DE3613429A1 - Verfahren und anordnung zum unabhaengigen betreiben mehrerer schienengebundener fahrzeuge, insbesondere modelleisenbahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem zum unabhän­ gigen Betreiben von schienengebundenen Fahrzeugen, ins­ besondere Modelleisenbahnen, welches gänzlich ohne Steue­ rungselektronik in Triebfahrzeugen arbeitet.

Alle bekannten Verfahren erfordern den Einbau von Empfän­ ger- und Decoderschaltungen in selektiv zu steuernde Triebfahrzeuge. Trotz fortschreitender Miniaturisierung und digitaler Datenübertragung bleibt der Einbau von entsprechenden Steuerschaltungen größeren Triebfahrzeugen mit entsprechendem Raumangebot vorbehalten. Aus der Offen­ legungsschrift DE 30 25 035 ist ein Verfahren bekannt, welches die teilweise Ausstattung von Triebfahrzeugen mit Empfänger-Decoderschaltungen erlaubt, wobei sämtliche nicht mit Steuerelektronik ausgerüstete Triebfahrzeuge gemeinsam gesteuert werden. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, daß mindestens ein Triebfahrzeug mit einem Steuer­ baustein ausgestattet werden muß.

Aufgabenstellung der Erfindung ist es, eine Mehrzugsteuerung zu realisieren, welche gänzlich ohne Einbau von zusätzlichen Steuerelementen und Umbau von Triebfahrzeugen arbeitet, und damit auch Mehrzugbetrieb bei der kleinsten serien­ mäßig gebauten Spur z ermöglicht. Das erfindungsgemäße Steuerungssystem soll gleichzeitig in der Lage sein, vorbildgetreu Sicherungs- und Stellvorgänge zu bewerk­ stelligen, ohne daß weitere zusätzliche Geräte erforderlich sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Modellbahnanlage durch Gleistrennungen elektrisch in Abschnitte und Verzweigungen unterteilt wird, und die Information über den Streckenverlauf digital im Speicher eines sogenannten Zentralrechners abgespeichert wird. Sämtliche Bewegungs- und Weichenstellvorgänge werden über Sensoren oder durch Tasteneingabe erfaßt, digitali­ siert und ebenfalls gespeichert. An den Zentralrechner werden Fahrregler in Form von einfachen Analogstellgliedern angeschlossen, die per Programm Triebfahrzeugen oder Streckenabschnitten zugeordnet werden. Auch diese indivi­ duelle Information wird gespeichert. Beim erstmaligen Aufgleisen eines Triebfahrzeuges wird diesem eine beliebige Nummer zugeordnet und die Aufgleisposition abschnittbe­ zogen dem Speicher des Zentralrechners per Tastatur ein­ gegeben.

Jeder Gleisabschnitt wird von einem eigenen Stellglied fahrstrommäßig angesteuert, über Stromsensoren wird die Bewegung oder das Vorhandensein von Triebfahrzeugen oder mit Verbrauchern wie Lämpchen oder teilweise leitenden Achsen ausgerüstete Waggons, erfaßt und Positionsänderun­ gen im Speicher des Zentralrechners gespeichert.

Weichenantriebe, oder zu sogenannten Verteilern zusammen­ gefaßte, mehrere Weichenantriebe, werden über die Tastatur des Zentralrechners und zugeordnete Verteilersteuerungen geschaltet, damit ist auch die Stellung sämtlicher Weichen bekannt, und kann im Speicher festgehalten werden.

Beim Zweileitergleichstromsystem und den dabei verwendeten Gleichstromantriebsmotoren der Triebfahrzeuge bedeutet eine bestimmte Fahrstrompolarität auch immer eine bestimm­ te Fahrtrichtung des Triebfahrzeuges. Da die Strecken­ führung, die Weichenstellungen und die Aufgleisposition eines ausgewählten Triebfahrzeuges im Speicher des Zentral­ rechners erfaßt sind, ist bei vorgegebener Fahrtrichtung stets nur ein Fahrweg von einem Abschnitt an einen an­ grenzenden Abschnitt möglich. Die am betreffenden, dem ausgewählten Triebfahrzeug zugeordneten Fahrregler ein­ gestellte Fahrspannung wird mit Bewegung des Triebfahr­ zeuges an den angrenzenden Abschnitt weitergeleitet. Während des Überganges von einem zum angrenzenden Abschnitt wird beiden Abschnitten identische Fahrspannung und po­ larität zugeordnet.

Von jedem Abschnitt liegt durch die bereits erwähnten Stromsensoren eine mögliche Besetztmeldung im Speicher des Zentralrechners vor. Der Zentralrechner prüft nun für jeden gerade befahrenen Abschnitt den in Fahrtrichtung liegenden Abschnitt auf Fahrstrompolarität und Besetzt­ meldung. Bei positivem Status wird der Fahrstrom bis zum Stillstand des betreffenden Fahrzeuges, ungeachtet der Fahrstromeinstellung am zugeordneten Fahrregler, abgeregelt. Dadurch wird ein Auffahren oder ein Zusammenstoß zweier Zuggarnituren verhindert.

Per Tastatur werden nach Bedarf triebfahrzeugspezifische Daten und abschnittspezifische Daten, sowie Kombinationen davon in den Speicher des Zentralrechners eingegeben. Damit wird erreicht, daß beispielsweise eine schwere Güterzuglok nur verminderte Fahrspannung erhält, oder bei Steigungen oder Gefällen die Fahrgeschwindigkeit geändert wird.

Durch die gespeicherten Besetztmeldungen und die vorhan­ denen Informationen über Gleisverlauf ermittelt der Zentral­ rechner aus möglichen Fahrwegen freie, nicht besetzte Fahrwege und steuert Weichen in die benötigte Lage. Da alle Lokpositionen im Speicher abgelegt sind, ist eine numerische Zugnummernanzeige am Gleisbild ohne zusätzliche Kennungselemente an der Lok vorbildgetreu zu realisieren.

Fahrstraßen werden vorbildgetreu durch Tastatureingabe von Verknüpfungspunkten und Eingabe der gewünschten Fahrt­ richtung abgerufen. Der Zentralrechner verhindert gleich­ zeitig das Verstellen von Weichen innerhalb einer gerade befahrenen Fahrstraße.

Ein Ausführungsbeispiel erläutert die Funktionsweise der Erfindung:

Fig. 1 zeigt den Zentralrechner (4) mit Speicher (3), Tastatur (9) und Display (10). Über die Busleitung (11) sind die einzelnen Stellglieder (5), die Verteiler­ steuerungen (12) zum Stellen von Weichen (13), sowie Fahrregler (6), Gleisbildsteuerung (14) angeschlossen. Werden Weichen nicht direkt über die Tastatur des Zentral­ rechners und unter Verwendung von Verteilersteuerungen gestellt, sondern über möglicherweise beim Anwender bereits vorhandene Weichensteuersysteme wird die Weichen­ abfrageschaltung (8) als Interface zum Zentralrechner benötigt. Fig. 1 zeigt weiters einen Ausschnitt aus einer Modellbahnanlage mit durch Trennstellen (15) schematisch gezeichnete Schienen (16).

Fig. 2 zeigt eine Modellbahnanlage, die durch Trenn­ stellen (15) in Abschnitte (1) und Verzweigungen (2) aufgeteilt wurde.

Fig. 3 zeigt die Modellbahnanlage aus Fig. 2, graphisch zerlegt in Abschnitte (17) und Verzweigungen (18). Die Verknüpfungspunkte der Abschnitte und Verteiler werden mit Zahlen bezeichnet, im erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Vorzugsfahrtrichtung festgelegt, die im gezeigten Beispiel im Uhrzeigersinn verläuft. Durch die im Beispiel durch in den Verzweigungen und Abschnitten vergebenen geraden und ungeraden Zahlen werden physikalisch nicht mögliche Fahrwege, zum Beispiel von geraden auf gerade Verknüpfungspunkte, deutlich sichtbar. Endgleise haben nur einen Verknüpfungspunkt, und sind dadurch einfach als Endgleise (19) zu erkennen.

Beginnend mit einem beliebigen, durch Ziffern gekennzeich­ neten Abschnitt oder Verzweigung, wird über die Tastatur fortschreitend der Streckenverlauf der Modellbahnanlage in den Speicher des Zentralrechners eingegeben. Dabei werden alle Abschnitte, Verzweigungen mit ihren Verknüpf­ ungspunkten abgespeichert.

Fig. 4 zeigt das Aufgleisen eines Triebfahrzeuges (20) auf einen definierten Abschnitt (21). Das Triebfahrzeug erhält per Tasteneingabe eine beliebige Nummer, die Auf­ gleisposition wird im Speicher des Zentralrechners ab­ gespeichert. Dieses Triebfahrzeug, mit einer beliebigen Nummer versehen, wird nun per Tasteneingabe einem eben­ falls mit beliebiger Nummer versehenen Fahrregler zuge­ ordnet. Der Streckenverlauf der Modellbahnanlage und die Stellungen aller Weichen sind abgespeichert, damit ist der einzig mögliche Fahrweg bei vorgegebener Fahrtrichtung des Triebfahrzeuges (20) im Beispiel von b nach a, bei Stellung der Weiche (22) auf Abschnitt (23) eindeutig vorgegeben. Die per Fahrregler eingestellte Fahrspannung wird vom Zentralrechner nun dem Abschnitt (21), und damit dem Triebfahrzeug (20) zugeordnet, das Triebfahrzeug kann sich in Bewegung setzen. Beim Überschreiten der Trennstelle (24) wird die Bewegung des Triebfahrzeuges über Stromsensoren erfaßt, die Fahrspannung wird nun gleichzeitig auf Abschnitt (21) und Abschnitt (23) gelegt, nach Verlassen des Abschnitts (21) erhält nur Abschnitt (23) die gerade eingestellte Fahrspannung. Die einer, über Fahrregler eingestellte, einem bestimmten Triebfahr­ zeug zugeordnete Fahrspannung, wandert also von Abschnitt zu Abschnitt mit Bewegung des Triebfahrzeuges mit. Die im Speicher des Zentralrechners eingegebenen Daten zeigt in graphischer Form Fig. 4 unten.

Fig. 5 zeigt den unabhängigen Betrieb von zwei Triebfahr­ zeugen auf einem Streckenabschnitt.

Im erfindungsgemäßen Beispiel ist Fahrregler (25) dem Triebfahrzeug (26) zugeordnet, Fahrregler (27) dem Trieb­ fahrzeug (28). Die gewünschte Fahrtrichtung beider Trieb­ fahrzeuge ist in Pfeilrichtung von rechts nach links vorgegeben. Durch den Zentralrechner (29) erhält nun das Stellglied (30) und damit der Fahrabschnitt (31) die am Fahrregler (25) eingestellte Fahrspannung. Stellglieder (32) und (33) erhalten die am Fahrregler (27) eingestellte Fahrspannung. Die Trennstelle (34) ist damit während des Übergangs des Triebfahrzeuges (28) wirkungs­ los. Befindet sich auf einem Abschnitt ein Triebfahrzeug, wird vom Zentralrechner in Fahrtrichtung der anknüpfende Abschnitt auf besetzt oder ungleiche Fahrspannungspola­ rität geprüft, und gegebenenfalls die Fahrspannung des rückliegenden Abschnittes abgeregelt, ungeachtet der Fahrspannungseinstellung am Fahrregler.

Fig. 6 zeigt ein über Daten- und Versorgungsbus angeschlos­ senes Stellglied (35) mit integrierten Stromsensoren (36) und (37). Per Kodierschalter (38) wird dem Stellglied eine eigene Adresse zugeordnet, welche einer zuvor in den Speicher des Zentralrechners eingegebenen Abschnitts­ nummer entspricht.

Die Signalsteuerung (39) enthält keine eigene Dekodier­ einrichtung und wird direkt an das jeweilige Stellglied angeschlossen, welches im gezeigten Beispiel als Adress­ dekoder für Stellglied und Signalsteuerung dient. Die im Beispiel von der Signalsteuerung (39) angesteuer­ ten Signallämpchen (40) können auch durch mechanisch über Elektromagnete getriebene Signale ersetzt werden. Fig. 4 zeigt weiters den Anschluß eines Stellgliedes (35) an die rechte (41) und linke Schiene (42) eines Gleis­ abschnittes (43). Durch Einfügen einer weiteren Trenn­ stelle (44) innerhalb des Abschnittes wird der Bremspunkt eines Triebfahrzeuges definiert. Bei nachfolgendem, be­ setzten Abschnitt wird nach Überschreiten der zusätzlichen Trennstelle die Fahrspannung auf Null abgeregelt, nachdem bereits bei Erreichen des Abschnittes die Fahrspannung auf verminderte Geschwindigkeit abgeregelt wurde. Eine ständig am Gleis liegende, hochohmige Überwachungs­ spannung detektiert am Abschnitt befindliche Antriebs­ motoren (45) oder andere Verbraucher (46).

Fig. 7 zeigt den internen Aufbau des Zentralrechners. Steuerung (47) und Betriebsprogramm (48) und die durch Batterie (49) nicht flüchtig gestaltete Speicherebene (50), aufgeteilt in Weichen- und Fahrstraßenmemory (51), Verteilermemory (52), welches die Zuordnung der Weichen innerhalb einer Verzweigung erfaßt, Pult-Lok-Zuordnungs­ memory (53), Lok-Positions-Memory (54), Streckenplan­ memory (55) mit streckenspezifischen Daten, Lok-Daten- Memory (56) und Zusatzprogrammen (57) für automatischen Betrieb, Aufenthaltssteuerung. Eine extern anzuschließende Speichererweiterung (58) verhindert eine zahlenmäßige Begrenzung von Abschnitten, Triebfahrzeugen, Weichen. Auf einem gemeinsamen, nach außen geführten Bus (59) werden angeschlossen Fahrregler (60), Stellglieder (61), Verteilersteuerungen (62) als Weichenschalter, die externe Weichenabfrageschaltung (63) und das Gleisbildinterface (64) zur Anzeige aller Weichenstellungen und Besetztmeldungen, sowie abgerufener Fahrstraßen auf einem externen Gleisbild (65). Tastenabfrage (66), Tasten (67), Displayinterface (68) und Display (69), akustisches Interface (70) zur Steuerung des Lautsprechers (71) bei Fehlbedienung, als Warnsignal, und Fernsteuerinterface (72) bei Verwendung einer Hochfrequenz- oder Infrarotfern­ steuerung (73) sind die wesentlichen Komponenten des Zentralrechners.

Die Steuerung (47) überprüft ständig die aktuellen Speicherinhalte und reagiert auf alle Bewegungen und Stellvorgänge. Da alle, eine Modellbahnanlage betreffenden Daten, wie Streckenplan, Lokpositionen und Weichenstellungen vorliegen, wird durch abschnittsweise Zuordnung von Fahrstrom eine unabhängige Steuerung beliebig vieler Triebfahrzeuge erreicht. Die Ankopplung von Doppeltraktions­ loks erfolgt an den Trennstellen oder zusätzlichen Trennstellen eines Abschnittes, wobei ein Abschnitt oder ein Teil eines Abschnittes stromlos geschaltet wird.

Claims (8)

1. Verfahren und Anordnung zur unabhängigen Steuerung mehrerer gleichstrombetriebener, schienengebundener Modellfahrzeuge auf einer, elektrisch in Abschnitte und Verzweigungen unterteilten Modellbahnanlage, dadurch gekennzeichnet, daß der Streckenverlauf einer Modellbahnanlage als Abschnitte (1) und Verzweigungen (2) in digitaler Form in den Speicher (3) eines Zentralrechners (4) über die Tastatur des Zentralrechners eingegeben wird, daß jeder Abschnitt von einem eigenen Stellglied (5) mit vom Zentralrechner übermittelten Fahrspannungs­ daten mit Fahrspannung angesteuert wird und diese Fahrspannung mit Bewegung eines Triebfahrzeuges von Abschnitt zu Abschnitt mitgeführt wird und die Position jeden Triebfahrzeuges über Stromsensoren laufend er­ mittelt und im Speicher des Zentralrechners gespeichert wird, daß Weichenantriebe als Verzweigungen definiert sind und über die Tastatur des Zentralrechners betätigt werden und deren Stellungen ebenfalls im Speicher des Zentralrechners gespeichert werden und damit die mög­ lichen Fahrwege jeden Triebfahrzeuges durch ständige Speicherabfrage vom Zentralrechner ermittelt werden, daß jedem Triebfahrzeug per Tastatureingabe ein Fahr­ regler (6) zugeordnet wird und dessen eingestellter Fahrspannungswert und Fahrtrichtungsvorgabe über den Zentralrechner an das betreffende Stellglied des Ab­ schnittes, auf welchem sich das anzusprechende Trieb­ fahrzeug (7) gerade befindet, übermittelt wird und daß damit durch Einsatz mehrerer, bestimmten Triebfahr­ zeugen zugeordneten Fahrreglern ein selektives Ansprechen der Triebfahrzeuge erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Speicher (3) vorhandenen Informationen über Streckenverlauf, Weichenstellungen und Positionen aller Triebfahrzeuge ständig vom Zentralrechner ab­ gefragt werden und der Zentralrechner selektiv für auf Abschnitten befindliche Triebfahrzeuge über das Stellglied nur jene maximale Fahrspannung zur Ver­ fügung stellt, bei der kein Zusammenstoß von Trieb­ fahrzeugen erfolgen kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalten von Weichenantrieben über beliebige Schalter oder Fernschalter erfolgt, wobei die Weichen­ stellungen über eine gesonderte Abfrageschaltung (8) ermittelt, und an den Speicher des Zentralrechners weitergeleitet werden.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß Fahrregler einem oder mehreren Abschnitten zuge­ ordnet werden, wobei auf diesen Abschnitten be­ findlichen Triebfahrzeugen abschnittselektiv Fahr­ spannung über die jeweiligen Stellglieder zugeführt wird.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1, 2, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Speicher des Zentralrechners über Tastatur­ eingabe strecken- und triebfahrzeugspezifische Daten eingegeben werden, welche ständig vom Zentralrechner abgefragt werden und eine strecken- oder triebfahr­ zeugspezifische Geschwindigkeitsvorgabe ermöglichen.

6. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren möglichen Fahrwegen eines Triebfahr­ zeuges durch den Zentralrechner jene Abschnitte über Verzweigungen geschaltet werden, welche nicht bereits von anderen Triebfahrzeugen oder mit Verbrauchern ausgestattete Waggons besetzt sind.

7. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf befahrenen Abschnitten in Fahrtrichtung an­ knüpfende Weichen ein Verstellen durch Blockierung der Tastatur durch den Zentralrechner verhindert wird.

8. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die über Stellglieder an die Schienen gelegte Fahrspannung mit einer Wechselspannung überlagert wird, um mit Empfänger- oder Steuerungselektronik ausgerüstete Triebfahrzeuge oder Waggons mit Energie und Daten zu versorgen.