Meine iTrack4Fun-Holzbahn (digitale Idealspurbahn mit automatischem Weichensystem)

Okay, endlich komme ich dazu mit meinem Baubericht zu beginnen (ich habe ihn lange genug angekündigt)
Eine Holzbahn in iTrack4Fun-Technik:
Die Elektronik des iTrack4Fun-Systems habe ich in der Zeit von 2010/2011 entwickelt und konnte leider meine Funktionstests seinerzeit nur mit umgebauten/selbstgebauten Carrera-Evolutionschienen/Weichen machen (siehe auch entsprechende Anleitungen auf meiner Webseite http://www.Carrer4Fun.de). Die Funktion des Systems konnte ich jedoch damit bereits nachweisen, wenn auch nur in bescheidenem Umfang mit einer Schikanenweiche und einer Kurvenweiche auf Basis Pro-X-Digital. Mein Ziel war es jedoch eine digitale 1:32er Idealspurbahn als Holzbahn in dieser Weichentechnik zu bauen.

Das Layout:

Es wird eine modulare Bahn mit einem festen Rastermass aus 6 Modulen (4 Module 120cm mal 80cm und 2 Module 60cm mal 80cm) mit den Abmessungen von 3m mal 1,80m (also recht klein).
Sie wird 8 iTrack4Fun-Weichen plus einer Boxengassenausfahrtweiche besitzen.
Als Bahnsystem soll D132 und später u.U. auch alternativ Pro-X verwendet werden (durch Austausch der BlackBox bzw. Verwendung des Pro-X-Modus).

Aber zusätzlich möchte ich mit ein paar Tricks auch eine Analognutzung umschaltbar realisieren.
Hierbei soll es dann zwei verschiedene Modi geben:
1.) Anlog 2-Spurbahn
2.) Analog Idealspur (nur ein Fahrzeug)

Die Boxengassenausfahrtweiche soll in verschiedenen Funktionen benutzt werden.
- ansteuerbar über die Spurwechseltaste am D132-Regler
- per Knopfdruck vom Rennleiter (oder von CockpitXP) sollen alle Fahrzeuge (z.B. am Rennende) in die Boxengasse gelenkt werden.

Boxengasse soll im Endausbau mehrere Tankplätze sowie eine Durchfahrt besitzen.
Folgende Eigenschaften soll die Bahn haben:
Modularer Aufbau
Weichensteuerung in iTrack4Fun-Technik
D132-Modus
Analog-Modus (2 Fahrzeuge auf 2 Spuren)
Analog-Modus (ein Fahrzeug auf Idealspur)
Boxengassenausfahrt (für D132 per Weichentaste am Regler anzusteuern)
elektrifizierte Weichenzungen
Zeitmessung via CockpitXP
Ausgestaltung der Zwischenräume mit Landschaftselementen und Gebäuden im Stil der 70er-Jahre (natürlich )

Modularer Aufbau:
Um die Bahn ortsunabhängig nutzen zu können, wird sie als modulare Bahn mit einem festen Rastermass aus 6 Modulen (4 Module 120cm mal 80cm und 2 Module 60cm mal 80cm) geplant. Sie wird 8 iTrack4Fun-Weichen plus einer Boxengassenausfahrtweiche besitzen. Die Module sollten aufgrund des festen Rastermasses problemlos transportierbar werden (idealerweise in einem Kombi). Um ein möglichst geringes Transportgewicht und damit verbunden ein optimales Handling beim Auf-/Abbau zu erzielen, habe ich auf nur 10mm starke MDF-Platten zurückgegriffen. Einziger (optischer) Nachteil einer modularen Bahn sind die sichtbaren Übergänge der Module untereinander. Hier werde ich versuchen die Kanten/Schnittstellen teileweise durch auswechselbare Landschaftselemente zu kaschieren (dazu aber an späterer Stelle mehr).

Zuerst werden die Rahmen der 6 Module aus Dachlatten und Leimholzplatten (18mm) gefertigt. Da ich bei meiner ersten Holzbahn die Module in verschiedenen Größen
gebaut habe, und dadurch Nachteile bei Lagerung und Transport hatte, werde ich bei dieser Bahn ein definiertes Rastermaß für alle Module verwenden:
- Vollmodul (120cm x 80cm)
- Halbmodul (60cm x 80cm)
Die 4 Eckmodule der Bahn erhalten eine abgerundete Form damit man in engeren Räumen sich besser um die Bahn bewegen kann.
Ich verwende die Halbmodule um eine bessere Stabilität bei der versetzten Montage zu erzielen.
Als Untergestell verwende ich 10 einfache, schaubbare Ikeatischbeine Type ADILS http://www.ikea.com/de/de/catalog/products/90217972/ (3,50€/Stk.) welche eine einfach Methode zum Aufbau bieten. Als Befestigungsfläche habe ich dafür an den entsprechenden Stellen 18mm Leimholzplatten in die Rahmen eingebaut. Die Befestigungsplatten der Tischbeine können nun hier genau mit 5 Schrauben befestigt werden. Zum späteren Transport werden die Beine einfach wieder von Hand rausgedreht.
Hier könnt ihr die fertiggestellten 6 Modulrahmen (bereits miteinander durch Schrauben mit Flügelmuttern verbunden und mit o.g. Tischbeinen komplettiert) sehen:

Erste Probe mit Pappschablonen:
Auch wenn ich bereits das Layout vorher gezeichnet hatte, habe ich mir die Mühe gemacht alles in 1:1 auf einfachen (Verpackungs-)Karton zu übertragen und dann die Streckenstücke/Abschnitte auf die Holzrahmenunterkonstruktion
legen zu können. Hierdurch hat man die Gelegenheit erstmals die endgültige Dimension der Strecke zu überprüfen und kann nun noch ggf. einieg Änderungen vornehmen.
Ich habe auf die Kartonstücke die beiden paralellen Spuren aufgemalt und dannach dann an den charakteristischen Stellen in einer anderen Farbe die Übergänge von der Innen- auf die Aussenspur bzw. Aussen-/Innenspur
eingezeichnet. Gerade dieser Vorgang benötigt (zumindest bei mir) einige Zeit. Ebenso habe ich mir die Anordnung/Position der Weichen eingezeichnet.
Im nächsten Schritt wird dann das fertige Layout der Pappschablonen auf die MDF-Platte übertragen. Hierbei habe ich versucht die einzelnen Bahnelemente möglichst platzsparend auf den vorhandenen MDF-Platten anzuordnen. Die Schablonen kann man wunderbar zu diesem Zweck auf den Platten verschieben bis man eine optimale Ausnutzung erreicht hat.
Da der Raum in dem ich die Bahn aufstelle leider keine Gesamtansicht von der langen Seite auf Bildern ermöglicht habe ich unten mal drei Fotos (von links nach rechts) eingestellt:

@ Harri: ja, nicht nur gefräst Die Bahn ist schon fertig .... Hier liefere ich nur die schon lange in anderen Threats versprochene Doku für alle nach - Danke aber für den Tipp - bisher haben sich im Fahrbetrieb allerdings fast keine "Problemzonen" ergeben.

...So, nun aber weiter:

Das Fräsen:
Zum Fräsen habe ich mir ein sogeanntes "Kurvenlinfix" (in 1m Länge) gegönnt. Zugegeben, ich habe schon lange damitgeliebäugelt, war aber eigentlich immer zu geizig die 55 EUR zu investieren.
Im Nachhinein ist das aber eine supergute Anschaffung gewesen, auch wenn es günstigere Methoden zur Fräsenführung gibt (Installationsrohr etc.)
Das Kurvenlinfix ist nichts anderes als ein hochflexibles grosses Kurvenlineal (so wie man es aus dem Matheunterricht ncoh kennen sollte). Um das Lineal im korrekten Abstand zum zu fräsenden Slot zu befestigen, habe ich mir den erforderlichen Abstand meiner Fräse (Distanz zwischen Fräser und Rand der Grundplatte der Fräse an dem sie geführt wird) ausgemessen und dann zwei Kaffeerührstäbchen in der exakten Länge zurechtgeschnitten. Sie dienen zur Kontrolle um das Kurvenlinieal parallel zum künftigen Slot auf die MDF-Platte aufschrauben zu können.

Anschliessend hat man eine ca. 1m lange perfekte Fräsenführung. Man sollte allerdings nicht jeden Milimeter ausnutzen und wenige Zentimeter vor dem Ende des Lineals abbrechen.
Anschließend werden die Schrauben des Linfixes wieder herausgeschraubt. Das perfekte an dieser Methode liegt darin,dass man zum weiterfräsen einfach das Ende des Lineals in die bereits vom vorherigen befestigen
vorhandenen Löcher (3-5) ansetzt und man hat dadurch einen absolut Ansatzlosen Übergang für das Weiterfräsen des nächsten Meters.

Wie man auf den Bildern sehen kann, habe ich zunächst auf diese Weise den Ideallinienslot gefräst.

Anschliessend habe ich die beiden äusseren Slots auf die gleiche Weise gefräst.

Wie zu sehen ist, habe ich alle Bahnstücke vor dem Fräsen grob ausgesägt (ich habe nunmal keinen grossen Raum zum Fräsen gehabt in dem ich ganze MDF-Platten bearbeiten könnte)
Wenn möglich habe ich jedoch die Bahnstücke so gross zurechtgeschnitten das sie jeweils am Stück auf ein Modul passen (also keine "Zerstückelung" innerhalb eines Moduls).
Dort wo der Übergang vom einen Modul auf das andere entsteht, habe ich die beiden Platten dann rechtwinklig zur Bahn geschnitten und dann "auf Stoss" auf einem Reststück mit Schrauben fixiert.
Dadurch konnte ich dann fliessend und ohne Unterbrechung von Modul zu Modul "durchfräsen" und habe dadurch saubere Übergänge zwischen den Fahrbahnstücken erhalten.

Einige Stunden (oder auch Tage) später waren auf diese Weise dann alle Bahnstücke fertig gefräst. 8o
Dannach konnte ich alle Bahnstücke endlich auf den fertigen Modulunterbau festschrauben.

Hier könnt ihr euch vom Ergebnis dieses Arbeitschrittes überzeugen:

Weichenbau:

Kommen wir nun zu dem wohl interessantesten Themenbereich bei einer digitalen Holzbahn, dem Weichenbau
Zuerst habe ich mir Gedanken zu den Weichenzungen gemacht die ich auf jeden Fall auch als Stromleiter bauen wollte - also die Fahrzeuge sollen beim passieren der Weiche nahezu unterbrechungsfrei mit Fahrstrom versorgt werden. Dafür ist es also erforderlich das die ganze Weichenzunge oder wenigstens die Oberfläche der Weichenzunge leitfähig ist. Mangels Beziehungen konnte ich leider nicht auf einen Metallbauer zurückgreifen der die Weichenzungen z.B. aus einer Aluminiumplatte fräsen kann. Daher mußte eine Lösung mit einfach zu verarbeitenden Materialien gefunden werden die sich zudem mit wenigen und verfügbaren Werkzeugen verarbeiten lassen.

Als erste Idee hatte ich vor die Weichenzungen (wie bereits bei meinen Tests mit den Weichen für die Carreraschienen) aus Plexiglas (lässt sich sehr einfach mit einer Laubsäge zurechstschneiden und bearbeiten)herzustellen und die Oberseite mit flüssigem Leitsilber zu anzustreichen.
Als "Drehpunkt/Lager" will ich eine 20mm lange M3-Zylinderkopfschraube verwenden an deren Ende eine 3mm-Lötfahne zum Stromanschluss angeschraubt wird. Durch die Leitsilberlackierung wäre eine Leitfähigkeit von Schraube bis zur Oberseite der Weichenzunge möglich. Da die Leitsilberschicht sich jedoch durch die Schleiferbürsten der Fahrzeuge relativ stark abnutzen würde habe ich diese Idee wieder verworfen.
Meine Lösung für die Weichenzungen sieht letztlich so aus das ich ein "Sandwich" aus drei Schichten hergestellt habe. Ich habe die Umrisse der Weichenzunge mit einer Pappschablone abgenommen und ihn dann auch eine Plaxiglasplatte (ca. 6mm stark) und auf eine kupferbeschichtete Elektronikleiterplatte (Platine) übetragen. Beide Teile wurden dann mit Laubsäge ausgesägt und mit der Feile in die passende Form gebracht.
Für die dritte "Schicht" wird der Umriss spiegelverkehrt auf eine Platine aufgezeichnet und dann ebenfalls ausgesägt. Das Bild hier unten zeigt die drei einzelnen Teile der Weichenzunge bevor sie mit Kontaktkleber zusammengeklebt wurden.

Die drei Schichten werden so zusammengeklebt das an der Oberseite die Platine mit der Kupferseite oben ist, dann die Plexiglasplatte, dann die Platine mit der Kupferseite nach unten.

Im nächsten Schritt wird dann am Drehpunkt der Weichenzunge ein 3mm-Loch durch alle 3 Schichten durchgebohrt.
Auf der Oberseite wird mit einem Senker so tief gearbeitet das der Kopf der Senkkopfschraube gerade bündig mit der Oberfläche (Kupferschicht) ist.
Das Bild hier unten zeigt eine Weichenzunge die auf einer weiteren Platine (als Trägerplatte) montiert wurde.

Aufbau der Weiche:

Auch wenn es hier nicht so sehr schwierig und umfangreich aussehen mag, habe ich die meiste Zeit beim Bahnbau mit der Umsetzung der Weichenmechanik verbracht.
Dabei waren mir hier einige von Euch sehr behilflich, denn auch wenn ich auf meiner Webseite bereits seit einigen Jahren die Elektronik entworfen und beschrieben habe, so hatte ich noch keinebrauchbare Idee für den Bau der Weichenmechanik. Auf der Such nach den passenden Weichenspulen bzw. Antrieben habe ich einiges ausprobiert. Da aber mehrere Slottracer hier im Forum vor meinem Baubeginn bereits begonnen hatten eine iTrack4Fun-Bahn zu bauen habe ich von den gemeinsamen Überlegungen und eueren Tests hier profitieren können. Mein Ziel war es das die mechanschen Bauteile der Weiche nicht mehr als ca. 6EUR kosten sollten. Dadurch wurde die Auswahl natürlich nochmals schwieriger.
Letztlich habe ich Weichenspulen bei Conrad gefunden, die genau für meinen Zweck optimal sind. Diese sogenannten Hubmagnete ziehen bei anlegen der Spulenspannung den Anker ca. 5mm in das Gehäuse hinein wobei zeitgleich an der Rückseite ein dünnerer Teil des Ankers um den gleichen Weg aus dem Gehäuse herausgedrückt wird. Hierdurch kann man damit einen hinter dem Hubmagneten angebrachten Microschalter betätigen der dann zeitgleich für die Umschaltung der Polarität an der Oberfläche der Weichenzunge sorgt.
Die beiden Teile sind unter der folgenden Artikelbezeichnung bei Conrad zu finden:
Conrad ArtNr. 506144 BLECHBÜGELMAGNET ITS-LS-1008-Z-12VDC 6,55 EUR (5,59) ziehend
Conrad ArtNr. 1094406 MIKROSCHALTER DF-P1L-1P-Z 0,75 EUR (0,69)

Nach vielen Tests, Umbauten und Rückschlägen habe ich folgende Lösung für meine Weichenmechanik umgesetzt:
An der Unterseite der Weichenzunge wird zusätzlich zu der 3mm-Schraube im Anstand von ca. 12 bis 15mm ein 1mm-Loch gebohrt in das dann ein Lötnagel (oder Drahtstift) eingesteckt und verlötet wird.
Dieser Stift wird dann in die Bohrung des beweglichen Ankers des Hubmagneten gesteckt. Aufgrund des Abstandes zum Drehpunkt reicht es wenn dieser Stift durch den Anker um ca. 5mm bewegt wird, denn am Ende der Weichenzunge hat diese dann einen Stellweg von mind. 8 bis 10mm zurückgelegt und dadurch zuverlässig ein Umlenken des Fahrzeuges bei der Durchfahrt bewirkt.

Da man mit Zeichnungen einfacher als mit Worten erklären kann habe ich mal die drei Ansichten der Weichenmechanik hier als Zeichnung eingefügt:

...und so sieht das ganze dann in der Realität von unten in die Bahn eingesetzt aus:

Wie auf dem Foto zu sehen, wird der Hunbmagnet und der Mikrotaster auf der Unterseite einer Platine montiert.
Beide Bauteile haben Bohrungen/Gewinde für M2-Schrauben - allerdings nicht so einfach überall zu bekommen, daher ist auch ein verkleben mit 2K-Kleber ggf. eine Lösung zur Befestigung.
Die Drehachse der Weichenzunge (M3-Schraube) wird durch eine passende Bohrung durch die Leiterplatte gesteckt und auf der Unterseite mit zwei M3-muttern gekontert. Zwischen die beiden Muttern wird eine M3-Lötfahne angeordnet an die dann der "ausgang" (schwarzes Kabel) des Mikrotasters angelötet wird. Wie auf dem Foto zu sehen ist, wird die komplette Mechanik von der Unterseite in die "Weichenstelle" eingebaut.
Daher müssen die Stellen an denen Weichen eingebaut werden komplett nach unten geöffnet werden. Der "Boden" des Slots wird dann nachher von der Trägerplatte der Weiche gebildet. Hierzu muss allerdings die Weiche mit Trägerplatte je nach MDF-Stärke eingelassen werden. Da MDF ja ein Faserplattenmaterial ist kann dies mit wenig Mühe mittels eines einfachen Teppichmesseres und eines "Schitzmessers", wie man es auch für Linoliumschnitt verwendet wird, erfolgen. Wirklich, hört sich aufwendig an ist aber supereinfach.

....so, nun aber genug für heute.

Damit ihr einen Vorgeschmack bekommt wie es hier weitergeht, habe ich noch einen kleinen Link zu einem Artikel der hier in der Lokalpresse zu dieser Bahn erschienen ist:

NGZ-Online-Artikel vom 18.6.2015

Zitat von {snow*crash}

Die Weichenspannung, woher bekommst du die?

Die Weichenspannung wird über eine kleine Elektronikschaltung (unter 5EUR) geschaltet. Die Elektronik wird auf meiner Webseite (www.Carrera4Fun.de ) unter der Rubrik "iTrack4Fun"
beschrieben.

Hier aber mal zunächst nochmal eine kurze Zusammenassung was das besondere an meiner iTrack4Fun-Weichensteuerung ist:

Prinzipiell fahren die Fahrzeuge auf der Ideallinie (von der Carrera-D132-CU oder BB wird lediglich die Funktion der Geschwindigkeitsregelung zum fahren von bis zu 6 Fahrzeugen auf der Ideallinie genutzt).
Jede Weiche verfügt über eine eigene (wirklich kleine) Weichenelektronik an die zwei Sensoren (das sind elektrisch von der normalen Bahnspannung getrennte Stromleiterbereiche welche den Strom von der Elektronik "durchgeschaltet" bekommen damit für die Fahrzeuge keine Stromunterbrechung entsteht). Die Sensoren "erkennen" ob sie von einem Fahrzeug überfahren werden und regeln durch ihre Logik ob die Weichenspule/Hubmagnet eingeschaltet werden muss. Dies geschieht in zwei verschiedenen Situationen und zwar dann, wenn zwei Fahrzeuge Kopf an Kopf (also parallel auf zwei Spuren fahren und durch die Fahrt auf der Ideallinie eine Kollision an der nächsten Weiche entstehen würde) also eine ANTIKOLLISIONSFUNKTION - die Folge: beide Fahrzeuge bleiben auf eigenen Spuren bis zur nächsten Weiche. Ist die Kollisionsgefahr dann an der nächsten Weiche durch veränderte Abstände gering, wird wieder auf die Ideallinie zusammengeführt.
Die zweite Situation welche durch die Weichenelektronik gesteuert wird ist die ÜBERHOLFUNKTION. Hierbei fahren zwei Fahrzeuge auf der Ideallinie sehr eng hintereinander (der hintenliegende Wagen könnte also überholen) An einer iTrackweiche erkennen die Sensoren diese Situation und schalten die Weiche für den hintenliegenden Wagen von der Ideallinie auf die Überholspur: beide Fahrzeuge fahren nun parallel bis zur nächsten Weiche. An der nächsten Weiche wird nach den selben Verfahren wieder entschieden wie/ob die Weiche schaltet (Antikollision oder Überholfunktion) und somit ob weiterhin auf zwei Spuren paralell oder wieder auf der Ideallinie gefahren wird.
Da man sich weder um den Spurwechsel kümmern muss und auch die Kollisionsgefahr an Weichen reduziert wird kann man sich auf das reine "Slotracen am Limit" konzentrieren - dadurch kommt diese Variante des digitalen Fahrens dem herkömmlichen Slotracing (wie früher bei analogen Systemen) sehr nahe....und das macht den besonderen Reiz aus und sorgt für "Fun"
Prinzipiell kann man die iTrackweichensteuerung für fast alle digitalen Bahnsysteme verwenden, denn man verwendet ja nur die reine Fahrfunktion.

Na, da will ich euch nicht zu lange Foltern
Hier sind ein paar Bilder vom derzeitigen Zustand.
Videos werde ich dann in einer Woche einbauen (da muss ich erst noch zwei "Mitfahrer" und einen "Kameramann" auftreiben und das ganze soll ja auch was vernünftiger werden)

Auf den nächsten Bildern "nehme ich euch mit" auf eine Runde der neuen Bahn.

Wer genau hinsieht erkennt auch das ich jede Menge hellgraue Flächen habe welche später dann den Boxengassenbereich bilden werden.
Ich mußte diese Flächen "neutralisieren" weil ich die Bahn anfang Juni auf unseem Pfarrfest einer "Feuerprobe" von 5 Stunden Dauerbetrieb mit 3 Fahrzeugen unterzogen habe und gerade die grobe technik fertig hatte.
Sie hat perfekt durchgehalten und das Konzept funktioniert definitiv sehr gut.
Die Landschaftliche Ausgestaltung ist noch lange nicht abgeschlossen und wurde für das Pfarrfest an eineigen Stellen nur grob und schnell für den Termin "improvisiert".
Ihr könnt auch ein paar noch unveröffentlichte Gebäude wie z.B. die Tanke aus den 60ern erkennen (die bringe ich dann auch auf meine Webseite).