Funktionsprinzip einer PC-Steuerung

Diese Seite beschränkt sich auf meine Kenntnisse von TrainController und Rocrail. Hier wird nicht ein umfassender Überblick über PC-Steuerprogramme für Modellbahnen gegeben. Es wird einzig das Grundprinzip erklärt und einige Verschiedenheiten besprochen, die man je nach Geschmack bei der Evaluation eines solchen Programmes berücksichtigen sollte.

Bei einer PC-Steuerung muss man in einem ersten Schritt Rückmeldeabschnitte festlegen und verdrahten. Rückmelder sind für eine PC-Steuerung unabdingbar. Der PC muss über die Rückmelder wissen, welche Lok wo ist.

Wie steuert der Computer eine Lok? Erläuterung an einem Beispiel

1. Aufgabe: Zug auf Abschnitt 1 soll vor den Bahnhof in Abschnitt 4 fahren und in Ausfahrtrichtung nach rechts anhalten.

Zu Beginn muss der PC wissen, welche Lok auf welchem Gleisabschnitt steht und in welche Richtung die Lok schaut.

Die Gleisabschnitte (hier hellblau) werden in den PC-Programmen mit Rechtecken dargestellt, wobei bei TrainController beide Enden der Rechtecke aktive Flächen haben, entsprechend der gewünschten Fahrtrichtung der Lok. Mit TrainController lässt man einen Zug von Abschnitt 1 aus zum Pfeil in Abschnitt 4 fahren, indem man auf der Abschnittfläche 1 mit der Maus den Abfahrtspunkt festlegt und auf der Rechteckfläche des Abschnittes 4 rechts den Zielpunkt setzt. Nun rechnet der PC den Fahrweg aus, wie er dorthin fahren muss und über welche Strecken. Dann schaltet er die Weichen und lässt dann den Zug anfahren. Vorher kontrolliert er auch, ob er nicht mit schon laufenden Fahraufträgen in Konflikt kommt. Wenn das der Fall ist, wartet er, bis entsprechende Weichen und Kreuzungen wieder frei sind. Der PC sucht sich also den Fahrweg wie ein GPS-Gerät den besten Weg zur gewünschten Adresse berechnet. Man sagt dem Auto-Routing.

Nicht ganz so schön ist es in Rocrail: Dort fährt man den Mauszeiger zum Startblock 1 und zieht die Maus mit gedrückter Taste in den Zielblock 4. Wenn man Glück hat, landet der Zug dort wie gewünscht. Abzweigende Weichen unterwegs können auch dazu führen, dass der Zug schon bei der ersten Weichenkreuzung auf das falsche Gleis gerät und dann irgendwie in der Anlage herumfährt. In der Schritt für Schritt Anleitung von Rocrail steht: "Rocrail sucht nicht notwendigerweise den kürzesten Weg aus, wenn der Weg über mehrere Fahrstraßen verläuft. Das Ziel wird nur dann sicher erreicht, wenn unterwegs keine Abzweigungen möglich sind oder diese zuvor gesperrt wurden." Rocrail hat kein Auto-Routing! Wenn man das will, kostet es eben Geld. Bei Rocrail muss man alle gewünschten und möglichen Fahrstrecken einzeln in der Liste Fahrstrassen aufführen. So kommt man auch einigermassen zum Ziel.

Damit der PC die Lok auch richtig wieder abbremsen kann, muss er den Standort der Lok laufend verfolgen. Wenn also der Rückmelder auf Abschnitt 2 die Belegung durch einen Zug meldet, weiss der Computer, dass aufgrund der Fahraufträge das nur der Zug sein kann, der in Abschnitt 1 soeben losgefahren ist. Also trägt er jetzt den Standort dieser Lok auf Abschnitt 2 ein und löscht ihn in Abschnitt 1. usw.

Wenn die Lok auf Abschnitt 4 einfährt, muss der PC die Lok so abbremsen, dass sie möglichst genau vor dem Bahnhof anhält. Damit der PC die Lok genau steuern kann, muss er die Lok kennen. Das heisst, er muss wissen, bei welcher Fahrstufe die Lok wie schnell fährt bzw. welche Strecke sie pro Zeiteinheit auf welcher Fahrstufe zurücklegt. Wenn ihm das bekannt ist, und wenn er auch weiss, wie lange die Strecke von der Einfahrt auf Abschnitt 4 bis zum Halte-Punkt rechts vom  Schuppen ist, dann kann er die Lok so steuern, dass sie genau am Ziel anhält. Diese Aufgabe lösen TrainController und Rocrail verschieden:

Arbeitet man mit 1 Rückmelder je Gleisabschnitt wie im Bild unten, dann muss man beim TrainController die Loks einlernen, damit der PC ihr Bremsverhalten so gut wie möglich kennt. Dazu kommt, dass man jede Gleislänge eines Blockes messen und im Block eintragen muss, damit der PC das Ziel bei einer Bremsung auf das Ende des Blockes berechnen kann. Die Rückmelder sind durchs Band weg Kontaktgleise, also technisch einfache Einrichtungen. Pro Block braucht es wie gesagt nur einen Rückmelder. Meine Erfahrungen an einer Übungsanlage im Modellbahnclub haben aber gezeigt, dass diese Methode der Zielbremsung nicht sehr präzise Ergebnisse zeitigt. Die Streuungen bei wiederholten Zielbremsungen liegen im Bereich einer Schienenlänge. Wenn die Züge lang sind und die Bahnhofgleise gut ausgefahren werden müssen, dann kam es immer wieder vor, dass ein Zug übers Ziel hinausfuhr oder zu kurz bremste und dann blieb der letzte Wagen auf der Einfahrtweiche stehen.

Man kann aber bei TrainController mit festen Bremswegen arbeiten, und das ist meine Empfehlung. Dann entfällt das mühsame Einlernen der Loks. Wo man zielgenau anhalten will, vor allem in Bahnhöfen, setzt man 2 Rückmelder ähnlich wie im Rocrail-Beispiel weiter unten. Man setzt also einen Rückmelder zu Beginn des Bahnhofgleises und einen am Schluss. Die Lok fährt nun auf das Bahnhofgleis ein, und wenn sie halten muss, dann bremst sie nach einer festen Rampe ab und fährt in ganz niedriger Fahrstufe bis zum Erreichen des zweiten Rückmelders gegen das Ende des Gleises und stoppt dann. Das sieht sehr schön aus und funktioniert immer sehr präzise. Die feste Rampe bzw. deren Steilheit muss man bei den Eigenschaften der Loks eingeben. Auf was man achten muss ist allerdings, dass die Loks mit relativ kurzen Bremsverzögerungen parametriert sind. Sonst fahren die Loks übers Ziel hinaus. Auch kann man die Bahnhofgleise mit 2 Rückmeldern in beiden Richtungen benutzen. Beginn der Abbremsung und Stop lassen sich als Befehle richtungsabhängig eingeben. Auf Blockabschnitten von längeren Strecken kann man mit TrainController Kontaktgleise über die ganze Blocklänge einsetzen und der Zug bremst dann im Bedarfsfall linear bis zum Stillstand ab nach Ablauf einer einstellbaren Fahrzeit bis zum Einsatz der Bremsrampe. Für Blockabschnitte genügt das und man kommt mit einem Rückmelder aus und die Blocksteuerung funktioniert so in Vor- und Rückwärtsrichtung.

2. Ergänzungsaufgabe: Zug auf Abschnitt 1 soll vor den Bahnhof in Abschnitt 4 fahren aber dort in Ausfahrtrichtung nach links anhalten.

Der PC würde für diese Aufgabe folgenden Fahrweg berechnen: 1 – 2 – 10 – 6 - 4  

Bei Rocrail gibt es für die Loks einen Reiter BBT. Das bedeutet Block-Brake-Timer. Das Programm merkt sich bei Testläufen und im Betrieb laufend und für jeden Blockabschnitt, ob die Lok zu früh oder zu spät gebremst hat. Das Programm ist selbstlernend. Es kann dies, weil Rocrail grundsätzlich mindestens 2 Rückmelder pro Block verlangt, ein Rückmelder der sagt, wo die Lok in den Block einfährt und ein weiterer ist am Ort, wo sie stehen bleiben soll bei Halt, Einfahrtabschnitt (4a) und Halteabschnitt (4b) im Bild unten. Damit müssen weder Streckenlängen gemessen und eingegeben noch Loks eingelernt werden. Die Loks können ihre angestammte Brems- und Anfahrverzögerung behalten, sofern diese nicht übertrieben gross sind. Das ist sehr praktisch. Durch das, dass man 2 Rückmelder braucht pro Block, ist das Konzept installationsmässig aufwendiger. Wenn man will, kann man aber auch nur mit einem Rückmelder arbeiten, dann muss man sich aber die Bremswege von Hand einstellen und die Genauigkeit ist deutlich geringer.

Wenn die erste Achse den Einfahrtabschnitt 4a überführt, dann beginnt der PC die Lok zu bremsen und hält sie im Kriechgang, bis die erste Achse auf Abschnitt 4b Kontakt gibt. Dann stoppt Rocrail die Lok ganz. Die Rückmeldungen sind vorzugsweise Schalt- und nicht Kontaktgleise, wie beim TrainController.

Achtung: Die Aufgabe 1 und die Ergänzungsaufgabe 2 lassen sich in Rocrail mit Fahrstrassen nicht unterschiedlich programmieren oder handhaben, da man nur eine Fahrstrasse vom Block 1 -> 4 ablegen kann. Man kann also nur eine Fahrstrasse eingeben die entweder von rechts oder links einfährt. Beides aufs Mal zu haben ist nicht möglich wie bei TrainController. Man müsste den Fahrauftrag in 2 Teile aufteilen und mit dem Nachteil, dass die Lok unterwegs anhält.

Der Vorteil in der PC-Steuerung ist der, dass der PC die Loks, deren Position und alle Weichen so steuert, dass bei Fahraufträgen keine Kollisionen entstehen und dass alles schön aussieht. Wenn man Signale sehen will, dann kann der PC diese auch ansteuern, aber im Grunde sind diese dann nur noch Dekoration und zusätzlicher Programmieraufwand.

Es gibt nun auch Erweiterungen und Systeme, die den Standort einer Lok mit deren Adresse auf einem beliebigen Gleisabschnitt feststellen können. Dazu braucht es mehr Elektronik in der Anlage und RailCom als Rückmeldepfad für die Adressinformationen der Loks. In diesem Falle kann man eine Lok auf die Schiene stellen und der PC findet dann selbst heraus, wo sie steht. Aus meiner Sicht sind solche Systeme nur gut für Profis.

Natürlich kann man mit dem PC Züge auch manuell fahren lassen und die Weichen selber steuern, wie das Beispiel im Bild unten mit TrainController auf einer Übungsanlage zeigt. Die Stellungsanzeige und die Rückmeldungen ermöglichen ein interaktives Spiel, ohne dass man die Anlage und den Zug überhaupt sehen muss wie hier der Junge im Bild, der über den Bildschirm nicht hinaussieht. Auf dem Bildschirm sind die Gleisabschnitte, wo ein Zug drauf steht, rot markiert. Die Lokregler wären auf dem zweiten Bildschirm rechts bedienbar. Ganz rechts im Bild die ESUecos als Zentrale und Hardware-Interface zwischen PC und Anlage.

Wenn der PC die vollständige Kontrolle üüber die Loks übernimmt, dann müssen beim TrainController bei den Loks die Anfahr- und Bremsverzögerungen deaktiviert werden. Ein grosser Nachteil bei Anlagen, wo verschiedene Leute ihre Züge darauf fahren lassen wollen. Nicht so bei Rocrail, wo der PC eingebaute Verzögerungen der Lok einrechnet.

Und noch etwas: Bei Rocrail ist es so, dass Fahrstrassen in ihrer ganzen Länge für nachfolgende Aufträge erst freigegeben werden, wenn die Lok am Ziel angekommen ist. Für manuelle Fahraufträge ist das mühsam, vor allem wenn man lange Bergstrecken hat. Da kommt im interaktiven Betrieb nicht viel Betrieb auf. So besehen sind eigentlich Blocksteuersysteme, die mit den Zentralen ohne PC gemacht werden können, schon lustiger. Will man Betrieb machen, dann schreitet man zum Fahrplan. Mit Fahrplänen kann man nun Züge hintereinander losschicken und das Programm stoppt die Loks, wenn sie aufeinander auffahren sollten. Das führt aber zu einem automatischen Betrieb, bei dem man nur zuschauen kann. Spielwert hat das keinen.