisabschnitt nicht mehr Digitalspannung, sondern Gleichspannung eingespeist wird, bekommt die Lok keine Digitalinformation mehr. Die Lok ist also nicht kommandierbar. Die Lok bekommt durch die Gleichspannung weiterhin Energie, deshalb kann der Lokdecoder die Lok langsam und kontrolliert abbremsen, und aktive Lokfunktionen (z. B. Licht, Sound, Rauch) bleiben weiterhin in Betrieb.
An der Gleistrennstelle treffen zwei Energiequellen aufeinander: Die Digitalspannung von der Digitalzentrale, und die Gleichspannung vom Bremsmodul. Gäbe es nur eine Trennstelle, würde bei der Überfahrt ein Kurzschluss auftreten. Mögliche Lösungen, um Kurzschlüsse zu vermeiden, sind:
Bogobit Bremsmodule dieser Art:
Realisierbar mit Bogobit Bremsmodulen:
Bogobit Bremsmodule dieser Art:
Bremsen mit Gleichspannung wird heute von quasi allen Märklin-Lokdecodern und auch von den meisten Märklin-kompatiblen Lokdecodern anderer Hersteller unterstützt. Auch viele Lokdecoder für das DCC-Format können so konfiguriert werden, dass sie negative Gleichspannung als Bremsstrecke verstehen.
Da es auf Zweileitergleis eine eindeutige Beziehung zwischen Polarität der Gleichspannung und Fahrtrichtung gibt, kann im Prinzip eine richtungsabhängige Bremswirkung erzielt werden. Bei Mittelleiterbetrieb ist das nicht möglich.
Das Funktionsprinzip ist wie folgt: Um eine Lok automatisch abzubremsen, wird in einen isolierten Gleisabschnitt ("Bremsabschnitt") die Spannungsamplitude der Digitalspannung in einer Polarität reduziert. Die Digitalspannung besteht aus einer Folge von positiven und negativen Spannungspulsen. Die Digitalzentrale muss die positiven und negativen Pulse mit gleicher Amplitude (Spannungshöhe) erzeugen, das wird als "symmetrische Digitalspannung" bezeichnet. Das Bremsmodul reduziert die Amplitude der Pulse einer Polarität, das wird als "asymmetrische Digitalspannung" bezeichnet. Der Lokdecoder muss diese Asymmetrie der Digitalspannung als Auslöser des Bremsvorgangs interpretieren. Der Lokdecoder bremst dann zum Stillstand ab. Das Bremsverhalten ist im Lokdecoder konfiguriert.
Dieses Funktionsprinzip ist allgemein bekannt durch die Firma Lenz unter der Bezeichnung "Automatic Braking Control", kurz ABC, und hauptsächlich in der Zweileiter-Welt bekannt.
Grundsätzlich ist dieses Funktionsprinzip sowohl auf Zweileiter- als auch auf Mittelleitergleis anwendbar, und grundsätzlich ist es unabhängig vom Digitalformat, also bei MM, DCC und MFX anwendbar.
Das Funktionsprinzip erfordert ein paar grundsätzliche technische Voraussetzungen:
Da im Gleisabschnitt weiterhin die Form der Digitalspannung unverändert anliegt und nur in der Amplitude ein wenig reduziert wird, bekommt die Lok weiterhin Digitalinformationen. Der Decoder empfängt also alle Befehle, aber ignoriert Geschwindigkeitsbefehle. Die Lok bekommt auch weiterhin Energie, deshalb kann der Lokdecoder die Lok langsam und kontrolliert abbremsen und Lokfunktionen (z. B. Licht, Sound, Rauch) betreiben.
Die Asymmetrie der Digitalspannung wird aus der Digitalspannung der Zentrale durch eine Art künstlicher Spannungsabfall erzeugt. Eine Überbrückung, wie sie an der Gleistrennstelle regelmäßig auftritt, ist elektrisch unschädlich. Sprich: Es können keine Kurzschlüsse auftreten. Bei der Überbrückung der Trennstelle ist die Digitalspannung dominant (der künstliche Spannungsabfall wird überbrückt). Für den Lokdecoder ist dann in dem Moment die Asymmetrie, also die "Bremsspannung", kurzzeitig weg.
Bogobit Bremsmodule dieser Art:
Die Asymmetrie kann auch in etwas komplexerer Form erzeugt werden. Dann ist beispielsweise auch eine universelle Langsamfahrt möglich. Je nach Lokdecoder kann alternativ auch ein Pendelbetrieb konfiguriert werden.
Da das Prinzip auf dem Wert von Spannungsamplituden basiert, sind möglichst stabile Spannungsamplituden, möglichst unabhängig von lastbedingten Spannungsschwankungen, eine Voraussetzung für zuverlässigen Betrieb. Empfehlenswert sind daher häufige Einspeisungen ins Gleis über kurze Versorgungsleitungen mit großem Kabelquerschnitt.
Da es auf Zweileitergleis eine eindeutige Beziehung zwischen Polarität der Gleichspannung und Fahrtrichtung gibt, kann im Prinzip eine richtungsabhängige Bremswirkung erzielt werden. Bei Mittelleiterbetrieb ist das nicht möglich.
Das Funktionsprinzip ist wie folgt: Um eine Lok automatisch abzubremsen, wird in einen isolierten Gleisabschnitt ("Bremsabschnitt") nicht mehr die Digitalspannung der Zentrale, sondern ein eigenes, vom Bremsmodul erzeugtes Digitalsignal eingespeist. Der Lokdecoder bekommt neue Digitalbefehle, die er empfängt und ausführt.
Grundsätzlich ist dieses Funktionsprinzip sowohl auf Zweileiter- als auch auf Mittelleitergleis anwendbar, und grundsätzlich ist es unabhängig vom Digitalformat, also bei MM, DCC und MFX anwendbar. Das Funktionsprinzip ist im DCC-Digitalformat verbreitet, da im DCC-Standard eine "Broadcast"-Funktionalität (deutsch: Rundspruch) definiert ist. Broadcast-Digitalbefehle haben Priorität gegenüber decoderadressierten Befehlen. Ein Broadcast mit "Geschwindigkeit null" wird von jedem DCC-konformen Lokdecoder verstanden und ausgeführt (aber gleichzeitig sollte der Lokdecoder so schlau sein und die Broadcast-Fahrtrichtung ignorieren). Auch im MFX-Digitalformat gibt es einen Broadcast in vergleichbarer Art wie bei DCC. Im MM-Digitalformat gibt es keinen Broadcast, ein Bremsmodul muss jede Decoderadresse einzeln ansprechen.
Grundsätzlich ist dieses Funktionsprinzip nicht auf DCC-Broadcast oder MFX-Broadcast angewiesen oder darauf beschränkt. Ganz allgemein ist damit gemeint, dass eine zweite Zentrale (als Bremsmodul) ein anderes / eigenes Digitalsignal erzeugt, und damit andere Kommandos als die (primäre) Digitalzentrale versenden kann.
An der Gleistrennstelle treffen zwei Energiequellen aufeinander: Die Digitalspannung von der Digitalzentrale, und die davon unabhängige Digitalspannung vom Bremsmodul / von der zweiten Zentrale. Gäbe es nur eine Trennstelle, würde bei der Überfahrt ein Kurzschluss auftreten. Es ist eine Situation ähnlich wie beim Prinzip der negativen Gleichspannung. Mögliche Lösungen, um Kurzschlüsse zu vermeiden, sind:
Bogobit Bremsmodule dieser Art:
in Verbindung mit bogobit Strombegrenzer-Modul
Dieses Prinzip, das Fahrverhalten von Loks mit einem eigenen Digitalsignal zu beeinflussen, ist eine universelle Art der Automatiksteuerung. Es werden keine speziellen Bremsstrecken-Fähigkeiten des Lokdecoders vorausgesetzt. Das Funktionsprinzip ist auch nicht beschränkt auf die Funktion "Bremsen bis zum Stillstand", sondern technisch wäre alles realisierbar, was mittels Digitalbefehlen kommandiert werden kann. Das bogobit Langsamfahr-Modul realisiert auf diese Weise eine Langsamfahrt (wobei auch Langsamfahrt mit Geschwindigkeit null möglich ist).
Die Reaktionszeit der Lok auf das Digitalsignal der Bremszentrale ist etwas größer, weil der Lokdecoder erst den neuen Digitalbefehl empfangen muss, während bei "Brake on DC" oder bei "ABC" die charakteristische Gleisspannung permanent anliegt und damit unverzüglich wirken kann.
bogobit · 2024-04-18