Modellbahnsteuerung

Der Text enthält z. T. fertig ausformulierte sowie noch gekennzeichnete unfertige Teile. Ich habe z. T. als Stichwortgeber nur erst mal irgendwelche Passagen aus dem ursprünglichen Diskussionsthread per cut & waste eingebaut. Es befinden sich auch noch zahlreiche Aufrufe zur Mitarbeit im Text.

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Ein wesentliches Problem bei Modellbahnsteuerungen ist, daß der Begriff viele unterschiedliche Aspekte beinhaltet. Auch der Umfang der zu steuernden Aufgabe kann sich erheblich unterscheiden. Hieraus resultieren viele Mißverständnisse, weil man bei dem Begriff "Modellbahnsteuerung" stets definieren muß, was man bei seiner konkreten Verwendung meint. Ein solches Mißverständnis war auch letztlich Anlaß einer umfangreichen Diskussion in der Newsgroup de.rec.modelle.bahn, aus der dieser Artikel hervorging. Dieser Übersichtsartikel versucht, die unterschiedlichen Sichtweisen zu erläutern und Lösungen bzw. Konzepte aufzuzeigen und gegenüberzustellen. Er wird ergänzt durch eine Reihe anderer Artikel, die näher auf Details eingehen.

Einleitung

Bevor man tiefer in das Thema "Modellbahnsteuerung" einsteigt, hilft eine kurze und sicherlich unvollständige Stichpunktliste zu verdeutlichen, mit welchen Aspekten man es zu tun hat:

• Was und womit ist zu steuern?
  • Fahrbetrieb (Züge, Signale, Weichen)
  • Fahrstraßensteuerung oder Einzelschaltung von Weichen und Signalen
  • Blockstreckensteuerung
  • Gleisbildstellpult
• Betriebsablauf
  • automatischer Pendelverkehr
  • Ein- und zweigleisige Strecken (nur 1 Fahrtrichtung pro Gleis oder 2?); Gleiswechselbetrieb
  • Wendezüge und Schubbetrieb (Fahrzeugumbau auf vordere Stromabnahme notwendig?)
  • Doppeltraktion
• Anlagenzubehör
  • Funktionsmodelle (Kräne, Drehscheiben, Schiebebühnen, Windmühlen)
  • Faller Car System
  • Straßen- und Hausbeleuchtung
  • Toneffekte
• technische Aspekte
  • handbetätigt, teilautomatisch, vollautomatisch
  • für Wechselstrom (Märklin) oder 2-Leiter-Gleichstrom
  • für analogen oder digitalen Betrieb
  • selbstgebaut oder aus fertigen Komponenten (eigene Fähigkeiten!)
  • mit oder ohne PC
  • Anlagengröße und Komplexität
  • Kosten und Zeitbedarf

Diese Liste ließe sich noch lange fortsetzen. Es ist offensichtlich, daß auch dieser Artikel daher niemals vollständig sein kann und will. Ergänzungen und Aktualisierungen, die sich aufgrund der technischen Weiterentwicklung ergeben, sind stets willkommen.

Typische Aufgaben für Modellbahnsteuerungen sind:

• Steuern der Geschwindigkeit und der Richtung von Zügen
• Schalten von Weichen und Signalen
• Verhindern von "Zugunfällen"
  • mittels Blockstrecken
  • aufgrund von Bedienfehlern (z. B. falsch gestellten Weichen)
• automatisches Schließen und Öffnen von Bahnschranken
• automatisches langsames Abbremsen und Anfahren an Signalen
• Vollautomatischer Vorführbetrieb

Die notwendige Komplexität und der Aufbau einer Steuerung hängen wesentlich von der Aufgabe, dem Automatisierungsgrad und der Anlagengröße ab. Allgemeingültige Aussagen lassen sich daher kaum treffen. Dieser Artikel stellt zunächst eher theoretisch vor, wie Steuerungen aufgebaut sind, bevor er sich den praktischen Realisierungen widmet.

Definitionen und prinzipieller Aufbau

Eine Modellbahnsteuerung steuert vor allem den Zugbetrieb (Hauptfunktion). Hierzu gehören z. B. die Fahrgeschwindigkeit, die Fahrtrichtung, Signalstellungen, Fahrstraßen etc. Dazu stützt sie sich auf Meßfunktionen ab, die insbesondere der Sicherung des Zugbetriebs dienen. Darunter fallen z. B. Besetztmelder oder die Weichenrückmeldung. Die meisten Funktionen werden elektrisch betrieben, so daß z. B. auch die Stromversorgung Teil der Modellbahnsteuerung ist (Versorgungsfunktion). Weiterhin gibt es z. B. Funktionsmodelle wie Kräne, Windmühlen, Haus- und Straßenbeleuchtung (sogenannte Nebenfunktionen). Eine genauere Definition und Einteilung findet man in der NEM 600 "Modellbahn-Steuerungen - Begriffsystematik, Oberbegriffe".

Zu einer Steuerung gehören folgende Bauglieder:

• Stellglieder: Die Stellglieder geben Befehle an die Steuerung. Dies können Schalter, Taster, Reed-Kontakte etc. sein.
• Funktionsglieder: Die Steuerung wirkt auf die Funktionsglieder und steuert sie. Bei einer Modellbahn fallen z. B. Weichenantriebe, Lokomotiven oder Lämpchen darunter.
• weitere Steuerglieder wie Verstärker, Zeitgeber, Speicher, Prozessoren etc.

Modellbahnsteuerungen werden häufig hierarchisch aufgebaut. Die Einteilung ergibt sich nach der Art des Eingriffs (siehe NEM 600):

• Auf der untersten Ebene findet man Steuerungsfunktionen, die unmittelbar auf Modellbahnfunktionen wirken oder sie melden. Dies können z. B. Relais sein, die den Fahrstrom schalten, oder Besetztmelder.
• Die mittlere Ebene umfaßt Steuerungen, die Steuerungen der untersten Ebene nach bestimmten Kriterien zusammenfassen. So besteht z. B. eine Blockstreckensteuerung in der Regel aus mehreren Besetztmelder, einem Relais zum Abschalten des Fahrstroms sowie einer Verknüpfung, die die eigentliche Blockfunktion realisiert.
• Die Steuerungen höherer Ebenen wirken auf die der mittleren und unteren Ebenen ein. Hierunter fallen z. B. Gleisbildstellpulte.

Steuersignale am Beispiel einer Weiche: Schalter im Stellpult geben das Befehlssignal die Steuerung, die es in ein Stellsignal umwandelt (z. B. durch Stromverstärkung). Dieses Stellsignal bewirkt im Funktionsglied Weiche das Umlaufen in die andere Position. Dieser Vorgang wird von der Steuerung überwacht, indem sie Meldesignale in Form der Weichenrückmeldung vom Funktionsglied Weiche einliest. Dieselben Meldesignale werden in der Anzeige (Stellpult) verwendet.

Die NEM 603 "Steuersignale - Definitionen, Kennbuchstaben" definiert:

• Meldesignale, die die Zustände und/oder die Änderungen bestimmter Modellbahnfunktionen messen und/oder melden (Meldungen von Sensoren). Hierzu gehören z. B. Besetztmelder
• Rückmeldesignale, die den bestehenden Zustand bestimmter Modellbahnfunktionen melden (Zustandsmeldungen von Aktoren). Hierzu gehört z. B. die Weichenrückmeldung (Weichenstellungssignal nach NEM)
• Stellsignale, Befehlssignale, die den Zustand der Modellbahnfunktionen (Aktoren) beeinflussen. Hierzu gehören z. B. Weichenstellsignale, Signalstellsignale, Fahrstrombeeinflussung etc.
• interne Steuersignale, die auf verschiedenen Verarbeitungsstufen der Steuerung vorhanden sind und auf Ursachen oder Wirkungen hinweisen bzw. Verarbeitungszustände der Steuerung signalisieren. Diese internen Steuersignale dienen meistens Sicherheitsaspekten innerhalb von z. B. Blockstreckensteuerungen.

Wichtig: Der Begriff "Signal" ist hier im Sinne von "Information" zu verstehen. Es kann leicht zu Verwechslungen mit "Formsignal" oder "Lichtsignal" o. ä. kommen.

Es müssen nicht immer Stellsignale und Meldesignale bei einem Funktionsglied vorhanden sein. Ein Funktionsglied "Besetztmelder" verfügt z. B. nicht über ein Stellsignal; ein Funktionsglied "Weichenantrieb ohne Endkontakte" besitzt kein (Rück-)meldesignal. Eine Steuerung kann auch mehrere Funktionsglieder ansteuern (z. B. mehrere Weichenantriebe bei einer Fahrstraßensteuerung). Die angesteuerten Funktionsglieder können auch unterschiedlich sein, wenn z. B. Ein- oder Ausfahrsignale und Fahrstromrelais in die Fahrstraßensteuerung einbezogen werden.

Links

Link	Bemerkungen
http://www.bdef.de/pages/akm/sysstruk2.pdf	"Zur Systematik der Strukturen der Modellbahnsteuersysteme" von der BDEF-Arbeitsgruppe "Elektrik und Elektronik" zur Verdrahtung von Funktionsgliedern.

Prinzipielle Realisierungsmöglichkeiten

Komponenten

Stellglieder

Die Stellglieder, mit denen der Modellbahner die zu steuernden Funktionen auslöst, sind in der Regel handelsübliche Schalter, Taster oder Potentiometer, die entweder als Teil von fertigen Steuergeräten von den Modellbahn- oder Zubehörherstellern verkauft werden oder bei teilweisem oder kompletten Selbstbau an die Steuerglieder angeschlossen werden. Die Stellglieder sind normalerweise in (Gleisbild-)Stellpulten angeordnet. Die Stellpulte wiederum können zentral für die gesamte Anlage oder mehrfach dezentral nur für bestimmte Anlagenteile zuständig sein.

Die Bandbreite reicht von den Mehrfach-Tasterkästen der Modellbahnhersteller über Taster und Schalter von den Elektronikversendern bis hin zur professionell gefertigten Nachbildung von SpDrS60-Stelltischen (Beispiel Firma Erbert). Als Stellglieder kommen ebenso PC mit Bildschirm, Tastatur und Maus (oder Touchscreen) infrage.

Auch von Hand zu bedienende, rein mechanische Stellglieder sind in Teilbereichen möglich und üblich.

Anzeigen und Melder

Die Modellbahn- und Zubehörindustrie hat die Anzeige von (Rück-)Meldesignalen lange Zeit vernachlässigt. Entsprechend werden nur wenige Lösungen kommerziell angeboten. Hier ist man im wesentlichen auf Selbstbau mit LEDs und Lämpchen angewiesen. Anders sieht es bei PC-basierten Steuerungssystemen aus. Hierbei steht im allgemeinen der Monitor zur Anzeige zur Verfügung.

Funktionsglieder

In die Kategorie Funktionsglieder fallen:

• Lokomotiven
• Wagen mit Sonderfunktionen (z. B. Licht)
• Weichen
• Signale
• Besetztmelder
• Gleiskontakte
• Lichtschranken
• Funktionsmodelle (Kräne, Drehscheiben, Schiebebühnen, Windmühlen, ...)
• Toneffekte
• ...

Die Modellbahn- und Zubehörhersteller liefern ein umfangreiches Angebot. Bei Besetztmeldern kommen entweder käufliche Lösungen oder Selbstbaulösungen in Betracht.

Steuerglieder

In die Kategorie Steuerglieder fallen:

• Relais und Relaisschaltungen
• Diodenmatrix
• Elektronikschaltungen
• Digitalzentralen
• PC

Wie sich leicht erahnen läßt, sind hier sowohl käufliche Lösungen als auch Selbstbau in allen Preislagen möglich. Für welche Variante man sich entscheidet, hängt im wesentlichen ab von:

• den Ansprüchen und zu realisierenden Anforderungen
• dem zur Verfügung stehenden Budget und Zeitrahmen
• Elektrik-, Elektronik- oder Computerkenntnissen
• Handwerklichen Fähigkeiten

Verdrahtung

Der Informationsaustausch zwischen der Steuerung und den Stell- sowie Funktionsgliedern geschieht häufig elektrisch. Dazu sind die Glieder mittels Leitungen zu verbinden. Neben den Stellsignalen wird über diese Leitungen meistens auch die notwendige Energie für den Stellvorgang (z. B. für das Umstellen der Weiche) übertragen.

Im klassischen Fall sind zahlreiche Leitungen notwendig.

Im klassischen Fall verbindet man alle Stellglieder mittels Leitungsbündeln mit der Steuerung. Ebenso verfährt man mit den Funktionsgliedern (zur Steuerung und zur Anzeige). Da die Steuerung häufig zentral aufgebaut ist (z. B. in Form eines (Gleisbild-)Stellpults und einiger Steuerungskomponenten, die Funktionsglieder sich jedoch über die ganze Anlage verteilt befinden, entsteht ein hoher Verdrahtungsaufwand mit nicht unerheblichen Kabelmengen. Man bezeichnet eine solche Verdrahtung als "parallel", weil für jedes Signal eine eigene Leitung vorhanden ist. Da die Glieder häufig mit mehr als einer Leitung angeschlossen werden müssen, liegen die Leitungen zwischen den Gliedern quasi "parallel" (siehe Bild).

Die von der Modellbahnindustrie angebotenen Hilfsmittel zu Verdrahtung entsprechen nicht den modernen Möglichkeiten, die die elektrotechnische Industrie anbietet. Insbesondere bei Modellbahnanfängern ist das Thema "Elektrik" daher sehr unbeliebt.

Mit einer Busverdrahtung sinkt die Leitungszahl. In den Funktionsgliedern sind jedoch zusätzliche Decoder notwendig.

Mit Aufkommen der Digitalsysteme hat sich die Anlagenverdrahtung stark geändert. Die Steuerung ist (z. B. in Form der Digitalzentrale oder des PCs) nach wie vor zentral, die Stellsignale werden jedoch über eine Zweidrahtleitung an alle Funktionsglieder übertragen. Vor Ort in der Anlage (und in den Loks) übernehmen sogenannte Decoder die Aufgabe, die Stellsignale für das jeweilige Funktionsglied aus dem Digitalsignal zu entnehmen und auszugeben (z. B. beim Betrieb mit Weichendecodern). Da die Digitalsysteme im allgemeinen nicht fähig sind, auch die (Rück-)Meldesignale auf demselben Weg wie die Stellsignale zu übertragen, kommen hierfür gesonderte Bussysteme wie S88 oder LocoNet zum Einsatz. Bei den modernen Systemen erfolgt die Übertragung der Daten "seriell", also zeitlich hintereinander.

Links

Link	Bemerkungen
http://www.bdef.de/pages/akm/direkt.htm	"Die einfache Modellbahnfunktionssteuerung und ihre Weiterentwicklung": Vorschlag der BDEF-Arbeitsgruppe "Elektrik und Elektronik" zur Verdrahtung von Funktionsgliedern.

Klassische Lösung

Prinzip

Die einfachste Modellbahnsteuerung ist sicher mittels einzelner Schalter, die 1:1 mit den Funktionsgliedern (Weichen, Signale, Licht usw.) verbunden werden. Das Ganze geht mit vielen Kabeln einher und erlaubt keine Abhängigkeiten der Schaltvorgänge untereinander.

Bei analog betriebenen Anlagen wird selbiges noch für die Zuordnung oder Abschaltung der Gleisabschnitte benötigen, um Triebfahrzeuge abstellen zu können.

Verfeinerung

Erste Verfeinerungen kann man hier auf mehrere Arten realisieren:

• Abhängigkeit der Fahrspannung und Signal oder Weichenstellung, oft mittels Kontakten an den Signalen. Das ganze ist aber eine recht punktuelle Sache.
• Abhängigkeit der Signal- und Weichenstellungen voneinander. Dies bedeutet eine Umsetzung des Bahnhofs in "Logik", die man mit Relais verwirklichen kann. "Signal A kann nur auf grün gestellt werden, wenn Weichen B und C richtig liegen".
• Abhängig der Signal- und Weichenstellungen durch die Züge selbst. Dazu stellen die Züge mittels Schienenkontakten (Reed-Kontakte, ...) ihre Weichen und Signale selbst (Beispiel Blockstreckensteuerung).

Ein logisches Netzwerk, das alle Möglichkeiten eines Bahnhofs berücksichtigt wird schon bei kleinen Bahnhöfen recht komplex, und - da alles mit Relais "hart verdrahtet" wird - ist es aufwendig und äußerst änderungsresistent, d.h. man muß vor dem ersten Relais bereits das gesamte Netzwerk durchdacht und geplant haben. Aufgrund des hohen Aufwands sind solche "Relaisgräber" selten billig. Weil sie auch umfangreich sind, ist eine Fehlersuche oftmals schwierig. So etwas kann ohne jede Beeinflussung des Fahrstromes gebaut werden, man kann aber auch die jeweilige Fahrspannung mitschalten, was es aber noch viel schwieriger macht. Ähnliches gilt auch, wenn man anstelle der Relais mit elektronischen Logikbausteinen (z. B. CD40xx oder 74xx) arbeitet.

Ein wenig Abhilfe schaffen hier standardisierte Funktionsbausteine, die mit Hilfe von Diodenmatritzen "programmiert" werden.

Eine völlig andere Zielrichtung verfolgen Schaltungen, die die Bedienung verändern, indem man z.B. Start- und Zieltasten in einem Gleisbildstellpult verwendet. Aber das kann man auch mit dem oben gesagten kombinieren.

All diesen Ideen ist gemein, daß die Modellbahnhersteller hier praktisch keine Lösungen liefern.

Steuerungen zwischen klassisch und PC

Unfertig!

• Für Digitalsysteme
  • Weichen und Signale digital schalten
  • Lenz ABC zum automatischen Abbremsen in Digitalsystemen
  • Lissy
  • Geräte die auf eine Ereignis am Eingabebus bestimmte Signale am Ausgabebus generieren sind schon selten, und solche die dazu noch Bedingungen akzeptieren brauchten ja schon eine Art Logikinterpreter und die Möglichkeit diese Logik in einer Art Sprache einzugeben. (wenn auf S88 Adr 5 Signal dann Weiche A rund, aber nur wenn nicht Weiche B und C gerade oder Signal D rot.). Gibt es sowas?
  • LocoIO??
  • Blockstreckensteuerung
  • Fahrstraßensteuerungen (Memory? Switchbox?)
• Für Analog
  • Blockstreckensteuerungen
  • Pendelzugautomatik
  • Schattenbahnhofsteuerungen
  • Lauer-Bausteine
  • Fahrstraßensteuerungen (Roco?)
• ...

Autoren gesucht

Spurplantechnik

Beim Vorbild wurden lange Zeit Relaisstellwerke gebaut mit der sogenannten Drucktasten-Spurplan-Technik (DrSp-Technik) gebaut. Dabei kamen standardisierte Baugruppen zum Einsatz, die mittels Spurkabeln dem Gleisplan entsprechend untereinander verbunden wurden. Im Stellpult sind die Stellglieder in einem schematisch dargestellten Gleisplan angeordnet. Fahrstraßen werden gestellt, indem man eine Start- und eine Zieltaste drückt. Die dazwischenliegenden Weichen werden dann automatisch gestellt.

Diese Idee läßt sich auch auf die Modellbahn übertragen. Eine Variante mit Relais ist unter http://de.geocities.com/k_f_geering/modellbahn/technik/domino160.htm zu finden. Der Aufwand ist jedoch nicht unerheblich: für einen mittleren Bahnhof (21 Weichen, 9 Ausfahr- und 6 Einfahrsignale) rechnet die Webseite schon mit 200 Relais... Eine Realisierung mit einem Microcontroller, der die interne Relaislogik einer Baugruppe ersetzt, müßte ebenfalls möglich sein.

In der Miba ist das ganze nochmal drastisch vereinfacht worden. (Welche Einschränkungen hat das zur Folge?)

• Miba 11/2005 (Einführung, Magnetantriebe, Fahrstromweiterschaltung)
• Miba 1/2006 (Motorische Antriebe, Spurkabelprinzip, Sicherheit für Schattenbahnhöfe)

MoBaSchaZ

Unfertig!

Kurt: Dein Einsatz! hier wird nur kurzer Abriß und Hinweis auf den anderen Artikel stehen

PC-basierte Steuerungen

Prinzip der regelbasierten Steuerung

Entscheidend ist die Auslagerung der Regeln und logischen Zusammenhänge weg von starrer Verdrahtung hin zu flexibler Verwaltung und Prüfung sowie dynamischen Ablauf, alles Dinge, die ein PC eben sehr gut lösen kann.

• Jeder Magnetartikel (Funktionsglied) wird über eine Nummer, die sogenannte Adresse, angesprochen
• der Verdrahtungsaufwand sinkt
• eine "Zentrale" verwaltet Lokparameter und Weichen

Eine wichtige Voraussetzung für regelbasierte Steuerungen ist der Einsatz von (rück-)meldenden Funktionsgliedern, damit die Steuerung in Abhängigkeit vom aktuellen Anlagenzustand Entscheidungen treffen kann. Während man häufig aus Aufwandsgründen auf eine Rückmeldung bei Weichen und Signalen verzichtet, sind eine gewisse Zahl an Gleisbesetztmelder in der Regel unverzichtbar.

Da alle Schaltbefehle in der Zentrale zusammenlaufen, gibt es jetzt hier eine Stelle an der alle Informationen über den Zustand der Anlage zusammenlaufen. Somit ist es möglich, beliebige Verknüpfungen untereinander zu realisieren.

Man braucht dazu noch drei Dinge:

1. ein Gedächtnis für die jeweiligen Zustände
2. eine Beschreibung wie die Zustände und Aktionen voneinander abhängen sollen
3. ein "Programm", das 1 und 2 umsetzt.

Und hier wird es schwierig, da diese Dinge bei jeder Modellbahn anders aussehen. Regelbasierte Steuerungen müssen daher umfangreich konfiguriert werden, so daß eine sinnvolle Art der Eingabe und Visualisierung unverzichtbar ist. Dies kann ein PC ebenfalls gut leisten.

Digitalzentralen

Aufgaben einer Zentrale

Das Wort »Digitalzentrale« läßt vermuten, daß es sich dabei um eine Zentrale im Sinne des Abschnitts »Regelbasierte Steuerungen« handelt, die auch Verknüpfungen zwischen Signalen vornehmen kann. Diesem Anspruch werden die heutigen Digitalzentralen jedoch noch nicht gerecht. Vielmehr handelt es sich meist um mit Reglern und anderen Bedienelementen versehene Signalgeneratoren, die je nach Hersteller auch für angeschlossene Geräte, wie Handregler oder Stellpulte, Signale an die Anlage ausgeben. Weiterhin bieten diese in der Regel auch Anschlußmöglichkeiten für Rückmeldungen von der Anlage, so dass Schaltvorgänge abhängig von Betriebsgeschehen ausgelöst werden können. Für den Anschluß der Digitalzentrale an die Gleise bzw. die Anlage wird - soweit nicht schon eingebaut - zusätzlich ein oder mehrere Booster benötigt. Eine Übersicht zu Leistungsmerkmalen gibt der Artikel Digitalzentralen.

»Intelligent« werden die Digitalzentralen erst durch eine PC-Anbindung. Dabei sammeln die Digitalzentralen die (Rück-)Meldesignale vom Rückmeldebus ein und liefern Zustandsänderungen an den PC weiter (z. B. über die serielle Schnittstelle, die eventuell als separates Bauteil nachgerüstet werden muß). Ein auf dem PC laufendes Programm verknüpft diese Eingangsinformationen entweder mit den Befehlssignalen, die der Modellbahner über Tastatur und Maus eingibt, oder wertet diese in einer automatischen Ablaufsteuerung aus. Daraus generiert das PC-Programm Befehlssignale an die Digitalzentrale, die sie schließlich in die entsprechenden Digitalsignale umwandelt und an die Anlage ausgibt. Die Decoder empfangen diese Signale und geben sie an die Funktionsglieder (z.B. Weichen, Signale, Relais) aus.

Meldebus

S88

Den Meldebus S88 hat Märklin in den 80er Jahren eingeführt. Es handelt sich dabei um ein sogenanntes Schieberegister, das die Eingangssignale parallel einliest und seriell über den Bus weitergibt. Die Taktrate beträgt ca. 5-6 kHz. Pro S88-Bus können 31 Module mit je 16 Eingängen angeschlossen werden, so dass eine maximale Anzahl von 496 auswertbaren Rückmeldeeingängen resultiert. Der interne Aufbau ist sehr einfach, so daß es viele zu S88 kompatible Geräte gibt. Hierzu gehören auch Schaltungen, die eine Kopplung mehrerer S88-Busse ermöglichen; dem entsprechend erhöht sich die Anzahl der auswertbaren Rückmeldungen. Auch ein Selbstbau von S88-Bausteinen ist mit etwas Geschick möglich. Die Einfachheit führt jedoch unter Umständen zu Problemen, so daß die Signale nicht korrekt übertragen werden. Abhilfe schaffen häufig geschirmte Kabel anstelle der ungeschirmten Flachbandkabel, die Märklin vorgesehen hat. Eine zusammenstellende Beschreibung zur Funktion mit Anschlußbeispielen findet man bei Railware: http://www.railware.com/s88.html.

Der S88-Bus wird von vielen Digitalzentralen unterstützt; eine Übersicht hierzu ist im Artikel Digitalzentralen enthalten. Im Digitalprojekt wurde eine Technik entwickelt, mit der sich der S88-Bus an die parallele Schnittstelle des PCs anschließen und von auf dem PC laufenden Programmen auswerten läßt.

Ein-Ausgabebus

LocoNet

LocoNet ist ein Peer-to-Peer Netzwerk, das einen gleichberechtigten Zugriff aller LocoNet-kompatiblen Komponenten in beiden Richtungen zulässt. Verbindungen sind über ein einfaches, preiswertes Steckersystem (RJ12-Würfelstecker) in Stern- oder Busform möglich.

Digitalprogramme

Unfertig!

• WinRail
• RR & Co.
• WinDigipet
• WinDigital
• DDL/DDW
• ...

Die einzelnen Programme sollen am besten in jeweils einem eigenen Artikel beschrieben werden. Evtl. zusätzlich noch ein Übersichtsartikel, der die Leistungsmerkmale gegenüberstellt. Hier soll nur ein kurzer Abriß über die prinzipielle Arbeitsweise stehen und dann auf die Detailartikel verweisen. Autoren gesucht

MpC

Ein erster Ansatz die Problematik anzugehen war sicher MpC von Gahler und Ringstmeier. Das Produkt hat verschieden Zielrichtungen: Es ermöglicht eine Abhängigkeit der Signal- und Weichenstellungen untereinander und damit eine vorbildorientierte Fahrwegsicherung. Quasi als Abfallprodukt kann man auch den Fahrstrom weiterschalten, ein scheinbar unabhängiger Mehrzugbetrieb entsteht.

Interessant ist, daß bereits hier, vor jetzt zwanzig Jahren, eine Trennung zwischen Schaltbausteinen und Logik vorgenommen wurde. Die Logik steckt erstmals nicht mehr in Drähten und Schaltern, sondern in einem Computerprogramm, dem der Benutzer seine Modellbahn "bekanntmachen" muß, indem er Weichen, Signale etc. in Tabellen definiert und die Abhängigkeiten beschreibt.

Multi-IO-Karten

Werner Falkenbachs Anlage zeigt das es auch anders geht: Zwar wird alles von PC gesteuert, aber die Ein- und Ausgabe laufen über eine Multi-IO-Karte im PC, ein Digitalsystem (im hier benutzen Sinne) hat es da nicht.

Bedienung

Grundsätzliches

Eine Steuerung benötigt grundsätzlich Stellglieder (Bedienelemente), mit denen die Befehlssignale an die Steuerung (oder direkt an die Funktionsglieder) gegeben werden. Man unterscheidet dabei

• Fahrregler. Mit einem Fahrregler legt man die Geschwindigkeit und die Richtung eines Zuges fest.
• Weichen, Signale und Fahrstraßen
  • Stellpulte ohne Gleisbild: Aus der Anordnung des Stellglieds oder Melders ist kein direkter Bezug zur Anlage ableitbar. Solche Pulte eignen sich nur für kleine Anlagen. Sie sind einfach herzustellen.
  • Stellpulte mit Gleisbild (Gleisbildstellpulte): Die Bedienelemente und Melder sind in einem schematisch dargestellten Gleisplan angeordnet.
• Funktionsmodelle: für dieses Sonderzubehör sind häufig spezielle Bedienelemente erforderlich, die von den Herstellern mitgeliefert werden (z. B. für Drehscheibe mit Gleisvorwahl)
• "virtuelle" Pulte: Bei Verwendung von PC-Software werden die Bedienelemente am Bildschirm angezeigt.

Fahrregler

Fahrregler legen die die Geschwindigkeit und die Richtung eines Zuges fest. Bei analog betriebenen Anlagen ist der Fahrregler im Fahrtrafo integriert. Der Trafoausgang braucht dann lediglich an die Gleise angeschlossen zu werden.

Bei selbstgebauten Fahrreglern müssen häufig ein Potentiometer, ein Richtungsschalter und möglicherweise Kurzschlußmelder in ein selbstgebautes Pult oder Handgehäuse eingebaut werden. Wenn man einen Handregler mit einem langen Kabel versieht, kann man neben dem gesteuerten Zug herlaufen (Walk Around Control, WAC). Dies kann z. B. beim Rangieren vorteilhaft sein, wenn der Bediener gleichzeitig die Rolle des Rangierers zum An- oder Abkuppeln von Wagen einnehmen muß.

Für Digitalsysteme sind Zusatzgeräte notwendig, wenn die Bedienelemente nicht bereits in die Digitalzentrale integriert sind. Neben der Geschwindigkeit und der Richtung ist eine Adreßeingabe vorgesehen, mit der die Adresse des zu steuernden Triebfahrzeugs gewählt wird.

Bei PC-Software werden die Fahrregler am Bildschirm dargestellt und über Tastatur oder Maus eingestellt.

PC-Software

Screenshot eines SpDrS60-Bildschirmstellpults.

Gerade in Verbindung mit einer PC-Steuerung kann ein PC auch gut die Funktion eines Stellpultes übernehmen. In vielen Fällen verfügen die PC-Programme dazu über einen Editor, mit dem man den Gleisplan aufzeichnen kann (Editor). Im laufenden Betrieb hinterlegt das Programm den Gleisplan am Monitor mit den (Rück-)Meldeinformationen wie Besetztzustand von Gleisen oder der Weichenlage. Sofern diese Informationen nicht von den Funktionsgliedern der Anlage bereitgestellt werden, zeigt die Software sie als internes Steuersignal an. Das heißt, daß bei Weichen z. B. die gewünschte Lage anstelle der tatsächlichen angezeigt wird.

Weichen, Signale und Fahrstraßen werden per Maus oder Tastatur gestellt. Dabei ist eine Fahrstraßensteuerung häufig als Standard vorgesehen, so daß die Weichen und Signale nicht mehr einzeln bedient werden müssen.

Es gibt jedoch auch Vorbehalte gegen die Bedienung per PC. Einige Modellbahner wollen ihre Anlage nicht am Bildschirm steuern, weil dabei nicht das richtige "MoBa-Feeling" aufkommt, wie es sich bei der Arbeit an einem Gleisbildstellpult einstellt.

Gleisbildstellpulte

Meldetafel eines SpDrS600-Stellpult mit Nummerneingabe.

Gleisbildstellpulte ordnen die Bedienelemente auf einem schematischen Gleisplan an. Anhand der Position des Stellglieds kann auf die Position oder Funktion des zugeordneten Funktionsglieds geschlossen werden. Dadurch sind Gleisbildstellpulte sehr bedienerfreundlich.

Zum Aufbau kann man auf käufliche Systeme z. B. von den Firmen Erbert oder Heki zurückgreifen. Beim Selbstbau hat man die Wahl zwischen verschiedenen Methoden und Materialien. Beispiele:

• Gemaltes oder geklebtes Gleisbild auf Holz-, Kunststoff- oder Metallplatte
• Gedrucktes und laminiertes Gleisbild auf Platte aufkleben
• Lackierte Plexiglasplatte, die von unten mit Meldern ausgeleuchtet wird

Im Internet und in der Literatur findet man hierzu zahlreiche Bauvorschläge.

Gleisbildstellpulte eignen sich insbesondere zur Kombination mit einer Fahrstraßensteuerung, bei der alle notwendigen Weichen und Signale zwischen einem Start- und einem Zielpunkt automatisch eingestellt werden.

Beim Vorbild wurden Gleisbildstellpulte zwischen ca. 1950 und 1990 in verschiedenen Bauformen erstellt. Nähreres hierzu unter http://www.stellwerke.de/ unter Bauformen/Gleisbildstellwerke.

Vergleich

Unfertig!

hier Sieglindes Tabelle erst mal nur als Link. Wenn dieser Artikel halbwegs fertig ist, werde ich die Tabelle direkt integrieren.

http://bastelkiste.homepage.t-online.de/Sonstiges/Steuerung_allgemein.html

Schlußwort

"Ist die Steuerung einer Modellbahn so komplex und welche Möglichkeiten gibt es?" lautete die Einleitung einer umfangreichen Diskussion in der Newsgroup. Die Antwort darauf muß so individuell ausfallen, wie die Modellbahnanlagen und die Wünsche der Modellbahner individuell sind. Aus diesem Grund kann es keine "Einheitssteuerung" für die Modellbahn geben. Die Komplexität wird dabei maßgeblich von der zu steuernden Aufgabe bestimmt. So erfordert z. B. das zuggesteuerte automatische Schließen einer Schranke erheblich weniger Aufwand als die vollautomatische Steuerung einer Großanlage.

Modellbahn- und Zubehörhersteller bieten ein großes Spektrum an Artikeln für die Modellbahnsteuerung an, um einem großen Anwenderkreis abzudecken. Ob sie den jeweiligen Wünschen und Anforderungen aber tatsächlich gerecht werden, kann nicht garantiert werden. Dieser Artikel hat verschiedene käufliche Lösungen vorgestellt und verglichen. Diese Lösungen erfordern jedoch auch häufig einen hohen Aufwand an Einarbeitung, an Geräten, an Verkabelung, an Konfiguration usw., der leicht unterschätzt wird. In speziellen Fällen bleibt nur ein Selbstbau der Modellbahnsteuerung, um die Anforderungen zu erfüllen. Auch hierfür stellte dieser Artikel Konzepte vor.