Der Einstieg ins Hobby - analog oder Digital?

Analog vs. Digital

Diese Übersicht ist bewusst allgemein gehalten. Es sollen nur grundlegende Eigenschaften der Systemwelten aufgezeigt werden. Insbesondere ist fast alles, was als fehlend bezeichnet ist, durch Zusatzaufwand in jedem System realisierbar. Weiter sind viele Eigenschaften je nach System/Lieferant unterschiedlich stark ausgeprägt.

Welche Systeme gibt es?

In Analog gibt es im wesentlichen zwei Systeme: Mittelleiter mit Wechselstrom (H0 und teilweise Spur 0) und 2-Leiter Gleichstrom (alle Baugrößen). In Spur 1 gab es auch mal 2-Leiter Wechselstrom (von Märklin)

In Digital gibt es zwei große und einige weniger verbreitete Systeme:

• Märklin/Motorola hauptsächlich für die beiden hauseigenen Systeme Mittelleiter-H0 und Spur 1. Es gab davon auch eine Gleichstrom Variante, die von Arnold vertrieben wurde. Es gibt im wesentlichen nur Märklin als Komplettlieferant. Für Lokdekoder, Schaltempfänger und Rückmeldebausteine gibt es jedoch weitere Lieferanten.
• NMRA-DCC (National Modell Railroader Association - Digital Command Control) hauptsächlich für 2-Leiter mit Gleichstrom Motoren. Es lässt sich jedoch auch im Mittelleiter Gleissystem einsetzen, sofern Gleichstrom Motoren verwendet werden. Es gibt eine Vielzahl von Lieferanten sowohl für Komplettsysteme, als auch für einzelne Komponeneten. Ein wichtiger Vorteil ist, dass dieses System einer öffentlichen Norm zu Grunde liegt.
• Selectrix von Trix (2-Leiter, Gleichstrom) hat den Vorteil, dass es in diesem System von Anfang an sehr kleine Lokdekoder gab. Daher ist es vor allem für die Baugröße N beliebt. Weiter werden die Fahreigenschaften dank 32 Fahstufen und Motorregelung gelobt. Allerdings haben die Hersteller von NMRA-DCC Lokdekodern mittlerweile ebenfalls sehr kleine Dekoder im Angebot / in der Planung. Trix scheint jedoch langsam auch auf NMR-DCC umzuschwenken. Die neueste Zentrale von Trix unterstützt sowohl das Selectrix als auch das NMRA-DCC Protokoll. Einziger Systemlieferant ist Trix. Die Firmen MÜT und MTTM liefern/entwickeln jedoch eine Palette von einzelnen Komponenten.
• FMZ von Fleischmann (2-Leiter, Gleichstrom) wird im wesentlichen nur bei Lokmodellen von Fleischmann verwendet. Fleischmann hat mittlerweile die Konsequenz aus dem Nischendasein seines Digitalsystems gezogen und bietet seit 2000 Twin-Dekoder und Twin-Zentraleinheiten an, die neben dem FMZ Protokoll auch das NMRA-DCC Protokoll beherschen.
• ZIMO war der Pionier der Digitalisierung. Neben dem (alten) hauseigenem System gibt es seit einiger Zeit NMRA-DCC Dekoder. Die neueren ZIMO Zentraleinheiten unterstützen beide Protokolle.
  
• Alle bisher erwähnten System steuern die Lokomotiven. Daneben gibt es jedoch auch Systeme, die die Spannung an Gleisabschnitten steuern. Dadurch entfällt der Umbau von Lokomotiven. Jedoch funktioniert diese Art der Steuerung nur in Verbindung mit einem Computerprogramm. Anbieter solcher Systeme sind: Gahler & Ringstmeier (erfordert zusätzliche Baugruppen im Computer, hoher Verdrahtungsaufwand), CTI und RCI (einzelne Baugruppe auf der Anlage, die über eine Steuerleitung miteinander und mit dem Computer verbunden sind). Das System von G&A entspricht dabei eher einer konventionellen Anlagensteuerung, die auf den Computer verlagert wurde. Die Systeme von CTI und RCI hingegen entsprechen eher einem Digitalsystem, nur dass statt der Loks die Gleisabschnitte gesteuert werden. Schalten und Erfassen erfolgen dabei wie in einem Digitalsystem. Diese Art von Systemen ist jedoch (zumindest in Europa) nicht sehr verbreitet.

Wie aus den Darstellungen oben hervorgeht scheint es mittlerweile auf zwei Systeme hinauszulaufen. 
 - Mittelleiter Gleissystem mit Märklin/Motorolla Protokoll. 
 - 2-Leiter Gleissystem mit NMRA-DCC Protokoll 
 Für beide Protokolle gilt, dass diese über einen längeren Zeitraum weiterentwickelt wurden, so dass es heute mehrere Protokoll Varianten mit unterschiedlichen Fähigkeiten bzgl. Anzahl der Fahrstufen, Adressen und Funktionen gibt. Aktuelle Zentralen in beiden Systemen unterstützen jedoch weiterhin die älteren Protokoll Varianten.

Eine aktuelle Entwicklung sind die Multi Protokoll Zentralen, die zwei oder mehr verschiedene Protokolle anbieten. Neben den Geräten von Trix, Fleischmann und ZIMO, die das eigene System um das NMRA-DCC Protokoll erweitern, gibt es die Intellibox von Uhlenbrock, die drei Systemwelten miteinander verbindet: Selectrix, Märklin/Motorola und NMRA-DCC. Bei letzterer werden auch mehrere Systeme für Eingabegeräte und Rückmeldung unterstützt.

Welche Komponenten gehören zu einem Digital- oder Analogsystem?

Zu einem Digitalsystem gehören folgende Konponenten:

• Zentraleinheit (Control Unit, Central Control, ...) erzeugt aus den Eingaben die notwendigen Digitalsignale
• Verstärker (Booster) liefert die notwendige Leistung für das Digitalsignal am Gleis
• Transformator zur Spannungs/Stromversorgung
• Eingabegeräte zum Steuern von Loks und Schaltelementen (Weichen, Signale, Relais, Stellmotoren)
• Lokdekoder zum Steuern der Lokmodelle
• Schaltdekoder zum Steuern von Weichen, Signale, Relais, ...
• Rückmeldeeinheiten zum Erfassen von Istzuständen auf der Anlage (Gleisbesetztmeldung, ...)
  Der Bus für die Rückmeldung ist leider nicht standardisiert. Jeder Systemhersteller baut sein eigenens System.
• Computerinterface zur Verbindung mit einem Steuerprogramm auf einem Computer

Notwendig sind die Komponenten Zentraleinheit, Verstärker, Transformator, Eingabegerät und Lok-/Schaltdekoder. Die Komponenten Zentraleinheit, Verstärker und Eingabegerät sind oft in einem Gerät zusammengefasst.

In einem Analogsystem braucht man die Komponenten Transformator, Regler und einfache Schalter. Transformator und Regler sind meist in einem Gerät vereint. Bei endabgeschalteten Antrieben ist eine Rückmeldung der Schalterstellung meist mit eingebaut.

Loksteuerung und Fahrverhalten

In den Analogsystemen kann man mehrere Loks nur dadurch unabhängig voneinander steuern, indem jede Lok auf einem eigenen Stromabschnitt fährt. Dies bedeutet einen entsprechenden Aufwand für Trennstellen, Verkabelung und Regler/Trafo.

In den Digitalsystemen stellt jeder Lokdekoder einen eigenen Regler für genau diese eine Lok dar. Am Gleis liegt immer die selbe Spannung an (sofern die Leistungsfähigkeit des Verstärkrs nicht überschritten wird). Dadurch entfällt die Notwendigkeit von abschaltbaren Abschnitten z.B. für das Abstellen von Loks. Der Verkabelungsaufwand reduziert sich damit theoretisch auf einen einzigen Anschluss an das Gleis. Dies gilt jedoch nur in der Theorie. Bei großen Anlagen, bzw. vielen Loks oder Wagenbeleuchtung müssen doch wieder mehrere Verstärker und damit Stromabschnitte eingesetzt werden. Weiter ist es in beiden Systemwelten sinnvoll in regelmässigen Abständen Stromeinspeisungen vorzunehmen (min. alle 3 Meter).
Sollen funktionsfähige Signale benutzt werden sind in beiden Systemwelten Trennabschnitte mit eigener, allerdings örtlicher, Behandlung vorzusehen.

Das Fahrverhalten eines Lokmodells wird von fünf Kriterien beeinflusst.
- Stromabnahme (Kontaktsicherheit)
- Mechanik (Kraftübertragung, Getriebe, Achsdruck)
- Schwungmasse (ohne/mit, Dimension)
- Motoreigenschaften
- Spannungsregelung
Die Stromabnahme kann ggfs. durch zusätzliche Kontaktpunkte verbessert werden. Regelmässige Reinigung der Räder und Schienen ist sicherlich hilfreich.
Die Mechanik ist weitgehend durch die Konstruktion festgelegt (Zahl und Art der angetriebenen Achsen, Getriebeauslegung, Haftreifen, ...). Hier kann man nur wenig ändern. Lediglich durch Säubern und Schmieren der Getriebeteile und ggfs. Entgraten der Zahnräder kann man hier eine Verbesserung erzielen. Eine Änderung des Getriebes ist meistens schwierig und aufwendig. Der Achsdruck kann vielleicht noch durch Erhöhung des Ballastgewichtes verbessert werden.
Eine (größere) Schwungmasse nachzurüsten ist in den meisten Fällen eine umfangreiche Arbeit und erfordert oft das Ausarbeiten des Ballastgewichtes.
Die Motoreigenschaften kann man nur durch Tausch verändern. Allerdings ist ein Umbau auf z.B. Faulhaber Motoren nicht billig. Ist ein Rundmotor, wie er z.B. von Fleischmann oder Märklin oft verwendet wird, zu ersetzen, sind meistens umfangreiche Änderungsarbeiten notwendig.

Lediglich bei der Spannungssteuerung unterscheiden sich Analog und Digital Systeme.
Im Analogsystem wird ein Gleisabschnitt geregelt, unabhängig von den Fahreigenschaften der verschiedenen Lokmodelle. Eine Anpassung an unterschiedliche Lokmodelle ist daher nicht möglich.
In einem Digitalsystem hat jede Lok durch den Dekoder ihren eigenen Regler eingebaut. Hier kann man die Regeleigenschaften an die Motoreigenschaften und das Fahrverhalten einer einzelnen Lok gezielt anpassen (sofern der Dekoder das zulässt). Eingestellt werden können meistens die Anfahrspannung, die maximale Geschwindigkeit sowie die Verzögerung beim Beschleunigen und Bremsen. Bei vielen Dekodern nach NMRA-DCC Standard kann zudem die Geschwindigkeitstabelle, das heisst die Zuordnung von Fahrstufe zu Motorspannung, programmiert werden.
Man soll sich jedoch nicht täuschen. Man kann zwar das Fahrverhalten varieren, aber unzureichende Stromabnahme, schlechte Mechanik und fehlende Schwungmasse kann man damit nur zum Teil ausgleichen. Stehen diese drei Punkte jedoch auf der positiven Seite, kann man durch die Einstellungen im Dekoder das Fahrverhalten wirklich optimieren.

Schalten und Verkabeln

Schalten bedeuten in diesem Zusammenhang das Stellen von Weichen und Signalen, das Ein- und Ausschalten von Motoren und anderen elektrischen Verbrauchern (z.B. Licht, Blinker, ...).

Dies ist in Analogsystemen klar und einfach. Einfach die Kabel vom Verbraucher zu einem passenden Schalter ziehen und ggfs. diesen mit einer gemeinsamen Stromquelle verbinden. Geschaltet werden drei verschiedene Arten.
- 1.) Weichen, Signale, ... also im Prinzip Relais.
- 2.) Allgemeine Verbraucher wie Licht, Motoren oder Pumpen
- 3.) Fahrstrom für abschaltbare Gleisabschnitte
Der Aufwand bei der Verkabelung entsteht dadurch, dass die Schalter üblicherweise am Anlagenrand untergebracht werden (müssen). Dadurch ergeben sich recht lange Kabelwege. Will/muss man nun mehr als ein Dutzend Elemente schalten, so muss man schon deutlichen Aufwand betreiben, um die Verkabelung übersichtlich zu halten. Die Kabelwege werden dann, durch das meistens angewandte rechtwinklige Verlegen, nochmals deutlich länger.

In einem Digitalsystem werden Schaltdekoder verwendet. Die häufiste Art kann vier Elemente schalten. Der Schaltdekoder kann nun in der Nähe der zu schaltenden Elemente plaziert werden. Dadurch bleiben die Kabelwege kurz und übersichtlich. Die Schaltdekoder selbst werden über eine Leitung mit einem Booster und dadurch mit dem Digitalsignal verbunden. Bei kleinen Anlagen kann der Einfachheit halber der Digitalstrom aus dem Gleis entnommen werden. Bei größeren Anlagen wid man dafür einen eigenen Boosterkreis verwenden. Die Stellbefehle kommen dann über die Zentraleinheit von einem entsprechendem Eingabegerät (z.B. Keyboard).

Will man nun ein Gleisbildstellpult statt der einfachen Schalter bzw. des Keybords verwenden stellt sich die Situation anders dar.
In einem Analogsystem ersetzen die Schalter im Stellpult einfach die normalen Schalter. Die Kabel müssen dazu in der Regel nur verlängert werden. Rückmeldungen von Weichen- und Signalstellungen sind bei endabgeschalteten Antrieben in der Regel integriert.
In einem Digitalsystem müssen hingegen über entsprechende Eingabedekoder von jedem Schalter im Stellpult die Adresse des zugehörigen Ports des Schaltdekoders erzeugt werden. Für Rückmeldungen müssen zusätzliche Anzeigedekoder benutzt werden.

Sicherungstechnik

Sicherungstechnik heisst das Erzwingen von Sicherheits relevanten Betriebszuständen. Das schliesst insbesondere ein:
- Automatischer Halt vor roten Signalen
- Automatische Langsamfahrt bei entsprechendem Signalbild
- Automatische Blocksteuerung (Einfahrt in einen Block nur wenn der nächste Block frei ist)
- Fahrstrassen mit Flankenschutz und Sicherungssignalen

In Analogsystemen sind die Punkte 1 - 3 relativ einfach zu realisieren. Automatischer Halt kann durch Abschalten des Fahrstroms sehr einfach erfolgen. Signale haben oft einen zusätzlichen Schalter für diesen Zweck. Langsamfahrt kann durch Schalten eines Fahrstroms mit geringerer Fahrspannung erfolgen (Relais). Für beide Zwecke kann auch ein Anfahr/Bremsbaustein verwendet werden. Einige Anfahr/Bremsbaustein können auch so miteinander verbunden werden, dass sich daraus eine automatische Blocksteuerung ergibt. Für diesen Zweck sind jedoch auch spezialisierte Bausteine verfügbar.
Das Schalten von Fahrstrassen (also das gemeinsame, nicht notwendig zeitgleiche Schalten mehrer Elemente [Weichen, Signale]) ist im Analogsystem nicht auf einfachem Weg möglich. Natürlich gibt es Lösungen wie Relaisketten oder Diodenmatrix, jedoch gibt es kaum fertige Bausteine für diesen Zweck.

In Digitalsystemen ist das automatische (langsame) Anhalten oder automatische Langsamfahrt für eine beliebige Lok nicht standardisiert. Demzufolge haben einige Dekoder keinerlei Vorkehrung dafür, andere reagieren auf Bremsdioden (z.B. Selectrix), wieder andere benötigen dafür Bremsgeneratoren. Will man also diese Funktionalität haben, so ist man bei der Auswahl seiner Lokdekoder eingeschränkt. Eine automatische Blocksteuerung benötigt den gezielten Halt vor Signalen und unterliegt daher denselben Einschränkugen.
Das Definieren und Schalten von Fahrstrassen ist in Digitalsystemen prinzipiell möglich, es benötigt jedoch in der Regel entsprechende Zusatzkomponenten. Daher wird es in den meisten Fällen eher über eine Computer Steuerung realisiert.

Es bleibt festzuhalten, dass es weder im Analog- noch im Digitalsystem ein einheitliches, tragfähiges (= für alle Loks gültiges) Konzept für die Sicherungstechnik gibt. Während im Analogsystem eine automatische Blocksteuerung relativ einfach zu realisieren ist, erfordert eine Fahrstrassen Sicherung einiges an Aufwand. Umgekehrt hängt in einem Digitalsystem der automatische Halt vor einem Signal von den Eigenschaften der Lokdekoder ab. Dies gilt insbesondere, wenn mit Multiprotokoll Zentralen Dekoder aus verschiedenen Digitalsystemen eingesetzt werden. Damit ist eine automatische Blocksteuerung ebensowenig gewährleistet, wie eine Fahrstrassen Sicherung. Abschaltung des Digitalstroms wäre zwar möglich, führt jedoch zum Nothalt vor jedem roten Signal und ist damit sicherlich nicht im Sinne einer Digitalsteuerung. Leider ist bei der Entwicklung der verschiedenen Digitalsysteme der Punkt Sicherungstechnik konzeptionell nicht berücksichtigt worden.

Wie das im Märklin Mittelleitersystem im Analogbetrieb geht, kann man in den Abschnitten Funktionskontakte, Zugbeeinflussung mit Signalen und Halbautomatische Blocksteuerung der FAQ H0-AC/Analog von Stephan-Alexander Heyn sehen.

Halt vor Signal

In einer Diskussion zum Thema "Digitaler Halt vor Signal" wurden verschiedene Methoden diskutiert einen Zug vor einem rot zeigenden Signal (langsam) anzuhalten.

Die einfachste Methode ist natürlich einfach den Strom auszuschalten. Das geht immer und funktioniert für alle Loks, aber man verliert die Vorteile eines Digitalsystems wie langsames Anhalten, Licht, Funktionen, ... Als zusätzliche Sicherung ist es jedoch sinnvoll.
Eigentlich ist diese Methode auch für Analog nicht akzeptabel. Man verwendet dort Anfahr-Brems-Bausteine, um ein langsames Anhalten vor dem Signal zu erreichen.

Alle nachfolgenden Methoden verwenden eine andere Stromart oder ein anderes Digitalsignal im Signalabschnitt. Daher müssen entsprechende Vorkehrungen gegen Kurzschluss zwischen Signalabschnitt und der Strecke mit dem normalen Digitalsignal getroffen werden. Dazu verwendet man zumeist einen umschaltbaren Gleisabschnitt vor dem Signalabschnitt. Die Umschaltung erfolgt unmittelbar vor der Einfahrt in den Signalabschnitt. Dieser umschaltbare Gleisabschnitt muss auf den längsten Zug ausgelegt sein. Der Signalabschnitt kann dadurch ggfs. kürzer ausfallen.

	Märklin/Motorola Digital ----	NMRA-DCC Digitalsystem ----
Strom aus plus Abschnitt mit Langsamfahrt	Die Dekoder sollen unterhalb von 5V nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten. Mit einem kleinen Sicherheitsaufschlag sollte das für die Einrichtung eines Abschnitt mit reduzierter Geschwindigkeit ausreichen. Erfahrungen ???	Nach der Spezifikation müssen NMRA-DCC Dekoder bis hinunter zu +/- 7V arbeiten. Das sollte reichen um einen Abschnitt mit reduzierter Geschwindigkeit einzurichten. Wie Loks und ihre Dekoder auf eine Reduktion der Spannung tatsächlich reagieren ist jedoch noch zu erproben. Insbesondere geregelte Dekoder könnten für Überraschungen sorgen.
Umschalten auf Analog	??? Loks mit Dekodern, die den Analogbetrieb unterstützen, fahren vermutlich mit einer Geschwindigkeit relativ zur Spannung weiter. Die digitalen Funktionen gehen wahrscheinlich verloren. Frage: Unterstützen alle Dekoder den Analogbetrieb?	Loks mit Dekodern, die den Analogbetrieb unterstützen, halten mit der eingestellten Verzögerung an, wenn die Gleichspannung entgegen der Fahrtrichtung gepolt ist. Sie wechseln jedoch nicht die Fahrtrichtung! Frage: Unterstützen alle Dekoder den Analogbetrieb? Frage: Was passiert, wenn der Analogbetrieb abgeschaltet ist?
Broadcast Adresse: Halt an alle	??? Frage: Gibt es im M/M Digitalsystem eine Broadcast Adresse?	In der erweiterten NMRA-DCC Spezifikation ist die Adresse 0 als Broadcast Adresse definiert. Alle Dekoder müssen auf Befehle an diese Adresse reagieren. Ein Haltebefehl an diese Adresse setzt nur die Geschwindigkeit. Die digitalen Funktionen sind davon nicht betroffen. Im NMRA-DCC Basis Standard (99 Adressen, 14 Fahrstufen) ist das Paket mit Adresse 0 und Geschwindigkeit 0 als Dekoder Reset definiert. Dies erfordert ein unmittelbares Anhalten. Problem: Alte Dekoder können mit sofortigen Halt, statt langsamen Abbremsen reagieren.
Bremsgenerator	Bremsgeneratoren funktionieren nur mit bestimmten Dekodern, daher sind sie nicht universell einsetzbar.	Obwohl die Hersteller das nicht offenlegen, werden die meisten Bremsgeneratoren nach dem Prinzip der Broadcast Adresse arbeiten. Dennoch garantieren die Hersteller die Funktion nur für ihre eigenen Produkte.
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Eigene CU+Booster sendet Halt für alle aktiven Adressen	Dies erfordert die Kommunikation zwischen zwei Zentraleinheiten. Dies ist in den Digitalsystemen nicht vorgesehen. Vermutlich kann das, abgesehen von den elektrischen Problemen, nur mit einer Steuerung per Computer gelöst werden. Vorteil wäre, das dies auch Multiprotokol fähig sein sollte.
Bremsdioden	Bremsdioden werden im Selectrix System von Trix eingesetzt. Nur sehr wenige Dekoder in anderen Systemen benutzen diese Möglichkeit für ein Bremssignal. (Technisch gesehen reagiert der Dekoder auf das Ausbleiben einer Halbwelle.)
ZIMO	ZIMO benutzte schon in seinem alten System eine Funktion, um Loks ein Bremssignal zu geben. Diese Funktion ist auch in den NMRA-DCC kompatiblen Dekodern von ZIMO eingebaut. Dennoch ist es eine Insellösung, da sie nur in ZIMO Dekodern implementiert ist.
Computersteuerung plus Zugverfolgung	Diese Methode beruht darauf den Standort eines Zuges zu kennen und ihm bei Annäherung an ein rot zeigendes Signal einen Brems/Halt Befehl zu senden. Diese Methode ist unabhängig vom eingesetzten Digitalsystem, aber erfordert den Einsatz eines Computers, was nicht jeder Modellbahner will. Die Sicherheit dieser Methode hängt von der Korrektheit des Anfangszustandes und der Genauigkeit der Ortsmeldungen ab. Hinzufügen / Entfernen von Loks kann hierbei problematisch sein.
Computersteuerung plus Zugerkennung	Die Zugerkennung eleminiert die Probleme der Zugverfolgung. Methoden sind Strichcode oder Transponder mit entsprechenden Lesegeräten. Nachteilig sind die hohen Kosten und die Notwendigkeit die Anlage über einen Computer zu steuern.

Computer Steuerung

Prinzipiell kann man in beiden Systemwelten eine Computer Steuerung aufbauen. In einem Analogsystem bedeutet das jedoch einen erheblichen Hardware Aufwand. Im Computer sind I/O Karten zu installieren, auf der Anlage bzw. am Übergabepunkt sind Anpassungen von den bei Modellbahn Anlagen üblichen Spannungen (12-16 Volt) auf Computer verträgliche 5 Volt vorzusehen. Ist Leistung zu schalten muss ein Relais oder Treiberbaustein verwendet werden. Um den Computer vor elektrischen Problemen auf der Modellbahn Anlage zu schützen, ist eine galvanische Trennung z.B. durch Optokoppler notwendig. Dass es geht, aber auch sehr aufwendig im Sinne von Zeit und Geld ist, beweist das System von Gahler & Ringstmeier.

In den Digitalsystem ist eine Verbindung zum Computer konzeptionell mit eingeplant. Es werden lediglich die Interface Komponente und das Verbindungskabel benötigt. Da es den Anschluss an Computer schon seit langer Zeit bei den verschiedenen Digitalsystemen gibt, sind Programme zur Computer Steuerung in einer Vielzahl von Formen und Funktionsumfang verfügbar. Mehr darüber kann man auf DER_MOBA: Computersoftware - Steuerungsprogramme erfahren.

Welche Vorteile bietet nun eine Steuerung mit dem Computer?

• Kostenbegrenzung:
  Durch eine Computer Steuerung können viele Teile, die sonst als Hardware Komponenten auszuführen sind, durch Software realisiert werden. Dies betrifft vor allen zusätzliche Lokregler und ein Gleisbild Stellpult.
• Überwachung von Istzuständen:
  Dies ist die Voraussetzung für jede Form der Sicherung und Automatisierung. (Stellung von Weichen und Signalen, Gleisbelegung, Zugposition, ...)
• Sicherungslogik:
  Erzwingung sicherer Zustände durch Ausführung von Aktionen erst, wenn dies ohne Risiko möglich ist. (z.B. Blocksignal kann erst auf grün geschaltet werden, wenn der Blockabschnitt davor nicht belegt ist.)
• Fahrstrassen & Sicherung:
  Definition aller Weichen und Signalstellungen für eine Fahrstrasse. Zur Sicherung können zusätzliche Elemente definiert werden (Schutzweichen, Signale, ...). Freigabe der Fahrstrasse erst, wenn alle Bedingungen erfüllt sind.
• Automatikbetrieb:
  Fahren von Zügen nach Ereignissen. (Zugkreuzung, Überhohlung, Aufenthalt, Schattenbahnhof, ...). In der Regel ist eine entsprechende Sicherungslogik Voraussetzung.
• Fahrplanbetrieb:
  Dies ist eigentlich auch ohne Computer gut möglich. Allerdings kann der Computer durch Bereitstellung von Informationen und Überwachung der Zeit gute Unterstützung leisten (Computer als Fahrdienstleiter). Besonders interessant, wenn mit verkürzter Modellzeit gefahren wird.
• Gleisbild Stellpult:
  Viele Leute werden durch den Aufwand, den es bedeutet ein reales Gleisbild Stellpult zu bauen, (Zeit, Kosten, Konzeption, Aufbau, Verkabelung, ...) davon abgehalten, jemals eines zu bauen. Mit einem Computer Programm vereinfacht sich das Ganze erheblich. Alles kann ausprobiert werden bis es funktioniert. Die Anlage kann Stück für Stück in das Gleisbild Stellpult übernommen werden bis alles stimmt. Und das Ganze ohne finanzielle Verluste befürchten zu müssen.

Alle oben erwähnten Punkte können letztendlich auch ohne Computer Steuerung erfolgen - für einen Fahrplanbetrieb z.B. bedarf es eigentlich nur einer (Modell-)Uhr und eines Buchfahrplans - aber mit Hilfe von Computer Programmen ist es oft einfacher und/oder kostengünstiger zu erreichen.

Aus finanziellen Gründen kann es interessant sein, auch die Zentraleinheit als ein Programm auszuführen. Der Computer erzeugt das Digitalsignal und gibt es direkt an den Booster, der die notwendige Leistung zur Verfügung stellt. An Hardware braucht man dann nur noch einen Booster, einen Transformator und die Verbindung zum Computer. Ein Beispiel für diese Art von Programmen sind DDL (Digital Direct for Linux) von Torsten Vogt und Lok (für MS-DOS) von Dr. M. König.

Sonstiges

• In Digitalsystemen verschwinden die Unterschiede zwischen Wechsel- und Gleichstrom. Alle Systeme verwenden Rechteckspannungen um Strom und Daten gleichzeitig auf einem Leiterpaar zu übertragen. Die Motoren werden nicht mehr durch Änderung der Spannung gesteuert, sondern durch Änderung des Taktverhältnisses einer gepulsten Spannung (PWM == Puls Wide Modulation).
• Der Trend wird zu immer mehr Lokmodellen gehen, die von vorne herein einen Dekoder eingebaut haben. Bei Märklin H0 ist das schon sehr verbreitet, da dort durch den Dekoder, der sonst für den Analogbetieb notwendige, Umschalter für die Fahrtrichtung eingespart wird.
• Ausser bei dem System von ZIMO ist in keinem Digitalsystem eine Lokerkennung vorgesehen. Damit wurde leider eine Chance für den Automatikbetrieb vertan. In Programmen zur Steuerung wir versucht, dies durch eine Zugverfolgung zu ersetzen. Das bietet aber nicht die gleiche Sicherheit wie die Lokerkennung. Insbesondere ist man von der korrekten Angabe des Anfangzustandes abhängig. Das Hinzufügen oder Entfernen von Loks/Zügen erfordert dann Eingriffe am Computer.
• Startsets bieten die Möglichkeit zu einem preisgünstigen Einstieg in ein Digitalsystem. Genauso wie die Lok- und Wagenmodelle in Startsets häufig vereinfachte Varianten sind, müssen bei digitalen Startsets oft Einschränkungen im Funktionsumfang hingenommen werden. Ob dieser geringere Funktionsumfang für die eigenen Zwecke ausreichend ist, sollte man vor einem Kauf sorgfältig überlegen.
• Wirklich faszinierend sind funktionsfähige Modelle von Eisenbahnkränen, wie sie von Roco und Märklin angeboten werden. Diese Modelle sind nur in einem Digitalsystem denkbar. In einem Analogsystem gibt es keine Möglichkeit, sie unabhängig von der Fahrspannung zu steuern.
• Die Nachrüstung vorhanderner Analogloks mit einem Digitaldekoder ist im Prinzip möglich. Bei aktuellen oder relativ neuen Lokmodellen sollte das mit einem geringen bis vertretbaren Aufwand möglich sein. Lediglich bei alten oder sehr kleinen Lokmodellen kann es kritisch werden. Da ist dann manchmal ein größerer Umbau mit Fräsarbeiten notwendig, um Platz für den Digitaldekoder und seine Kabel zu schaffen. In den kleinen Baugrößen N und TT ist hier natürlich stärker mit Problemen zu rechnen.

Fazit

Eigentlich kann man keinen allgemeinen Rat geben, ob Mann oder Frau ein Digitalsystem einsetzen soll. Zu unterschiedlich sind die Bedürfnisse, zu groß ist die Zahl der Varianten, zu zahlreich sind die Faktoren, die Zeit, Kosten oder Aufwand beeinflussen. Auch kann nur jeder für sich selbst entscheiden, was ihm/ihr Freude bereitet und wofür man Zeit und/oder Geld investieren will.
Dennoch wollen wir versuchen, im Folgenden einige Anhaltspunkte für eine Entscheidung zu geben.

• Ein Analogsystem ist einfacher aufgebaut. Strom an und die Lok fährt, Spannung höher und die Lok fährt schneller. Es entfallen eine Vielzahl von elektronischen Komponenten, die die Komplexität erhöhen. Falls man seine Verkabelung übersichtlich angelegt hat, ist dadurch die allfällige Fehlersuche sicherlich einfacher. In der Regel genügt ein einfaches Messgerät für Strom, Spannung und Widerstand.
• Eine digitale Modellbahn ist durch die zusätzlich notwendigen Komponenten teuerer in der Anschaffung als eine analoge Modellbahn. Preisgünstige Startsets bieten oft nur einen eingeschränkten Funktionsumfang. Ob das für die eigenen Zwecke ausreichend ist, kann nur jeder für sich selbst entscheiden.
• Bei Digital ist das gemeinsame Spielen mit mehreren Lokführern - z.B. mit den eigenen Kindern - problemlos möglich. Wenn das ihr Ziel ist, sollten sie ein Digitalsystem ernsthaft ins Auge fassen.
• Bei Digital können die Schalter ferngesteuert werden. Sie können daher in der Nähe der zu schaltenden Elemente untergebracht werden. Dadurch verringert sich der Aufwand für die Verkabelung erheblich. Positiver Nebeneffekt ist, dass die Verkabelung dadurch übersichtlicher bleibt.
• Bei Digital ist eine Steuerung per Computer einfacher und preiswerter zu realisieren. Der Anschluss eines Computers ist bei der Konzeption der verschiedenen Digitalsysteme einfach mit vorgesehen worden.
• Ein Automatikbetrieb erfordert in beiden Systemwelten einigen Aufwand. In den verschiedenen Digitalsystemen gibt es keine einheitliche Lösung um eine Lok vor einem Signal anhalten zu lassen (das simple Strom aus ist bei einem Digitalsystem sicher keine angemessene Lösung). Jede Lösung die man wählt führt zu Einschränkungen an einer anderen Stelle (meist bei der Auswahl von Lokdekodern).
  Je größer die Anlage ist, die man steuern will, umso mehr kommen die Vorteile einer Steuerung mit dem Computer zum Zuge. Und damit hat ein Digitalsystem irgendwann die Nase vorne.

Autoren: Torsten Vogt, Mario Graul, Edbert van Eimeren

Für die Bereitstellung von Daten bedanken wir uns bei Michael Weiss