Unsere technischen Vorgaben

Unsere Anlage muß:

• Vollautomatisch fahren können.
  Eine große Anlage manuell zu Betreiben ist schon nach kurzer Zeit kein Spaß mehr. Es reicht vollauf, wenn man den kleinen Fehlern hinterher laufen muß.
• mit Analogtechnik fahren.
  Das rollende Material ist sehr reichlich vorhanden, und eine Aufrüstung auf Digitaltechnik somit recht teuer und Arbeitsintensiv. Außerdem sind die Lokomotiven teilweise so alt, dass deren Design keinen Platz mehr bietet, auch nicht für den kleinsten Lokdekoder. (Ja, der könnte Notfalls auch in den Wagen dahinter.)

Eine "Marktanalyse" ergab recht schnell: so etwas gibt es nicht, inzwischen ist alles Digital. Oder anders gesehen: diese Art von Modellbahn gibt es schon lange, mit vielen (Reed-)Kontakten und Relais, viel Arbeit und jedesmal dieselbe Verdrahtung für das meist verwendete Blocksystem. Auch unsere aktuelle Anlage hat dieses System anfänglich genutzt.

Die "fehlgeschlagenen" Versuche

Erste Versuche, dies mittels Elektronik zu vereinfachen gab es zahlreich, etwa über zwei Jahre hinweg. Zum Beispiel eine Platine, die vier aufeinanderfolgende Blöcke verwaltet, d.h., zahlreiche Relais überflüssig macht, die Signale ansteuert, mit einem PC zwecks Überwachung kommunizieren kann, und noch einige Details mehr. Mittels Änderung der Software hätte man auch leicht z.B. Schattenbahnhöfe oder Ausweichgleise automatisieren können. Dieser Ansatz hätte das immer-wieder-erfinden von Relaisschaltungen auf das Programmieren von Mikrocontrollern angehoben. Aber dennoch wäre es dabei geblieben: jede Anlagenecke muß neu "erfunden" werden.

Der neue Ansatz

Eine ganze Zeit lang blieb es dabei, bis die Idee kam, wie man das alles auf einmal erledigen kann.

Als Grundlage dient das altbekannte Blocksystem. Für den Fall, dass dieses nicht bekannt ist, oder unsere Variante merkwürdig wirkt, ist es unter "Eisenbahn"->"Blocksystem" beschrieben.

Neu bei unserer Steuerung ist, dass man "Regeln" braucht, die beschreiben, wie man von einem Block in einen Nachfolgeblock kommt. Eine Regel kann dabei auch Weichenstellungen mit aufnehmen, die benötigt werden, damit man vom "Startblock" der Regel zum "Zielblock" kommt.

Eine Regel kann nur "aktiviert" werden, wenn:

• In ihrem Startblock ein Zug bereitsteht (der in die richtige Richtung fahren kann)
• Der Zielblock frei ist, also keinen Zug enthält
• Alle Weichen, die von der Regel gestellt werden sollen, nicht von anderen, noch aktiven Regeln besetzt sind.

Dieser Ansatz funktioniert, wenn man für jeden Block zwei Sensoren hat, wie bei dem einen Blocksystem beschrieben. Der Zugende-Sensor erkennt, wenn ein Zug komplett im Zielblock ist, und beendet die Regel, was insbesondere bedeutet, dass die Weichen, die evtl. belegt waren wieder für andere Regelaktivierungen zur Verfügung stehen. Andererseits bedeutet das Auslösen des Zugendesensors NICHT, ass der Zug stehenbleibt. Vielmehr fährt er im Block weiter, auf das Signal am Blockende zu.

Dieses Signal am Blockende steht übrigens sicherlich auf rot. Die Signale werden von den Regeln nämlich automatisch mit angesteuert, und da keine Regel zur Ausfahrt aktiv sein kann ist das Signal rot. (Warum kann keine Regel zur Ausfahr aktiv sein? Weil kein Zug im Startblock bereitstand!)

Allerdings ist jetzt ein Zug bereit (der noch auf das Signal am Blockende zu fährt, was der Regelaktivierung egal ist), und eine nächste Regel kann aktiviert werden. Mit etwas Glück ist eine neue Regel bereits aktiv, wenn der Zug am Signal ankommt, und kann direkt weiterfahren ohne Stopp!

Nebenbei ist auch der Schönheitsfehler des Relais-Blocksystems beseitigt: Signale werden erst grün, wenn ein Zug dies benötigt!

Wie baut man das?

Wir haben ein Programm entwickelt, das Mikrocontroller-Platinen (ebenfalls selbstentwickelt) ansteuern und abfragen kann, welche die eigentliche Anlage steuern (Fahrströme, Weichen Signale und Hall-Sensoren). An den Zügen fahren an der Unterseite Magnete mit, ein Nordpol am Zuganfang und ein Südpol unter dem letzten Wagen, was die Hall-Sensoren unterscheiden können. Sichtbar sind nur die kleinen, schwarzen Hall-Sensoren, die auf den schwarzen Schwellen der Schienen aufgeklebt sind. Die sind aber so klein, dass wir in der Testphase für uns selbst in der Nähe von jedem Sensor einen bunten Pin neben dem Gleis gesteckt haben.

Die gesamte Entwicklungszeit, ab der ersten Idee dieser Art der Steuerung, bis es fuktioniert hat, waren etwa zwei Jahre. Das Programm ist ziemlich lang geworden, beginnend mit einem Editor für das Gleisbild, bis hin zur beschriebenen Logik für den Fahrbetrieb. Die Weiterentwicklung steht z.Z. zu Gunsten anderer Projekte, ist aber (langfristig) sicherlich nicht zu Ende.

Z.Z. läßt das Programm für die Automatik übrigens einach alles fahren was geht. Ein Zufallsgenerator sucht nach Regel, die aktiviert werden können, und tut das dann. Etwas mehr gibt es schon: Personenzüge bleiben in Bahnhöfen eine kurze Zeit stehen, ehe sie weiterfahren. (Was lustigerweise dazu führt, dass Güterzüge dann überholen, weil sie nicht warten müssen.)

Eine Ansteuerung nach Fahrplan ist denkbar, aber langfristig zielen wir mehr auf so etwas wie "Ereignisse", wie z.B. ein Rush-Hour mit vielen Personenzügen, oder einen Nachtbetrieb mit vielen Güterzügen.