Hallo liebe Forengemeinde
Schon seit einigen Jahren habe ich als eine Tüftel-Challenge mir das Ziel gesetzt, einen funktionierenden Trolleybusbetrieb auf der H0-Modellbahn umzusetzen. Mittlerweile bin ich an einem Punkt angelangt, an dem ich sagen kann, dass es teilweise funktioniert, und deshalb stelle ich das Projket gerne einmal vor. Ich bin nicht der erste, der eine Trolleybusanlage baut und will auch gar nicht behaupten, das besser zu können als andere. Insbesondere die Anlage des Solinger Obus-Museums und dieses Video hier zeigen einen gut funktionierenden Betrieb. (Das Video und die Solinger Anlage sind beide nicht von mir!) Ich habe aber beim (noch nicht abgeschlossenen) Bauprozess von beiden Anlagen gewisse Ideen übernommen und für mich adaptiert.
Ich versuche, möglichst verständlich aufzuzeigen, wie ich das gemacht habe, falls sich jemand auch diesem Projekt widmen möchte. Falls ich etwas nicht verständlich formulieren konnte bitte ich um Verständnis (und Nachfrage!)
Das ganze Projekt ist mit recht einfachen Mitteln entstanden und ich vermute, der ein oder andere Schlosser o.Ä. und andere Mensch mit einer handwerklichen Ausbildung wird bei meinen Arbeitsweisen den Kopf schütteln. Die Maße sind ebenfalls Gefühlssache mit dem Moto "einfach anpassen bis es passt."
Der stabile Betrieb hängt von vielen Komponenten ab, auf die ich im folgenden eingehe:
Fahrzeug
Das Fahrzeug wird wie beim Faller Car System mit einem Magnetband geführt. Das von mir verwendete Fahrzeug war die Umnutzung eines Spielzeugmodells eines Schweizer Gelenkpostautos (Welches beim Vorbild auch nie unter Oberleitung fuhr, aber was soll's). Dieses war schon vorher nicht mehr in exzellentem Zustand, also perfekt zum Basteln. Dieses Fahrzeug war auch gleichzeitig mein erstes Car-System Fahrzeug und ein Selbstumbau. Von mechanischer Seite her ist das Fahrzeug genau gleich aufgebaut wie ein herkömmlicher Gelenkbus fürs Car-System; Vorne die Lenkachse, die Mittlere Achse angetrieben und die Achse im Nachläufer unmodifiziert. Die Lenkung ist von Faller. Der Motor war ursprünglich auch von Faller, war aber nicht genügend stark. Da ich über die Oberleitung auch eine höhere Spannung liefern kann als von einem Akku bin ich dann zu einen Sol-Expert Motor (G1290) gewechselt.
Es hat wohl kaum einen Sinn, nach einem einzigen umgebauten Fahrzeug schon zu meinen, man könne eine Anleitung dazu schreiben; deshalb verweise ich hier auf verschiedene hilfreiche Quellen wie der YouTube-Kanal von Plastikschnitzer oder die Seite https://www.fcsfm.de/. Selbiges gilt auch für den Strassenbau.
Für die Elektronik gibt es eine Vielzahl an Möglichkeiten; die simpelste Lösung ist, einfach den Motor direkt an die Oberleitung zu verbinden (Das entspricht vom Prinzip her der Analogsteuerung bei der Bahn). Für die Funktionen eines beliebigen Car-Systems kann man die Oberleitung mit den Batterieanschlüssen der klassischen Schaltung verbinden. Alternativ kann man den Trolleybus aber auch mit einem Lokdecoder ausrüsten und die Oberleitung ans Gleis anschliessen. Dann aber bedenken, dass die Motoren von Strassenfahrzeugen oft nicht auf die Gleisspannung von heutzutage bis zu 18V ausgelegt sind (!). Ich habe mich dafür entschieden, den Pluspol auf der in Fahrtrichtung linken Seite (Strassenmitte) zu führen, weil das auch in Realität so oft getan wird.
Die Stangenstromabnehmer
Anders als bei der Strassen- und Eisenbahn ist eine Trollyebusoberleitung zweipolig, was seine ganz spezifischen Eigenheiten mit sich bringt. Es werden Stangenstromabnehmer (wie man sie früher auch bei der Strassenbahn kannte - immer noch im Einsatz in Toronto) verwendet und man muss die beiden Drähte zueinander isolieren. Die Stangenstromabnehmer habe ich aus Kupfer (Blech 0.5mm, Stange 2.5mm und Draht 0.5mm) gefertigt, da sich dieses mit meinen Mitteln gut bearbeiten lässt. Das fertige Modell gewinnt keinen Schönheitspreis - tut aber fürs erste, was es soll. Nun die Bauanleitung:
Die 'Stange' am Stromabnehmer wird auf ca. 60 mm zugeschnitten. An einem Ende wird nun auf einer Länge von einigen Millimetern die Stange im Schraubstock gequtescht, sodass sich eine flache Stelle bildet, die ca. 1 mm dick und 4 mm breit ist (ähnlich eines Löffels). Nun wird ein 1mm Loch in die Mitte dieser flach gepressten Zone gebohrt.
Ein weiteres Stück Kupferstange wird auf circa 10 mm zugeschnitten und ebenfalls an einem Ende gequetscht, allerdings nicht ganz so dünn. Dieses Stück wird nachher in das Dach des Busses gesteckt und so die drehbare Lagerung der Basis des Stromabnehmers bilden.
Zwei kleine, gleich grosse Stücke Kupferblech (ca. 4mm x 8mm) werden zugeschnitten. Nahe einer Ecke kommt ebenfalls ein 1mm-Loch hin, diese Ecke wird mit einer Feile zusätzlich mit einer Feile abgerundet. Nun kann die Basis zusammengelötet werden: Die drei Bohrlöcher (2x im Blech, einmal in der Stange) werden übereinander gelegt, die Stange zwischen den beiden Blechen. Ein kurzes Stück Kupferdraht bildet die Drehachse, um die der Stromabnehmer bei Bedarf auf das Fahrzeugdach runtergezogen werden kann. Im runtergezogenen Zustand sind die Stromabnehmer parallel zur längeren Seite der Blechstücke. Ebenfalls zwischen die beiden Blechstücke kommt die flache Stelle der zweiten, kurzen Kupferstange. Diese steht so, dass sie mit der langen Seite der beiden Bleche einen rechten Winkel bildet und die Drehung der Stromabnehmerstange nicht blockiert. Die kurze Stange wird nun mit reichlich Lötzinn mit den beiden Blechstücken verlötet. Nun kann sichergestellt werden, dass sich die andere Stange gut drehen lässt, ggf. muss nachgebessert werden. Eventuell hilft es auch, die beiden Bleche leicht auseinander zu biegen, um die Reibung zu senken.
Auf beiden Platten kann dann das kurze Stück Draht ebenfalls verlötet werden, wobei natürlich die Stange nicht auch angelötet werden sollte; hier also eher sparsam sein mit dem Lötzinn.
Die Feder, die den Oberleitungsbügel an die Fahrleitung presst, habe ich aus einem Kugelschreiber ausgebaut. Idealerweise sollte sie eher filigran sein und keinen zu großen Durchmesser haben. Falls nötig muss sie noch gekürzt werden. An einem Ende wird die Feder geradegebogen, am anderen werden die ersten zwei Windungen etwas abgewinkelt und nur diese auf die Stange gefädelt (Siehe Bild vom fertigen Stromabnehmer). Das gerade gebogene Ende sollte dabei nach unten zeigen und wird dann mit der Basis verlötet. Dort, wo die Stange durch die Feder gesteckt ist kann man diese ebenfalls anlöten. Wenn die Feder nicht gespannt ist, sollte der Stromabnehmer ca. 45° nach oben stehen. Falls man im Betrieb merkt, dass die Feder hart oder zu weich ist kann man das dann noch durch zurechtbiegen und ausprobieren einigermaßen einstellen.
Im Fahrzeugdach braucht es nun noch die Aufnahme für den Bügel; dazu habe ich auf der Fahrzeuginnenseite etwas Holz angeklebt und durch beides gebohrt. Das angelötete Kabel, welches auf der Fahrzeuginnenseite den Strom zum Motor führt, verhindert zugleich ein Rausrutschen des Bügels.
Nun kommen wir zum Schleifschuh. An einer Führung bei den Verkehrsbetrieben Luzern konnte ich so einen mal aus der Nähe beobachten; von der Grösse her vergleichbar mit einer Computermaus - in H0 also noch rund 1mm gross. Hier muss man leider sehr deutlich von der Massstäblickeit abweichen. Der Schleifschuh ist ein ca. 2 mm breites und hohes und 8mm langes U-Profil, das von unten gegen den Fahrdraht gedrückt wird. Dieses wird ebenfalls aus Kupferblech hergestellt. Dazu habe ich ein Kupferblech-Stück von ca. 8mm auf 6 mm zugeschnitten. Das U-Profil habe ich geformt, in dem ich den Spalt am Schraubstock auf ca. 2 mm eingestellt habe, das Kupferplättchen mittig darauf gelegt habe und dann mit einem Stahlstück (in meinem Fall eine der Seiten eines Winkels), das ich hineinhämmerte, die Form ungefähr so gebogen. Wichtig ist dabei, dass das U-Profil möglichst klare Innenkanten aufweist und der 'Boden' nicht abgerundet ist. Von Vorne sollte es aussehen wie drei Seiten eines Quadrates und nicht wie ein 'U'.
Um den Schlieifschuh ebenfalls beweglich zu lagern, wird ein Kugelgelenk aus einem Nagel gelötet: Ein zweites Stück Kupferblech wird auf ca. 8mm x 3mm zugeschnitten. In die Mitte dieses Stückes wird ein Loch gebohrt und eine Delle gemacht, die um das Loch herum geht. Nun wird der Kopf eines Nagels so mit einer Feile abgeschliffen, dass dieser in die Delle passt, ohne überzustehen, aber auch, ohne durch das Loch zu fallen. Nun wird das vorher gefertigte U-Profil an beiden Seiten auf das untere Kupferplättchen gelötet, ohne dabei den Nagel fest mit anzulöten. Am Ende sollte sich der Schleifschuh mit möglichst wenige Widerstand drehen und längs auch etwas kippen lassen.
Zu guter letzt werden die beiden Teile noch verbunden; der Nagel wird recht kurz abgelängt und dann in einem passenden Winkel an die Oberleitungsstange angelötet.
Um auf dem Fahrzeugdach eine Halterung für die Stromabneher zu haben, werden aus Kupferdraht zwei 'J' geformt und in eine Bohrung am Wagenende gesklebt (mit der 'Öffnung' nach aussen), dass die Bügel dort eingehängt werden können, wenn das Fahrzeug abgestellt ist.
Die Oberleitung - Teil 1: Strecke und Aufhängung
Ich habe immer mal wieder, wenn ich in einer Trolleybusstadt war mir mal die Aufhängungen angesehen und eine Sammlung verschiedener Aufhängungsarten beim Vorbild zusammengetragen:
- Raute ab Querseil: Luzern; Mettenwylstrasse Google StreetView In Kurven mit mehreren Rauten ab dem selben Querseil: Zürich, Merkurstrasse/Kreuzbühlstrasse Google StreetView
- Doppeltes Querseil bei grosser Fahrbahnbreite: Luzern; Seebrücke Google StreetView
- Auslegermasten mit Raute: Luzern; Hünenbergstrasse Google StreetView
- W-förmig ab Masten: Neuchâtel; Route de Fahys Google StreetView oder auch ab einem Querseil: Neuchâtel; Rue des Préels Google StreetView
- "Direkt" an Querseil: Szeged (Ungarn); Híd utca Google StreetView
- Mit dickerem Draht in einer engen Kurve: Zürich, Hegibachplatz Google Street View
Die Layouts für die Querseilverbindungen sind sehr vielfältig - in Kurven und Wendeschleifen findet man ganz verschiedene Muster - für Inspritation einfach mal auf Google Maps oder noch schöner direkt am Vorbild in den Städten mit Trolleybus umsehen.
An dieser Stelle sei noch einmal auf eingangs erwähntes Video verwiesen, dessen Erbauer mit kleinen Blechstücken ab dem Mastausleger gearbeitet hat. Mir sind solche Aufhängungen trotz mehreren Versuchen bisher noch nicht geglückt - bei mir kommt in einer ersten Konstruktion eine Lösung im Sinne von 'Funktion vor Schönheit' zum Einsatz, welche eine Mischform zwischen 'Raute' und 'direkt an Querseil' ist. Weiter gibt es keine Auslegermasten, sondern nur Querseilaufhängungen. Kurz und knapp die Bauanleitung:
Die Masten - auf meiner Testanlage einfache Rundholzstücke - werden platziert und verleimt/-schraubt. Danach werden die Querseile aus Kupferdraht 0.5mm gespannt. Einfach nach dem Loch durch den Masten umbiegen reicht nicht; idealerweise einmal um den Masten rum und dann verlöten. Die Verbindung zwischen dem Fahrdraht und dem Querseil sind kurze Kupferdrahtstücke von ca. 8mm Länge, welche durch einen zweckfremdeten, für den (Eisenbahn-)Oberleitungsbau bestimmten Isolator(mit Rillen) gesteckt werden. Anders als bei der Bahn-Oberleitung hat der Isolator aber hier tatsächlich die Funktion, die beiden Fahrdrähte und die restliche Aufhängung elektrisch zu trennen. Am oberen Ende wird ein Tropfen Lötzinn so platziert, dass der Draht fixiert ist. Beim Löten schmilzt der Plastik des Isolators leicht, das ist aber gewünscht.
Dort, wo die Aufhängung nachher ans Quertrageseil kommt, wird ein zweiter Draht paralell angelötet und der Isolator wird zwischen die beiden Drähte geklemmt, sodass das kurze Drahtstück unter herausschaut. Das geht am einfachsten, wenn zuerst ein Ende des paralellen Drahtes fixiert wird, danach der erste Isolator eingesetzt wird, der paralelle Draht um den Isolator herumgebogen wird und dann in der Mitte wieder fixiert, bevor der zweite Isolator in gleicher Weise montiert wird. Die Isolatoren sollten vorbildgerecht einen Abstand von ca. 8 mm haben. Die Stangenstromabnehmer sind ebenfalls darauf ausgelegt. Zuerst werden auf der ganzen Strecke die Aufhängungen so gebaut, bevor der eigentliche Fahrdraht eingebaut wird.
Der Fahrdraht wird nun von unten an die herunterhängenden Aufhängungen gelötet. Dabei sollte der Fahrdraht nicht zu lose hängen, weil er sonst zu viel Freiraum hat und bei der Durchfahrt die Drähte im schlimmsten Fall zu nahe beieinander sind und einen Kurzschluss auslösen. Ebenso sollte man sehr wenig Lötzinn verwenden und darauf achten, dass der Schleifschuh nirgends hängen bleiben kann. Für die Übergänge zwischen zwei Drahtstücken werden die beiden Stücke mit etwas Überlappung aufeinandergelötet, so dass der in Fahrtrichtung vordere Draht oben ist. Um auch dort eine gute Spannung in den Fahrdraht zu bekommen, die Übergänge nahe einer Kurve planen und dann in dieser Kurve den Fahrdraht etwas nach aussen ziehen; so ging es mir leichter.
Noch einige Worte zur Geometrie:
Die Oberleitung sollte dem Strassenverlauf mehr oder weniger folgen; die Toleranz ist zwar nicht 0, aber nicht extrem gross. In den Geraden verläuft sie im Vorbild an einigen Strecken wie bei der Eisenbahn in einem leichten Zickzack, wozu das dienen soll ist mir aber schleierhaft. In den Kurven sollte man die Oberleitung nicht zu weit nach innen versetzen - auch nicht wenn Gelenkbusse eingesetzt werden - denn die Bügel ragen hinten über das Fahrzeug hinaus und somit müssen die Fahrdrähte wieder etwas weiter aussen sein; die Effekte heben sich im grossen und ganzen auf.
Da die Oberleitung keine Kurven macht, sondern plötzliche 'Knicke', gibt es anstatt einem Mindestradius einen Mindestwinkel für jede Aufhängung. Ich erreichte bis ca. 30° einigermassen zuverlässige Aufhängungen, darüber nicht. Andere Aufhängungsarten sind da aber möglicherweise besser. Noch keine Versuche habe ich damit gemacht, in den Kurven steife Fahrdrähte aufzuhängen.
Die Oberleitung - Teil 2: Kreuzungen Trolleybus - Trolleybus
Hier kreuzen sich an zwei Orten die verschiedenen Polaritäten. Ich habe bereits einen sehr klobigen Prototypen einer solchen Kreuzung aus Holz gebastelt und als Teil der Test-Luftweiche verbaut. Da der Kontakt nicht durchgehend möglich ist und auch mechanisch das Konzept nur mässig taugt bin ich hier noch auf der Suche nach einer Lösung. Updates folgen bei Erfolg (könnte aber gut eine rechte Weile dauern) - meine aktuelle Idee wäre der 3d-Druck eines entsprechenden Teiles.
Die provisorische Lösung wird aus einem kleinen Stück Holz gebaut. Mit einer Säge mit ausreichen dickem Sägeblatt werden für beide Fahrspuren zwei Rillen ins Holz gesägt. Deren Abstand sollte der Breite des Schleifschuhs entsprechen. Danach wird möglichst viel Holz entfernt, damit das eh schon übergrosse Stück möglichst klein und filigran wird. Mit einer feinen Seite oder der Kante einer Feile habe ich dann noch eine kleine Kerbe in die Seite des Holzes gemacht. Den Draht habe ich an dieser Stelle nach oben gebogen und dann festgeklebt. Für die Drähte auf der 'Ausfahrseite' der Weiche habe ich vorher noch das Holz so etwas abgefeilt, dass ein guter Übergang vom Holz zum Draht möglich ist.
Meine einzige Kreuzung hat einen Winkel von rund 30°, was mir gerade so am Limit des möglichen scheint.
Die Oberleitung - Teil 3: Kreuzungen Trolleybus - Eisenbahn/Strassenbahn
Da ich hierzu noch nicht viel experimentier habe, liefere ich nur die Vorbildbetrachtung: Grundsätzlich gibt es zwei Fälle; die spitzwinklige Kreuzung und die mehr oder weniger senkrechte Kreuzung. Dies sind die recht eleganten Varianten aus Zürich, wo Trolleybus und Tram mit dem gleichen Stromsystem und sogar mit den gleichen Unterwerken fahren. Wenn das Stromsystem anders ist es noch einmal deutlich umständlicher, wie dieses Ungetüm an einem Bahnübergang mit der Uetlibergbahn in Zürich zeigt. Keine davon habe ich bis jetzt versucht umzusetzen, aber auch das wird wohl noch kommen, da ich den Trolleybus auf ein Modul meiner Strassenbahnmodulanlage einbauen will. Mir scheint die spitzwinklige Variante aber deutlich einfacher umsetzbar; nur vom Aussehen habe ich nicht feststellen können, wie die senkrechte Variante der Kreuzung funktionoiert.
Die Oberleitung - Teil 4: Stumpf befahrene Luftweichen
Im Vorbild werden meist für jeden Fahrdraht zwei Zungen verwendet. Ich gehe in die andere Richtung und habe für das Model zungenlose Weichen gebaut. Mit 'Weiche' meine ich hier lediglich den Zungenbereich. Die ganze Konstrkution ist dann also zwei mal der Zungenbereich sowie eine Kreuzung (=Herzstück). Eines dieser Weichenteile ist circa 10 mm lang und zwichen 6 und 3 mm breit. Innerhalb der Weiche ist der Fahrdraht unterbrochen und der Stromabnehmer wird vom Gehäuse des Weichen'kastens' geführt. Dieses ist bei der Einfahrt genügend breit, dass der Schleifschuh nicht mit dem anderen Fahrdraht zusammenstösst; läuft aber dann zu sodass am anderen Ende der Schleifschuh gerade so Platz hat. So wird der Schleifschuh nach der Durchfahrt wieder auf den Fahrdraht eingefädelt. Bei der Einfahrt ist dabei wichtig, dass die Fahrdrähte etwas unter dem Kasten sind, sodass der Stromabnehmer gut in die Weiche einfahren kann. Gebaut wird das ganze wie folgt:
Das Gehäuse wird aus einem symmetrischen Trapez aus Kupferblech (längere Seite ca. 12mm, kürzere Seite ca. 9mm; Höhe 10mm) geformt. Auf den beiden schrägen Seiten werden nun jeweils 3 mm umgeklappt, dass sich eine Art 'halber Trichter' bildet. Auf der breiten Seite wird nun zweimal (jeweils bei einem bzw. zwei Dritteln) ca. 4mm tief eingesägt. Ebenso wird ein möglichst dünnes Loch am schmalen Ende des Weichenkastens gebohrt.
Aus Kupferblech werden zwei kleine Viertelkreise ausgeschnitten (Radius ca. 5mm) und/oder zurechtefeilt - es muss kein genauer Kreis sein. Zwei kurze Stücke Fahrdraht werden entlang der Rundung an das Blechstück gelötet, sodass sie am einen Ende bündig mit dem Ende des Kreissegments ebenfalls enden und am anderen Ende darüber hinausgehen. Je ein Blech wird dann in die beiden gesägten Spalten im Weichenkasten gelötet. Die Lötstelle wird auf der Oberseite (=Aussenseite) des Kastens platziert. Ein drittes Stück Fahrdraht wird durch das Loch im Weichenkasten gesteckt und ebenfalls aussen angelötet. Nun werden oben die überstehenden Teile mit einer Feile entfernt. Wichtig ist, dass auf der Einfahrseite (=breiten Seite) die beiden Drähte so platziert sind, dass der Schleifschuh weder mit dem anderen Draht nocht mit dem Weichekasten kollidiert.
Die zwei Weichenkästen einer Weiche sind nicht isoliert, dürfen sich also auch nicht berühren (!)
Die Oberleitung - Teil 5: Spitz befahrene Luftweichen
Das wohl komplizierteste Bauteil an einer Trolleybusanlage. An dieses habe ich mich noch nicht gewagt. Die Anlage in Solingen hat einige solche Weichen, allerdings kann ich aus den Bildern nicht allzu viel schliessen. Falls jemand mehr Details zur Solinger Anlage liefern kann wäre das eventuell hilfreich. Ansonsten werde ich ebenfalls ein Update liefern, sobald ich für die Luftweiche etwas funktionierendes ertüftelt habe.
Der aktuelle Stand meiner Testanlage ist ein Oval plus eine darin mündende kurze Strecke, total rund 2 m Fahrstrecke. Die Anlage ist im Moment in einem mässig betriebsfähigen Zustand. Einige Aufhängungen der Oberleitung haben einen zu grossen Winkel und sind daher chronische Orte für Stangenentdrahtungen. Diesbezüglich werde ich versuchen, mal eine 'Blech'-Aufhängung zu basteln, da ich vermute, dass mit dieser Variante grössere Winkel möglich sind.
Ein weiteres grosses Problem ist die Kontaktsicherheit. Der Bus bleibt gerne mal einfach stehen, obwohl beide Bügel Kontakt haben sollten. Hat jemand eine Idee, woran das liegen könnte? Die Oberleitung und die Schleifschuhe sind beide aus blankem Kupfer und soweit man das erkennen kann auch nicht irgendwie oxidiert oder dergleichen. Ein leichtes Klopfen auf die Anlage reicht in den meisten Fällen aber, dass der Bus den Kontakt wiederfindet.
Nicht funktioniert hat der Einbau eines Kondensators von 100 μF in Serie mit einem 10Ω-Widerstand - der Bus fuhr wie anhin 'stückchenweise'.
Für weitere Ideen, Vor- und Ratschläge bin ich sehr dankbar.
Bildersammlung:
Gerne liefere ich auf Nachfrage weitere Detailbilder.
... Ich hab eine rein analoge Brawa- Testrundenanlage in meiner Werkstatt die natürlich sehr Staub ausgesetzt ist; bei der hat sich bewährt bei Fahrtbeginn auf die Oberleitung paar Tröpfchen Connex - Waffenöl zu applizieren die dann die Schleifschuhe verteilen. Nach einigen Highspeedrunden laufen die Busse dann ohne Stromunterbrechungen.
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