Verfahren zur originalgetreuen, realitätsnahen automatischen oder halbautomatischen Steuerung von gleisgeführten Spielzeugen, insbesondere elektromotorisch betriebenen Modellbahnen und Modellzügen, Anordnung zur Durchführung eines solchen Method for true-to-original, realistic automatic or semi-automatic control of track-guided toys, in particular model trains and model trains operated by an electric motor, arrangement for carrying out such
Verfahrens, Gleise, Gleisstücke oder Weichen zur Verwendung bei einem Verfahren zur Steuerung von gleisgeführten Spielzeugen sowie rollendes Material, insbesondere Lokomotiven, ebenfalls zur Verwendung bei einem Verfahren zur Steuerung vonMethod, tracks, track pieces or switches for use in a method for controlling track-guided toys and rolling stock, in particular locomotives, also for use in a method for controlling
Modellbahnen und Mode11zügenModel trains and fashion trains
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur originalgetreuen, realitätsnahen automatischen oder halbautomatischen Steuerung von gleisgeführten Spielzeugen, insbesondere elektromotorisch betriebenen Modellbahnen und Modellzügen und eine Anordnung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens . Weiterhin schlägt die Erfindung Gleise, Gleisstücke oder Weichen zur Verwendung bei einem automatischen Steuerungsverfahren für Modellbahnen und Modellzüge sowie rollendes Material, insbesondere Lokomotiven für den gleichen Verwendungszweck vor. Zudem betrifft die Er- findung ein Verfahren zur Steuerung eines Spielzeuges mit zumindest einem auf einer Fahrbahn verfahrbaren, spurgeführten Spielfahrzeug sowie ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Spielfahrzeuges und/oder zum Erfassen eines Fahrbahnverlaufes mit zumindest einem auf einer Fahrbahn verfahrbaren, spurge- führten Spielfahrzeug. Weiterhin schlägt die Erfindung Anordnungen zur realitätsnahen, automatischen oder halbautomatischen Steuerung von spurgeführten Spielfahrzeugen und Fahrbahnbauteile für spurgeführte Spielfahrzeuge sowie hierfür verwendbare Spielfahrzeuge vor.The invention relates to a method for true to the original, realistic automatic or semi-automatic control of track-guided toys, in particular model trains and model trains operated by an electric motor, and an arrangement for carrying out such a method. Furthermore, the invention proposes tracks, track pieces or switches for use in an automatic control method for model trains and model trains as well as rolling stock, in particular locomotives, for the same purpose. In addition, the invention relates to a method for controlling a toy with at least one track-guided toy vehicle that can be moved on a roadway and a method for determining the position of a toy vehicle and / or for detecting a course of the roadway with at least one track-guided toy vehicle that can be moved on a roadway. Furthermore, the invention proposes arrangements for realistic, automatic or semi-automatic control of track-guided toy vehicles and roadway components for track-guided toy vehicles and toy vehicles that can be used for this purpose.
Digitale Modellbahn-Steuerungen sind seit mehreren Jahren Stand der Technik. Bei derartigen Steuerungen liegt ständig die volle
Fahrspannung, z.B. 16 V, am Gleis an. Die Schienen dienen gleichzeitig der Übertragung von digitalen Daten und bilden einen sogenannten Datenbus .Digital model railway controls have been state of the art for several years. In such controls, the full is always Driving voltage, e.g. 16 V, on the track. The rails also serve to transmit digital data and form a so-called data bus.
Hierbei wird die Fahrspannung von entsprechenden digitalen Steuerbefehlen überlagert . Diese digitalen Steuerbefehle werden von einer Steuerung in einem digitalen Übertragungsformat , z.B. MRA/DCC, codiert und im jeweiligen Modell decodiert. Für das Decodieren weist jede Lokomotive ein sogenannten Lokdecoder auf, der entsprechend den Befehlen des Nutzers Richtung, Geschwindigkeit und Zusatzfunktionen, wie Beleuchtung oder automatische Kupplung, ausgibt. Derartige Decoder können auch in andere Funktionsartikel, z.B. Kräne, Weichen oder dergleichen eingesetzt werden, um Steuerbefehle fernbedient auszulösen.The driving voltage is overlaid by corresponding digital control commands. These digital control commands are issued by a controller in a digital transmission format, e.g. MRA / DCC, coded and decoded in the respective model. For decoding, each locomotive has a so-called locomotive decoder, which outputs the direction, speed and additional functions, such as lighting or automatic coupling, according to the user's commands. Such decoders can also be used in other functional items, e.g. Cranes, switches or the like are used to trigger control commands remotely.
Der Vorteil von digitalen Systemen besteht darin, daß alle Steuerbefehle über das Gleis zugeführt werden. Demnach kann die gesamte Anlage mit Lokomotiven, Funktionsmodellen und Weichen über ein zweipoliges Anschlußkabel betrieben werden. Die ansonsten bei analoger Technik herkömmliche aufwendige Verkabelung entfällt.The advantage of digital systems is that all control commands are fed through the track. Accordingly, the entire system can be operated with locomotives, functional models and switches via a two-pole connection cable. The elaborate cabling that is otherwise common with analog technology is no longer required.
Dadurch, daß die einzelnen Decoder über eine frei programmierbare Adresse gezielt ansprechbar sind, können mehrere Lokomotiven völlig unabhängig voneinander auf einem Stromkreis fahren und auch beliebig abgestellt werden. Gleistrennstellen 'sind nicht mehr erforderlich.Because the individual decoders can be addressed specifically via a freely programmable address, several locomotives can run on a circuit completely independently of one another and can also be parked as desired. Track separation points ' are no longer required.
Es bietet also die vorgestellte digitale Technik wesentliche Vorteile sowohl bei der Errichtung der Anlage als auch im Spielbetrieb, jedoch existieren noch keine den Anforderungen der Praxis genügende und kostenseitig günstig umzusetzende Systeme, die eine Positionserkennung des rollenden Materials, d.h. der Züge auf der Fahrstrecke ermöglichen. Erst die genaue Positionsbestimmung der Fahrzeuge sowie die Bestimmung der tatsächlichen Geschwindigkeit ermöglicht aber eine Aktionskontrolle, z.B. die Ausgabe von definierten Stoppbefehlen, das Einhalten von vorgegebenen Geschwindigkeiten, die Vorgabe definierter Fahrstraßen und so weiter. Letztendlich ist gerade
bei Großanlagen eine Kontrolle und Überwachung des Zugbetriebs mit tatsächlicher Positionserfassung oder Positionszuordnung sehr wesentlich, damit Funktionsstörungen erkannt und mögliche Kollisionen im Modellbahn-Betrieb vermieden werden können.The digital technology presented thus offers significant advantages both in the construction of the facility and in game operation, but there are still no systems which meet the requirements of practice and which are inexpensive to implement and which enable position detection of the rolling stock, ie the trains, on the route. It is only the exact position determination of the vehicles and the determination of the actual speed that enables an action control, for example the output of defined stop commands, compliance with specified speeds, the specification of defined routes and so on. Ultimately is straight In large systems, checking and monitoring the train operation with actual position detection or position assignment is very important, so that malfunctions can be identified and possible collisions in model train operation can be avoided.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zur möglichst originalgetreuen, realitätsnahen automatischen oder halbautomatischen Steuerung von gleisgeführten Spielzeugen, insbesondere elektromotorisch betriebenen Modellbahnen und Modellzügen anzugeben, welches bzw. welche es in kostengünstiger Art möglich macht, in exakter Weise eine Positionserkennung des rollenden Materials durchzuführen, und wobei die Möglichkeit geschaffen wird, das Strecken- oder Gleisbild in einfacher Weise beim Abfahren der Strecke selbst aufzunehmen und einem Zentralspeicher zurFrom the foregoing, it is therefore an object of the invention to provide a method and an arrangement for the automatic or semi-automatic control of track-guided toys, in particular model trains and model trains operated by electric motors, which are as true to the original as possible and which make it possible in a cost-effective manner, in an exact manner carry out a position detection of the rolling material, and the possibility is created to record the route or track diagram in a simple manner when driving the route itself and to a central memory
Durchführung von Steuer- und Kontrollaufgaben zu übergeben, so daß eine aufwendige manuelle Streckenerfassung nach Aufbau einer Anlage entfällt. Weiterhin soll erfindungsgemäß ein Gleis, Gleisstück, Weiche oder dergleichen zur Verwendung beim genannten Verfahren sowie hierfür geeignetes rollendes Material angegeben werden.Execution of control and inspection tasks to hand over, so that a complex manual route recording after installation of a system is not necessary. Furthermore, according to the invention, a track, track piece, switch or the like for use in the method mentioned and rolling material suitable for this purpose are to be specified.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt verfahrensseitig gemäß der Lehre nach Patentanspruch 1 sowie hinsichtlich der Anordnung mit den Mitteln nach Patentanspruch 10.The object of the invention is achieved on the process side in accordance with the teaching according to patent claim 1 and with regard to the arrangement with the means according to patent claim 10.
Bezüglich der Gleise, Gleisstücke, Weichen oder dergleichen, die für eine Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet sind, sei auf Anspruch 11 und hinsichtlich des rollenden Materials auf Anspruch 15 verwiesen.Regarding the tracks, track pieces, switches or the like, which are suitable for use in the method according to the invention, reference is made to claim 11 and with respect to the rolling stock to claim 15.
Die Unteransprüche umfassen mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims include at least expedient refinements and developments of the invention.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht gemäß der Lehre der Patentansprüche darin, eine Erfassung und Rückkopplung der momentanen Position des rollenden Material auf der Strecke zu erreichen, so daß über die so gegebene Feedback-Möglichkeit ein
realitätsnaher Fahrbetrieb möglich wird, in dem neben der Position auch die absolute Modellgeschwindigkeit feststeht, was beispielsweise ein punktgenaues Anhalten vor Signalen, eine Steuerung von Geschwindigkeitsbeschränkungen über Signale oder von einer zentralen Steuerung vorgegeben, sowie Aktionen stehender Züge vor Signalen, z.B. die Ausgabe von Licht- und Schallzeichen, aber auch Wartezeiten am freigeschalteten Ausfahrtssignal ermöglicht. Ein derart gestalteter Fahrbetrieb mit Erfassung der genauen Position bis hin in den Dezimeterbereich verhindert darüber hinaus Flanken-, Kreuzungs- oder Frontalfahrten mit entsprechend höherer Sicherheit im Spielbetrieb.The basic idea of the invention according to the teaching of the claims is to achieve a detection and feedback of the current position of the rolling material on the track, so that on the given feedback possibility realistic driving is possible, in which, in addition to the position, the absolute model speed is also fixed, for example, stopping precisely in front of signals, controlling speed restrictions via signals or from a central control, as well as actions of standing trains before signals, e.g. the output of light and sound signals, but also waiting times at the activated exit signal. Such driving operation with detection of the exact position down to the decimeter range also prevents flanking, crossing or frontal driving with a correspondingly higher level of safety during play.
Durch die erfindungsgemäße Lehre können die Vorteile einer bereits bestehenden digitalen Steuerung auf ein wesentlich höheres Nutzungsniveau gehoben werden, wobei hier beispielhaft an die Programmierung von individuellen und ortsbezogenen Aufenthaltszeiten, an einen automatischen, digitalen Blockstellenbetrieb, an die Zuordnung von dreidimensionalen Bildern der Lok und des Zuges auf einem Display im Sinne einer virtuellen Modellbahn und dergleichen mehr gedacht ist. In einer denkbaren Ausgestaltung der Erfindung kann die Steuersoftware über ein öffentliches Netz, z.B. dem Internet, übertragen werden, so daß auch ein quasi fernbedientes Spielen mehrerer Nutzer, die an räumlich entfernten Orten sitzen und die den Spielbetrieb z.B. über eine Web-Cam betrachten, möglich ist .With the teaching according to the invention, the advantages of an already existing digital control can be raised to a significantly higher level of use, for example the programming of individual and location-based residence times, an automatic, digital block point operation, and the assignment of three-dimensional images of the locomotive and the train on a display in the sense of a virtual model train and the like. In a conceivable embodiment of the invention, the control software can be operated via a public network, e.g. the Internet, are transmitted, so that a quasi remote-controlled play of several users who are located in distant places and which play the game e.g. viewing via a web cam is possible.
Dadurch, daß unter Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zugehörigen Anordnung ein exaktes Gleisbild einschließlich z.B. der Lage von Prellböcken vorhanden ist und die Positionsbestimmung in der geforderten Genauigkeit möglich wird, kann ein Rangierbetrieb mit dem Zusammenstellen bestimmter Zugfolgen ebenso umgesetzt werden wie ein exaktes Anhalten einer Lok z.B. vor einem Prellbock erfolgen.Characterized in that, using the method according to the invention and the associated arrangement, an exact track diagram including e.g. the position of buffers and the position can be determined with the required accuracy, a shunting operation can be implemented with the compilation of certain train sequences as well as an exact stopping of a locomotive e.g. in front of a bumper.
Die Positionen der Fahrzeuge, d.h. des rollenden Materials und deren Funktionszustände, können erfaßt und auf einem Bedien-
display, das z.B. in Form eines Touch-Screens ausgebildet sein kann, dargestellt werden.The positions of the vehicles, ie the rolling stock and their functional states, can be recorded and displayed on an operating display, which can be designed in the form of a touch screen, for example.
Im Sinne der Erhöhung der Betriebssicherheit besteht darüber hinaus die Möglichkeit, Warnhinweise bei kritischen Funktions- zuständen mit Positionsangabe anzugeben, so daß vom Nutzer und Betreiber der Anlage hier sofort reagiert und eingegriffen werden kann. Unter Berücksichtigung der Zeit- und Ortserfassung kann in Verbindung mit einem zugehörigen Steuerprogramm eine stufenweise Reduzierung oder Anpassung der Zuggeschwindigkeit bei Bremsabschnitten oder Geschwindigkeitsbegrenzungen mit anschließendem Beschleunigen im Sinne eines intelligenten Bremsens respektive eines intelligenten Zugbetriebs vorgenommen werden.In order to increase operational safety, there is also the possibility of specifying warnings for critical functional states with position information so that the user and operator of the system can react and intervene immediately. Taking into account the time and location recording, a step-by-step reduction or adaptation of the train speed in braking sections or speed limits with subsequent acceleration in the sense of intelligent braking or intelligent train operation can be carried out in conjunction with an associated control program.
Der Spielbetrieb wird weiterhin dadurch sehr interessant gestaltet, daß der Nutzer die Möglichkeit hat, an auf der Strecke vorhandenen Baustellen vorübergehende Geschwindigkeitsbegrenzungen einzurichten oder aber auch für jeden Zug Maximalgeschwindigkeiten, z.B. Güterzug, Personenzug, Schnell- zug, vorzugeben. Ein besonders interessanter Aspekt stellt die Möglichkeit digital gesteuerter Parallelausfahrten mehrerer Züge mit sich anpassender Geschwindigkeit dar.The operation of the game is also made very interesting by the fact that the user has the option of setting temporary speed limits on existing construction sites on the route or also maximum speeds for each train, e.g. Freight train, passenger train, express train, to specify. A particularly interesting aspect is the possibility of digitally controlled parallel exits of several trains with adapting speed.
Durch die Zeit- und Positionserfassung ist demnach ein realer Zugbetrieb nach einem modellbahngerechten Fahrplan möglich.Due to the time and position recording, a real train operation according to a model railroad-compatible schedule is possible.
Er indungsgemäß werden jedes Gleis, Gleisstück oder Weiche, aber auch ausgewählte Gebäude und sonstige Anlagenteile mit einem kontaktlos lesbaren Speicherbaustein, insbesondere einem Transponder, verbunden, wobei im Speicherbaustein bzw. Trans- ponder typ- und/oder geometriespezifizierende Daten abgelegt sind sowie weiterhin eine jedes Gleis eindeutig definierende Kennzeichnung vorhanden ist. Das rollende Material ist mit einem Speicherlesegerät sowie einer Datenübertragungseinrichtung zur Rückmeldung der ausgelesenen und ggf. decodierten Informationen ausgestattet.
Das Speicherlesegerät ist in der Lage, die Daten aus dem Identifikationsmittel, z.B. dem Transponder, kontaktlos zu übernehmen. Der bevorzugt eingesetzte Transponder ist ein mikroelektronischer Schaltkreis mit einer Sende- und Empfangs- antenne, einer Steuerlogik und einem Daten- und Energiespeicher. Dieser Transponder kann komplett z.B. in das Gleisbett oder eine Haltevorrichtung hierfür eingespritzt oder anderweitig mit dem jeweiligen Gleis oder Gleisstück schon im Herstellungsprozeß verbunden werden.According to the invention, each track, piece of track or switch, but also selected buildings and other system parts, are connected to a contactlessly readable memory module, in particular a transponder, data and / or geometry-specifying data being stored in the memory module or transponder, as well as each one Track clearly defining identification is present. The rolling stock is equipped with a memory reader and a data transmission device for the feedback of the read out and possibly decoded information. The memory reader is able to take over the data from the identification means, for example the transponder, without contact. The transponder used with preference is a microelectronic circuit with a transmitting and receiving antenna, control logic and a data and energy store. This transponder can be completely injected, for example, into the track bed or a holding device for this purpose, or can otherwise be connected to the respective track or track piece already in the manufacturing process.
Erfindungsgemäß können vom Hersteller festprogrammierte Transponder eingesetzt werden, wobei aber auch die Möglichkeit besteht, Transponder einzusetzen, die ein Überschreiben der gespeicherten Information mit Hilfe eines speziellen Pro- grammiergeräts gestatten.According to the invention, permanently programmed transponders can be used, but there is also the possibility of using transponders which allow the stored information to be overwritten with the aid of a special programming device.
Bevorzugt wird auf Transponder zurückgegriffen, die die notwendige Energie für die Informationsübertragung dem elektromagnetischen Feld entnehmen, welches entsteht, wenn das Speicherlesegerät mit dem Transponder in Verbindung kommt bzw. sich diesem nähert. In diesem Fall gelangt die Schreib- undIt is preferred to use transponders which take the energy required for the information transmission from the electromagnetic field which arises when the memory reader comes into contact with the transponder or approaches it. In this case, the write and
Leseantenne des Speicherlesegeräts in den Transponderbereich, so daß dort zunächst der vorhandene Energiespeicher, z.B. ein Kondensator aufgeladen wird. Der Transponder sendet dann den Inhalt eines Datenspeichers, d.h. die typ- und/oder geometrie- spezifizierenden Informationen zum jeweiligen Gleis einschließlich Individualkennzeichen an das Speicherlesegerät . Der Dialog bzw. die Datenübertragung erfolgt zyklisch wiederholend, solange der Transponder bzw. das Speicherlesegerät sich zueinander im Übertragungsbereich befinden, wobei die Datensicher- heit während der Übertragung durch ein vorgegebenes Datenprotokoll gewährleistet ist.Reading antenna of the memory reader in the transponder area, so that the existing energy storage, e.g. a capacitor is charged. The transponder then sends the content of a data memory, i.e. the type and / or geometry-specifying information about the respective track including individual identification to the memory reader. The dialog or the data transmission is repeated cyclically as long as the transponder or the memory reader is in the transmission area with respect to one another, with data security being ensured during the transmission by a predetermined data protocol.
Nachdem eine Anlage mit den speziellen Gleisen, Gleisstücken und/oder Weichen, enthaltend die kontaktlos lesbaren Speicher- bausteine, errichtet oder nachträglich umgerüstet wurde, erfolgt ein erstmaliges Befahren der Strecke mit rollendem Material der vorbeschriebenen Art, d.h. mit mindestens einem Speicherlesegerät . Bei diesem Befahren der Strecke wird der
Gleisplan quasi gescannt und mit Hilfe der Datenübertragungs- einrichtung in ein übergeordnetes Steuersystem eingegeben. Dies ist durch die individuelle Kennung (Gleislänge und Gleisart) und die definierte Geometrie jedes Gleises bzw. Gleisstücks möglich. Auf diese Weise erhält das Steuersystem und die dort vorhandene Steuersoftware ein exaktes elektronisches Bild der Anlage mit allen Elementen, z.B. auch Signalen, Weichen, Prellböcken, die ebenfalls mit Transpondern ausgerüstet sein können. Es wäre also das elektronische System in der Lage, einen eigenen Zugbetrieb zu realisieren.After a system with the special tracks, track sections and / or points, containing the contactlessly readable memory modules, has been set up or retrofitted, the route is driven for the first time with rolling stock of the type described above, ie with at least one memory reader. When driving on the route the The track plan is virtually scanned and entered into a higher-level control system using the data transmission device. This is possible due to the individual identification (track length and track type) and the defined geometry of each track or track section. In this way, the control system and the control software available there receive an exact electronic image of the system with all elements, for example also signals, switches, bumpers, which can also be equipped with transponders. The electronic system would therefore be able to operate its own trains.
Für den Fall größerer Anlagen bei sehr hohen Genauigkeits- bzw. Auflösungsanforderungen besteht weiterhin die Möglichkeit, einen definierten und geometrisch exakt bestimmten Referenz- punkt vorzusehen, um mit Hilfe dieses Punkts ein Einmessen zu ermöglichen, wobei auch im späteren Betrieb ein Abgleich der aus den einzelnen Positionspunkten ermittelten rechnerischen Positionsbestimmung beim Überqueren oder Nähern des Referenzpunkts realisierbar ist .In the case of larger systems with very high accuracy or resolution requirements, there is still the possibility of providing a defined and geometrically precisely determined reference point in order to enable calibration with the aid of this point, and a comparison of the individual values also in later operation Arithmetic position determination determined position points when crossing or approaching the reference point can be realized.
Ein zusätzlicher Sensor, z.B. ein Magnetfeldsensor, der im rollenden Material integriert sein kann, schafft die Möglichkeit, insbesondere beim erstmaligen Befahren und Einscannen der Strecke bzw. des Gleisbilds Richtungsänderungen zu erfassen, so daß die Streckenerfassung in kürzerer Zeit und mit geringerem" Rechenaufwand erfolgen kann.An additional sensor, such as a magnetic field sensor, which can be integrated in the rolling stock, makes it possible to detect changes in direction, especially when driving and scanning the route or the track diagram for the first time, so that route detection can be carried out in a shorter time and with less " computational effort ,
Eine ähnliche zusätzliche Sensorik ist in der Lage, Änderungen in der vertikalen Streckenführung, z.B. Gefälle oder Steigungen, zu ermitteln, um auch in mehreren Ebenen geführte Anlagen zu beherrschen. Beispielsweise kommt hier ein elektronischer Neigungssensor zum Einsatz, welcher in vorgebbaren Zeitabschnitten oder beim Überschreiten bestimmter Schwellwerte Richtungsänderungs- Informationen über die Datenübertragungs- einrichtung in der gleisgebundenen fahrbaren Maschine, d.h. der Lok ausgibt .A similar additional sensor system is able to detect changes in the vertical route, e.g. Incline or incline to be determined in order to be able to control systems on several levels. For example, an electronic inclination sensor is used here, which changes the direction of information about the data transmission device in the track-bound mobile machine in predefinable time periods or when certain threshold values are exceeded, i.e. the locomotive issues.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind Speicherlesegeräte und Datenübertragungseinrichtungen nicht nur in den fahrbaren
Maschinen, d.h. den Lokomotiven, sondern auch im Waggonmaterial vorhanden, so daß ein automatisches Rangieren, z.B. Zusammenstellen von Kesselwagenzügen, Rungenwagen und so weiter möglich wird.In one embodiment of the invention, memory readers and data transmission devices are not only in the mobile Machines, ie the locomotives, but also in the wagon material, so that an automatic maneuvering, for example putting together tank wagon trains, stake wagons and so on is possible.
Die Datenübertragung, d.h. die Rückmeldung kann sowohl über den Zweidrahtbus z.B. im NMRA-DCC-Format oder aber auch drahtlos vorgenommen werden, wobei es gilt, die Echtzeitfähigkeit unter Berücksichtigung der tatsächlichen Modellbahngeschwindigkeiten zu gewährleisten.The data transmission, i.e. the feedback can be done via the two-wire bus e.g. in NMRA-DCC format or wirelessly, whereby it is important to ensure real-time capability taking into account the actual model train speeds.
Verfahrensgemäß sind dann mit Hilfe der Systemsteuerung und unter Rückgriff auf einen Personal-Computer und einer dort vorhandenen Steuersoftware ausgewählten Gleisen, Signalen, Weichen und/oder Streckeabschnitten Sonderfunktionen zumAccording to the method, special functions are then selected using the system control and using a personal computer and the control software available there, selected tracks, signals, switches and / or track sections
Ausführen eines realitätsnahen Bahnbetriebs' zuweisbar. Derartige Sonderfunktionen können z.B. Fahrtberechtigungen, Geschwindigkeitsvorgaben, Start-Stop-Aufforderungen, Brems- und/oder Beschleunigungsaufgaben und dergleichen mehr umfassen.Execution of realistic rail operations ' assignable. Such special functions can include, for example, travel authorizations, speed specifications, start-stop requests, braking and / or acceleration tasks and the like.
Beim Streckenbefahren erfolgt durch nacheinander realisiertes Aktivieren und Auslesen der Speicherbausteine, insbesondere Transponder und unter Nutzung des im Zentralspeicher abgelegten Streckenbilds bzw. Streckenverlaufs eine laufende Ermittlung der Position der Bahn oder des Zuges über Rückmeldungen an den Zentralspeicher, wobei anhand vorgebbarer Aufgaben zur Durchführung des Bahnbetriebs unter Berücksichtigung der Strecken- und Geschwindigkeitsinformation sowie der Sonderfunktionen eine oder mehrere Maschinen selbsttätig kontrolliert und gesteuert werden.When driving on a route, the memory modules, in particular transponders, are activated and read out one after the other and, using the route image or route stored in the central memory, the position of the train or train is continuously determined via feedback to the central memory, using tasks that can be specified to carry out the railway operation under Consideration of the route and speed information as well as the special functions one or more machines are checked and controlled automatically.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung zur originalgetreuen, realitätsnahen automatischen oder halbautomatischen Steuerung von gleisgeführten Spielzeugen, insbesondere elektromotorisch betriebenen Modellbahnen und Modellzügen wird auf mindestens einen kontaktlos lesbaren Speicherbaustein im oder am Gleis, Gleisstück, Prellbock, Signal und/oder Weiche ausgegangen, wobei der im Speicher des Speicherbausteins abgelegte Inhalt
den jeweiligen Typ des Produkts spezifiziert und eine eindeutige Individualkennzeichnung aufweist . Die Typspezifikation bei einem Gleis oder Gleisstück betrifft z.B. die Länge, den Kurvenradius, den Abzweigradius oder Abzweigwinkel bei Weichen sowie den Radius des Stammgleises und den Radius des Abzweiggleises bei Bogenweichen.In the arrangement according to the invention for true to the original, realistic automatic or semi-automatic control of track-guided toys, in particular model trains and model trains operated by an electric motor, at least one contactlessly readable memory module in or on the track, track piece, buffer block, signal and / or switch is assumed, the one in the memory of the Content stored in the memory chip specifies the respective type of product and has clear individual identification. The type specification for a track or piece of track relates, for example, to the length, curve radius, branch radius or branch angle for switches, as well as the radius of the main track and the radius of the branch track for curved switches.
Weiterhin weist die Anordnung mindestens ein Speicherlesegerät in dem rollenden Modellmaterial, insbesondere der elektrischen Maschine auf, welche weiterhin eine Datenübertragungseinrichtung zum Weiterleiten der erfaßten Inhalte beim Überfahren oder Erreichen der Speicherbausteine besitzt.Furthermore, the arrangement has at least one memory reader in the rolling model material, in particular the electrical machine, which furthermore has a data transmission device for forwarding the detected contents when the memory modules are passed over or reached.
Die Anordnung umfaßt darüber hinaus eine übergeordnete zentrale Steuer- und Speichereinheit zur Positionsermittlung und Ge- schwindigkeitsbestimmung unter Berücksichtigung eines erfaßten oder vorgegebenen Gleisbilds . Als Speicherbausteine kommen wie erwähnt bevorzugt Transponder zum Einsatz, die z.B. in die Bettung des Gleises oder mit einem sonstigen der vorgenannten Produkte nur zerstörend trennbar verbunden sind. Die Indivi- dualkennzeichnung, die im Transponder abgelegt ist, stellt eine laufende, sich nicht wiederholende Folge numerischer oder alphanumerischer Zeichen dar.The arrangement also includes a higher-level central control and storage unit for determining the position and determining the speed, taking into account a detected or predetermined track diagram. As mentioned, transponders are preferably used as memory modules, which e.g. in the bedding of the track or with other of the aforementioned products are only destructively connected. The individual identification, which is stored in the transponder, represents a running, non-repeating sequence of numeric or alphanumeric characters.
Das rollende Material, insbesondere Lokomotive, besitzt erfindungsgemäß eine elektronische Einheit zum Aktivieren und Scannen von Transponderinhalten sowie einen Decoder und die genannte Datenübertragungseinrichtung. Die Datenübertragungs- einrichtung ist mit dem Decoder verbunden, welchem die gescannten Transponderinhalte zugeführt werden, wobei die Datenübertragungseinrichtung als drahtgebundene oder drahtlose Schnittstelle ausgeführt wird.According to the invention, the rolling stock, in particular locomotive, has an electronic unit for activating and scanning transponder contents, as well as a decoder and the aforementioned data transmission device. The data transmission device is connected to the decoder, to which the scanned transponder contents are fed, the data transmission device being designed as a wired or wireless interface.
Zusätzlich kann im rollenden Material ein Sensor zur Erfassung von Änderungen der Bewegung der Lokomotive in vertikaler und/oder horizontaler Richtung enthalten sein.In addition, a sensor for detecting changes in the movement of the locomotive in the vertical and / or horizontal direction can be contained in the rolling material.
Weiters liegt eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren und hierfür verwendbare Bauteile anzugeben bzw. zu schaffen,
mit dem bzw. denen einem Anwender eine Mehrzahl von den Spiel- anreiz steigernden Möglichkeiten zur Verfügung gestellt wird.Furthermore, it is an object of the invention to specify or to create a method and components that can be used for this purpose, with which a user is provided with a number of options which increase the incentive to play.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des An- Spruches 19 gelöst .This object of the invention is achieved by the features of claim 19.
Ein sich durch die Merkmale dieses Anspruches ergebender Vorteil liegt darin, daß eine halb- oder vollautomatische Steuerung von spurgeführten Spielfahrzeugen auf einer Modellanlage ermöglicht ist. Die mit diesem Verfahren ermöglichte Positionsbestimmung bzw. Beobachtung von Abläufen des Spielzeuges, welches durch die Fahrbahn bzw. das Spielfahrzeug an sich gebildet ist, erlaubt gleichzeitig die Visualisierung dieser Abläufe auf einer handelsüblichen Recheneinheit, insbesondere auf einem Personal-Computer. Neben diesen Beobachtungs- bzw. Visualisierungsmöglichkeiten ist es selbstverständlich auch möglich, ausgehend von der vorzugsweise in Form eines Personal-Computers ausgeführten Auswerteeinheit aktive Eingriffe bzw. Beeinflussungen der Abläufe vorzunehmen.An advantage resulting from the features of this claim is that a semi or fully automatic control of track-guided toy vehicles on a model system is possible. The position determination or observation of processes of the toy, which is formed by the roadway or the toy vehicle itself, made possible with this method, at the same time allows the visualization of these processes on a commercially available computing unit, in particular on a personal computer. In addition to these observation and visualization options, it is of course also possible to carry out active interventions or influences on the processes based on the evaluation unit, which is preferably designed in the form of a personal computer.
Diese Aufgabe der Erfindung wird eigenständig auch durch die Merkmale des Anspruches 20 gelöst.This object of the invention is also achieved independently by the features of claim 20.
Die sich aus der Merkmalskombination dieses Anspruches ergeben- den Vorteile liegen darin, daß eine nahezu vollautomatische Abtastung bzw. Erfassung eines beliebig aufgebauten Fahrbahnverlaufes durch einfaches Befahren des gesamten Streckennetzes ermöglicht ist . Die gelesenen Kennungen können in einfacher Art und Weise zu einer zentralen Auswerteeinrichtung übertragen werden und von dieser für vielfältigste Auswertungen, insbesondere zur Erzeugung eines virtuellen Anlagenbildes, verwendet werden .The advantages resulting from the combination of features of this claim lie in the fact that an almost fully automatic scanning or detection of an arbitrarily constructed roadway course is made possible by simply driving through the entire route network. The read identifiers can be transferred to a central evaluation device in a simple manner and can be used by the latter for a wide variety of evaluations, in particular for generating a virtual system image.
Von Vorteil ist dabei eine Weiterbildung nach Anspruch 21, da dadurch die Abtastung eines Streckenablaufes nahezu vollständig losgelöst von Benutzeraktivitäten vorgenommen werden kann. Zudem kann die momentane Position des Spielfahrzeuges jederzeit bestimmt werden.
Durch die optionalen Maßnahmen nach Anspruch 22 kann die Genauigkeit erhöht und/oder können Fehlerkorrekturen in den Steue- rungs- und/oder Beobachtungsabläufen vorgenommen werden.A further development according to claim 21 is of advantage because the scanning of a route can be carried out almost completely independently of user activities. In addition, the current position of the toy vehicle can be determined at any time. With the optional measures according to claim 22, the accuracy can be increased and / or error corrections can be carried out in the control and / or observation processes.
Durch die Maßnahmen nach Anspruch 23 und/oder 24 kann eine den jeweiligen Wünschen bzw. Erfordernissen gerechte Visualisierung von Fahrbahnbildern, Funktionszuständen sowie Spielfahrzeugen vorgenommen werden.The measures according to claim 23 and / or 24 can be used to visualize roadway images, functional states and toy vehicles in accordance with the respective wishes or requirements.
Durch die weiterführenden Maßnahmen nach Anspruch 25 können das Spielgeschehen belebende Aktionen, wie z .B . • Informationsdurchsagen, Lichtsignale, Verkehrsleitzeichen und dgl . , aktiviert werden.Through the further measures according to claim 25, the game action can be invigorating actions, such as. • Information announcements, light signals, traffic signs and the like. , to be activated.
Durch die Maßnahmen nach Anspruch 26 kann durch Vorgaben in Art von Fahrplänen der realitätsnahe Ablauf von VerkehrsSystemen realisiert werden.By means of the measures according to claim 26, the realistic sequence of traffic systems can be implemented by means of specifications in the form of timetables.
Die Aufgabe der Erfindung wird unabhängig davon auch durch die Merkmale des Anspruches 27 gelöst.Independently of this, the object of the invention is also achieved by the features of claim 27.
Die sich aus der Merkmalskombination dieses Anspruches ergebenden Vorteile liegen darin, daß mit relativ geringem hardware- technischen Aufwand, insbesondere mit geringem Verkabelungsaufwand, eine hochentwickelte Steuerung und/oder Beobachtung von Spielzeugen, insbesondere mittels Fahrbahnen, spurgeführten Spielfahrzeugen, ermöglicht ist.The advantages resulting from the combination of features of this claim lie in the fact that with relatively little hardware-technical effort, in particular with little wiring effort, a highly developed control and / or observation of toys, in particular by means of roads, track-guided toy vehicles, is made possible.
Eine eigenständige Lösung der Aufgabe der Erfindung ist auch durch die Merkmale des Anspruches 28 definiert.An independent solution to the problem of the invention is also defined by the features of claim 28.
Die aus der Merkmalskombination dieses Anspruches erzielbaren Vorteile liegen darin, daß der in vergleichsweiser hoher Stück- zahl benötigte Kennzeichnungsträger den relativ zahlreich benötigten Fahrbahnbauteilen zugeordnet ist, wodurch die Gesamtkosten des erfindungsgemäßen Systems niedrig gehalten werden
können. Darüber hinaus ermöglicht die Anordnung eines Streckenlängenmeßgerätes eine höhere Auflösung der Positionsbestimmung.The advantages that can be achieved from the combination of features of this claim lie in the fact that the identification carrier required in a comparatively large number is assigned to the relatively large number of roadway components required, thereby keeping the overall costs of the system according to the invention low can. In addition, the arrangement of a track length measuring device enables a higher resolution of the position determination.
Eine eigenständige Lösung der Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale gemäß Anspruch 29 definiert.An independent solution to the problem of the invention is defined by the features according to claim 29.
Die sich aus der Merkmalskombination dieses Anspruches ergebenden Vorteile liegen darin, daß damit eine kostengünstige Basis zur automatisierten Steuerung und Beobachtung von Abläufen im Spielbetrieb geschaffen ist. Nachdem der Kennzeichnungsträger nur die Kennung des Typs eines Fahrbahnbauteiles wiedergeben muß, können standardmäßig verfügbare Kennzeichnungsträger, welche relativ kostengünstig sind, eingesetzt werden. Aufgrund der relativ niedrigen Datenmengen können Kennzeichnungsträger mit niedriger Speicherkapazität verwendet werden. Die jeweiligeThe advantages resulting from the combination of features of this claim are that it creates a cost-effective basis for the automated control and monitoring of processes in game operation. Since the label carrier only has to reproduce the identifier of the type of a roadway component, label carriers available as standard, which are relatively inexpensive, can be used. Due to the relatively small amount of data, label carriers with a low storage capacity can be used. The respective
Kennung kann dann quasi als Zeiger zu Datenblöcken bzw. Datensätzen mit vergleichsweise umfassenderen Daten, wie z.B. Geometriedaten, genutzt werden.The identifier can then be used as a pointer to data blocks or data records with comparatively more extensive data, such as Geometry data can be used.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 30 wird eine hohe Flexibilität bei der Zuordnung von Funktionen bzw. Aktionen zu gewissen Fahrbahnabschnitten erreicht.The further development according to claim 30 achieves a high degree of flexibility in the assignment of functions or actions to certain road sections.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 31 können benutzerbe- dingte FehlZuordnungen von Kennzeichnungsträgem zu Fahrbahnbauteilen vermieden werden.The configuration according to claim 31 makes it possible to avoid user-related incorrect assignments of identification carriers to roadway components.
Durch die Merkmale nach Anspruch 32 ist es möglich, die relative Position eines Spielfahrzeuges unter Bezugnahme auf das Fahrbahnbauteil zu bestimmen.The features of claim 32 make it possible to determine the relative position of a toy vehicle with reference to the roadway component.
Durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 33 wird eine hohe Störsicherheit bzw. Übertragungssicherheit der typspezifischen Kennungen erreicht .A high level of interference immunity or transmission security of the type-specific identifiers is achieved by the measures according to claim 33.
Die Geometrie eines komplexen Streckennetzes ist durch die Zuordnung der Geometriedaten zu den Kennungen für eine Auswerte- einrichtung rechnergestützt ermittelbar.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 35 ist von Vorteil, daß derartige Kennungen mit standardmäßigen Sensoriken zuverlässig erfaßt werden können.The geometry of a complex route network can be determined with the aid of a computer by assigning the geometry data to the identifiers for an evaluation device. In the embodiment according to claim 35, it is advantageous that such identifiers can be reliably detected using standard sensors.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 36 ist von Vorteil, daß den Kennzeichnungsträgern keine eigenständige Energieversorgung zugeordnet werden muß, sondern die Kennzeichnungsträger als passive elektronische Bauelemente ausgeführt sind.In the embodiment according to claim 36, it is advantageous that the label carriers do not have to be assigned an independent energy supply, but rather the label carriers are designed as passive electronic components.
Bei der möglichen Ausführungsform nach Anspruch 37 oder 38 ist von Vorteil, daß eine Detektion der Kennungen auch bei hohen elektromagnetischen Störfeldern zuverlässig ist.In the possible embodiment according to claim 37 or 38, it is advantageous that detection of the identifiers is reliable even with high electromagnetic interference fields.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 39 oder 40 ist von Vorteil, daß die Richtung eines Spielfahrzeuges relativ zum Streckenverlauf unter Bezugnahme auf ein einziges Fahrbahnbauteil bestimmbar ist .In the development according to claim 39 or 40, it is advantageous that the direction of a toy vehicle relative to the route can be determined with reference to a single roadway component.
Die Aufgabe der Erfindung wird eigenständig auch durch die Merkmale des Anspruches 41 gelöst.The object of the invention is also achieved independently by the features of claim 41.
Die sich aus den Merkmalen dieses Anspruches ergebenden Vorteile liegen darin, daß ein Lesegerät mit zugeordneter Daten- Übertragungseinrichtung ausreichend ist, um eine Positionsbestimmung vornehmen zu können.The advantages resulting from the features of this claim are that a reader with an associated data transmission device is sufficient to be able to determine a position.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 42 oder 43 ist von Vorteil, daß eine Fremdbeeinflussung des Lesegerätes durch benachbarte Kennzeichnungsträger in einfacher Art und Weise vermieden werden kann.In the development according to claim 42 or 43, it is advantageous that an external influence on the reading device by adjacent identification carriers can be avoided in a simple manner.
Der Verkabelungsaufwand zum Aufbau einer Datenübertragungs- strecke vom Spielfahrzeug zu der den Ablauf steuernden Aus- werteeinheit ist durch die Ausgestaltung nach Anspruch 44 erübrigt.
Durch die Maßnahmen nach Anspruch 45 ist es in einfacher Art und Weise ermöglicht, eine uni- bzw. bidirektionale Übertragungsstrecke zwischen dem Spielfahrzeug und einer Auswerteeinheit aufzubauen.The cabling effort for setting up a data transmission path from the toy vehicle to the evaluation unit controlling the sequence is superfluous due to the configuration according to claim 44. The measures according to claim 45 make it possible in a simple manner to set up a unidirectional or bidirectional transmission path between the toy vehicle and an evaluation unit.
Durch die optionale Weiterbildung nach Anspruch 46 oder 47 können zusätzliche Informationen, wie Höhenunterschiede oder Richtungswechsel, erfaßt werden.The optional further development according to claim 46 or 47 enables additional information, such as height differences or changes in direction, to be recorded.
Schließlich ist eine mögliche Weiterbildung gemäß Anspruch 48 von Vorteil, da dadurch Fehlerkorrekturen vorgenommen werden können und/oder- eine hochauflösende Positionsbestimmung ermöglicht wird.Finally, a possible further development according to claim 48 is advantageous, since it enables error corrections to be carried out and / or a high-resolution position determination is made possible.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with the aid of exemplary embodiments and with the aid of figures.
Die Figuren zeigen hierbei prinzipielle Darstellungen des An- bringens von Transpondern im oder am Gleis sowie eine sich ei- nem Transponder nähernde Lok.The figures here show basic representations of the attachment of transponders in or on the track as well as a locomotive approaching a transponder.
Es zeigen, in vereinfachter Darstellung:In a simplified representation, they show:
Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung des Anbringens eines Transponders im oder am Gleis sowie eine sich demFig. 1 is a schematic representation of the attachment of a transponder in or on the track and a
Transponder nähernde Lok;Locomotive approaching transponder;
Fig. 2 eine prinzipielle Darstellung der für das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines spurgeführten Spielzeuges erforderlichen Bauteile;2 shows a basic illustration of the components required for the method according to the invention for controlling a track-guided toy;
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung der für das erfindungsgemäße Verfahren wesentlichen Bauteile;3 shows a further exemplary embodiment of the arrangement of the components essential for the method according to the invention;
Fig. 4 einen Fahrbahnbauteil mit einem in einer Schiene fest eingebauten Kennzeichnungsträger;4 shows a roadway component with a marking carrier permanently installed in a rail;
Fig. 5 einen Fahrbahnbauteil mit einem im Gleisunterbau einge- bauten Kennzeichnungsträger;
Fig. 6 einen Fahrbahnbauteil mit einem in einer Schwelle eingebauten Kennzeichnungsträger;5 shows a roadway component with a marking carrier installed in the track substructure; 6 shows a roadway component with an identification carrier installed in a threshold;
Fig. 7 einen Fahrbahnbauteil mit einem an einem Gleisunterbau befestigten Kennzeichnungsträger;7 shows a roadway component with an identification carrier fastened to a track substructure;
Fig. 8 einen Fahrbahnbauteil mit einem als Barcode ausgebildeten Kennzeichnungsträger am Gleisunterbau;8 shows a roadway component with a label carrier designed as a barcode on the track substructure;
Fig. 9 einen Fahrbahnbauteil mit einem als Barcode ausgebildeten Kennzeichnungsträger an einer Schwelle;9 shows a roadway component with an identification carrier designed as a barcode on a threshold;
Fig. 10 eine prinzipielle Darstellung eines zur Verzweigung ei- ner Fahrbahn ausgebildeten Fahrbahnteiles mit mehreren10 shows a basic illustration of a part of a roadway designed for branching a roadway with several
Kennzeichnungsträgern;Marking carriers;
Fig. 11 eine prinzipielle Darstellung eines zur Verzweigung einer Fahrbahn ausgebildeten Fahrbahnbauteils mit einem Richtungskennzeichnungsträger.11 shows a basic illustration of a roadway component designed for branching a roadway with a direction marking carrier.
Im oder am Gleis 1 ist im jeweiligen Gleisabschnitt bzw. amIn or on track 1 is in the respective track section or on
Gleis typ- und geometriespezifizierend ein Transponder 2 angeordnet bzw. herstellungsseitig fest mit dem Gleis verbunden, z.B. in die Bettung eingespritzt oder in einen Teil des Gleisunterbaus integriert . Der Transponder 2 weist neben den typ- und geometriespezifizierenden Daten auch eine weitere Individualkennzeichnung, welche sich nicht wiederholt, auf.Track type and geometry specifying a transponder 2 arranged or permanently connected to the track by the manufacturer, e.g. injected into the bedding or integrated into part of the track substructure. In addition to the data specifying the type and geometry, the transponder 2 also has a further individual identification, which is not repeated.
Die Lokomotive 3 besitzt ein Speicherlesegerät mit Antenne 4 und eine Datenübertragungseinrichtung 5. Die Datenübertra- gungseinrichtung 5 baut eine drahtlose Verbindung zu einemThe locomotive 3 has a memory reader with antenna 4 and a data transmission device 5. The data transmission device 5 establishes a wireless connection to one
Empfangsgerät 6 und Zentralspeicher auf, der Bestandteil eines Personal-Computers sein kann. Auf einem Monitor 7 ist das Gleisbild dargestellt und es kann die jeweilige momentane Position des rollenden Materials auf der Strecke angezeigt werden.Receiver 6 and central memory, which can be part of a personal computer. The track diagram is shown on a monitor 7 and the current position of the rolling material on the route can be displayed.
In dem Moment, wo die Lokomotive 3 in den Übertragungsbereich des Transponders 2 gelangt, erregt das Hochfrequenzfeld, welches über die Antenne 4 abgestrahlt wird, die im Transponder
2 integrierte Empfangsantenne, so daß in einem nächsten Schritt Daten aus dem Transponder 2 ausgelesen und von der Antenne 4 des Speicherlesegeräts aufgenommen werden können. Die erhaltenen Daten und Informationen gelangen dann über eine drahtlose Übertragungsstrecke 8 auf das Empfangsgerät 6, welches anhand des bekannten Streckenverlaufs in der Lage ist, Position und Geschwindigkeit der Lokomotive bzw. des Zuges zu ermitteln.At the moment when the locomotive 3 enters the transmission range of the transponder 2, the high-frequency field, which is emitted via the antenna 4, excites that in the transponder 2 integrated receiving antenna, so that data can be read from the transponder 2 in a next step and recorded by the antenna 4 of the memory reader. The data and information obtained then reach the receiving device 6 via a wireless transmission link 8, which is able to determine the position and speed of the locomotive or the train based on the known route.
Die typ- und geometriespezifizierenden, im Transponder abge- legten Daten können beispielsweise aus der Artikelbezeichnung des Gleises oder Gleisstücks abgeleitet werden, wobei die Individualkennzeichnung eine laufende Nummer ist, die nur einmal vergeben wird, so daß jedes an den Endverbraucher gelangende Gleisstück eindeutig definiert und in seiner Geo- metrie bestimmt ist .The type- and geometry-specifying data stored in the transponder can be derived, for example, from the article designation of the track or track section, whereby the individual identification is a consecutive number that is only assigned once, so that each track section reaching the end user is clearly defined and in its geometry is determined.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel wird von einer drahtlosen Übertragungsstrecke ausgegangen, wobei auch die Möglichkeit besteht, für die Rückmeldung auf ein ohnehin vorhandenes digitales Zweidraht-Bussystem zurückzugreifen. Zusätzlich können Transponder auch in Signale, Weichen oder sonstige Bahnbetriebsmittel integriert werden, um beim Erreichen dieser Mittel Sonderfunktionen auszulösen, eine definierte Steuerung oder Umschaltung zu starten oder die Mittel auf Funktionsfähigkeit zu überprüfen.In the exemplary embodiment shown, a wireless transmission link is assumed, it also being possible to use an existing digital two-wire bus system for the feedback. In addition, transponders can also be integrated into signals, switches or other railway equipment to trigger special functions when these resources are reached, to start a defined control or switchover or to check the functionality of the equipment.
Insgesamt gelingt es mit der vorstehend beschriebenen Erfindung, einen realen Modellbahn-Fahrbetrieb zu gestalten, in dem eine sehr genaue Positionserfassung des rollenden Materials möglich ist. Aufwendige Veränderungen oder eine zusätzliche Stromversorgung am Gleis für die dort vorzusehenden Speicherbausteine sind aufgrund der Eigenschaften passiver Transponder nicht erforderlich, so daß die ausrüstungsseitigen Kosten sich in Grenzen halten. Gekapselte Transponder weisen in Kleinstausführung einen Durchmesser von etwa 2 mm bei einer Länge von ca. 10 mm auf und besitzen ein Gewicht von etwa 0,1 bis 0,25 g. Der Leseabstand von derzeit am Markt befindlichen Transpondern liegt bei gekapselten Ausführungen im Bereich von etwa 200 bis
400 mm, was für die hier gegebenen Applikationsfälle ausreichend ist .Overall, with the invention described above, it is possible to design a real model train driving operation in which a very precise position detection of the rolling material is possible. Complex changes or an additional power supply to the track for the memory modules to be provided there are not necessary due to the properties of passive transponders, so that the equipment costs are limited. Encapsulated transponders in the smallest version have a diameter of approximately 2 mm and a length of approximately 10 mm and have a weight of approximately 0.1 to 0.25 g. The read distance from transponders currently on the market for encapsulated versions is in the range of approximately 200 to 400 mm, which is sufficient for the application cases given here.
Es sei festgehalten, daß in den nach olgenden Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in dieser Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der nachfolgenden Be- Schreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen zu diesen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.It should be noted that in the following embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component designations, and the disclosures contained in this description can be applied analogously to the same parts with the same reference numerals or the same component designations. The location information selected in the following description, such as above, below, laterally etc. refer to the figure described and illustrated immediately and are to be transferred to the new position in the event of a change of position. Furthermore, individual features or combinations of features for these exemplary embodiments can also represent independent, inventive or inventive solutions.
Die Fig. 2 zeigt eine prinzipielle Darstellung der für das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung eines spurgeführten Spielzeuges wesentlichen Bauteile.2 shows a basic illustration of the components essential for the method according to the invention for controlling a track-guided toy.
Ein Spielfahrzeug 101 befindet sich auf einem ein Stück eines eine Fahrbahn bildenden Fahrbahnbauteils 102, an dem Kennzeichnungsträger 103 befestigt sind, die mit einer Kennung 104 ver- sehen sind bzw. für sie selbst eine unverwechselbare, eindeutige Kennung darstellen. Zur Detektion der Kennungen 104 ist das Spielfahrzeug 101 mit einem Lesegerät 105 ausgestattet, wobei die Kennzeichnungsträger 103 kontaktlos lesbar sind. Die der Kennung 104 entsprechenden Signale des Lesegerätes 105 ge- langen über einen Decoder 106 in einer Datenübertragungseinrichtung 107 und über eine Übertragungsstrecke 108 in eine Auswerteeinheit 109. Die Übertragungsstrecke 108 kann drahtgebunden oder drahtlos ausgeführt sein. Für den Fall von Modell- bahnen wäre eine drahtgebundene Übertragung, z.B. über die Schienen der Gleise, möglich. Bei drahtloser Ausführung derA toy vehicle 101 is located on a piece of a roadway component 102 forming a roadway, to which identification carriers 103 are attached, which are provided with an identifier 104 or represent an unmistakable, unique identifier for them themselves. To detect the identifiers 104, the toy vehicle 101 is equipped with a reading device 105, the identification carriers 103 being read contactlessly. The signals of the reading device 105 corresponding to the identifier 104 are sent via a decoder 106 in a data transmission device 107 and via a transmission link 108 to an evaluation unit 109. The transmission link 108 can be wired or wireless. In the case of model railways, wired transmission, e.g. over the rails of the tracks. With wireless execution of the
Übertragungsstrecke 108 erfolgt der Datenaustausch zwischen der Datenübertragungseinrichtung 107 und der Auswerteeinheit 109, z.B. über Funk unter Zuhilfenahme entsprechender Antennen. Die
Auswerteeinheit 109 kann u.a. durch eine Steuersoftware in einem Personal-Computer realisiert sein, wobei die Informationen auf einem Monitor 110 dargestellt werden können. Optional kann das Spielfahrzeug 101 über einen Richtungssensor 111, mit dem Richtungswechsel festgestellt werden können, über einen Neigungssensor 112 und über ein Streckenlängenmeßgerät 113, mit dem die auf der Fahrbahn zurückgelegte Strecke bestimmt werden kann, verfügen. Aus den Daten des Neigungssensors 112 und des Streckenlängenmeßgerätes 113 kann in der Auswerteeinheit 109 auch die vertikale Position bzw. die Höhenlage des Spielfahrzeuges 101, vor allem bei in mehreren Ebenen angelegten Fahrbahnen, bestimmt werden.Transmission path 108 is the data exchange between the data transmission device 107 and the evaluation unit 109, for example via radio with the aid of appropriate antennas. The Evaluation unit 109 can be implemented, among other things, by control software in a personal computer, the information being able to be displayed on a monitor 110. Optionally, the toy vehicle 101 can have a direction sensor 111, with which changes in direction can be determined, an inclination sensor 112 and a distance length measuring device 113, with which the distance covered on the road can be determined. The vertical position or the height of the toy vehicle 101 can be determined in the evaluation unit 109 from the data of the inclination sensor 112 and of the line length measuring device 113, especially in the case of roadways laid out in several planes.
In den Kennzeichnungsträgern 103 eines Fahrbahnbauteiles 102 sind zumindest die Typendaten des Fahrbahnbauteiles 102 abgespeichert. Unterschiedliche Typen von Fahrbahnbauteilen 102 wären z.B. gerade Fahrbahnbauteile, Verzweigungen, wie z.B. Weichen, Kreuzungen, oder Kurvenstücke und ähnliche Bauteile. Die Kennung 104 eines Typs eines Fahrbahnbauteiles wird dabei durch eine laufende, sich nicht wiederholende Folge numerischer oder alphanumerischer Zeichen codiert .At least the type data of the roadway component 102 are stored in the identification carriers 103 of a roadway component 102. Different types of roadway components 102 would be e.g. straight road components, branches, e.g. Turnouts, crossings, or curve pieces and similar components. The identifier 104 of a type of roadway component is encoded by a running, non-repeating sequence of numeric or alphanumeric characters.
Als Kennzeichnungsträger 103 werden bevorzugt als passive elektronische Bauteile ausgebildete Transponder verwendet . Durch ein Hochfrequenzfeld, das von einer Antenne des Lesegerätes 105 erzeugt wird, wird der Transponder dazu angeregt, die Kennung 104 auszusenden, die somit vom Lesegerät 105 detektiert werden kann. Die Kennung 104 ist in diesem Fall als ein elektrisch bzw. magnetisch detektierbares Merkmal ausgebildet. Der als Kennzeichnungsträger 103 ausgebildete Transponder verfügt über eine Sende- und Empfangsantenne, eine Steuerlogik sowie einen Daten- und Energiespeicher, wobei jedoch eine eigene bzw. autarke Stromversorgung nicht notwendig ist. Die dem elektromagnetischen Feld der Übertragungsantenne des Lesegerätes 105 entnommene Energie ist als elektrische Betriebsenergie für den Transponder ausreichend.
Bedingt durch die geringen Abstände zwischen den Fahrbahnbauteilen 102 von Spielzeugen sind auch die Abstände zwischen den als Transponder realisierten Kennzeichnungsträgem 103 relativ gering und besteht an sich daher die Gefahr, daß durch ein Lesegerät 105 gleichzeitig mehrere Kennzeichnungsträger 103 ausgelesen werden. Um dies zu verhindern, wird das Lesegerät 105 mit einer beschränkten räumlichen Reichweite für die Auslesung der Kennzeichnungsträger 103 ausgebildet. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Sendeleistung der Übertragungs- antenne des Lesegerätes 105 entsprechend reduziert wird. Entsprechend den bei Modellbahnen üblichen Größenverhältnissen kann die räumliche Reichweite auf einen Bereich von 0 mm bis 50 mm, bevorzugt von 0 mm bis 30 mm, eingeschränkt werden.Transponders designed as passive electronic components are preferably used as identification carriers 103. The transponder is excited to transmit the identifier 104, which can thus be detected by the reader 105, by means of a radio-frequency field that is generated by an antenna of the reader 105. In this case, the identifier 104 is designed as an electrically or magnetically detectable feature. The transponder, which is designed as a label carrier 103, has a transmitting and receiving antenna, control logic and a data and energy store, although a separate or self-sufficient power supply is not necessary. The energy taken from the electromagnetic field of the transmission antenna of the reading device 105 is sufficient as electrical operating energy for the transponder. Due to the small distances between the roadway components 102 of toys, the distances between the identification carriers 103 implemented as transponders are also relatively small and there is therefore the danger that several identification carriers 103 can be read out simultaneously by a reading device 105. In order to prevent this, the reading device 105 is designed with a limited spatial range for reading out the identification carriers 103. This can be achieved in that the transmission power of the transmission antenna of the reading device 105 is reduced accordingly. The spatial range can be restricted to a range from 0 mm to 50 mm, preferably from 0 mm to 30 mm, in accordance with the size ratios customary for model railways.
Selbstverständlich ist es auch möglich, Systeme aus Kennzeichnungsträgern 103 und Lesegeräten 105 aufzubauen, die andere Merkmale zur Realisierung einer Kennung 104 benutzen. So könnte der Kennzeichnungsträger 103 durch einen Barcode, insbesondere durch einen nur unter UV-Licht sichtbaren Barcode, gebildet sein. Ein entsprechendes Lesegerät 105 wäre in diesem Fall durch einen Barcodescanner zu realisieren. In einer anderen Ausbildungsform der Erfindung ist es auch möglich, ein zur Ultraschallabtastung ausgebildetes Lesegerät 105 zur Erkennung der Fahrbahnbauteile 102 zu benutzen. In diesem Fall ist der Fahrbahnbauteil 102 selbst der Kennzeichnungsträger, in dem seine äußere Form zur Erkennung benutzt wird.Of course, it is also possible to construct systems from identification carriers 103 and reading devices 105 that use other features to implement an identification 104. The identification carrier 103 could thus be formed by a bar code, in particular by a bar code that is only visible under UV light. A corresponding reading device 105 would in this case be implemented by a bar code scanner. In another embodiment of the invention, it is also possible to use a reader 105 designed for ultrasound scanning to recognize the roadway components 102. In this case, the roadway component 102 itself is the identification carrier in which its outer shape is used for recognition.
Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung der für das erfindungsgemäße Verfahren wesentlichen Bauteile. Das Spielfahrzeug 101 bewegt sich dabei auf einem Fahrbahnbauteil 102, der als Gleis, wie es z.B. bei Modellbahnen üblich ist, ausgebildet ist. Über die Schienen des Gleises kann das Spielfahrzeug mit der für den Betrieb des Motors notwendigen FahrSpannung versorgt werden, aber auch der Signalaustausch zwischen dem Spielfahrzeug 101 und der Auswerteeinheit 109 kann durchgeführt werden. Die Signale der Datenübertragungseinrichtung 107 gelangen dabei über die Räder des Spielfahrzeuges 101 und die Schienen des Fahrbahnbauteiles 102 und in weiterer
Folge über die Übertragungsstrecke 108 zum Signalumsetzer 114. Vom Signalumsetzer 114 werden die Signale in ein für die Aus- werteeinheit 109 verarbeitbares Format umgewandelt und an dieses weitergeleitet. Der Signalumsetzer 114 kann wahlweise als eigenständiger Bauteil ausgeführt sein oder als Schnittstellenkarte, die in einen Personal-Computer eingebaut ist, aufgebaut sein. Die Übertragungsstrecke 108 zur Übertragung der Signale zwischen den Gleisen des Fahrbahnbauteiles 102 und dem Signalumsetzer 114 kann selbstverständlich sowohl drahtlos als auch drahtgebunden ausgeführt sein.3 shows a further exemplary embodiment of the arrangement of the components essential for the method according to the invention. The toy vehicle 101 moves on a roadway component 102 which is designed as a track, as is customary, for example, in model railways. The toy vehicle can be supplied with the driving voltage necessary for the operation of the engine via the rails of the track, but the signal exchange between the toy vehicle 101 and the evaluation unit 109 can also be carried out. The signals of the data transmission device 107 reach the wheels of the toy vehicle 101 and the rails of the roadway component 102 and beyond Follow via the transmission link 108 to the signal converter 114. The signals are converted by the signal converter 114 into a format that can be processed by the evaluation unit 109 and are forwarded to this. The signal converter 114 can optionally be designed as an independent component or as an interface card that is built into a personal computer. The transmission path 108 for transmitting the signals between the tracks of the roadway component 102 and the signal converter 114 can of course be implemented both wirelessly and by wire.
Die Fig. 4 bis 7 zeigen verschiedene Anordnungen von Kennzeichnungsträgern 103 in einem Fahrbahnbauteil 102, wie er für Modellbahnen verwendet wird. Dabei besteht ein Fahrbahnbauteil 102 aus einem Gleis 120, gebildet aus Schienen 121 und Schwellen 122 und einem Gleisunterbau 123. Die Kennzeichnungsträger 103 sind bevorzugt als Transponder ausgebildet.4 to 7 show different arrangements of identification carriers 103 in a roadway component 102, as is used for model railways. Here, a roadway component 102 consists of a track 120, formed from rails 121 and sleepers 122 and a track substructure 123. The identification carriers 103 are preferably designed as transponders.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der Kennzeichnungsträger 103 in einer Schiene 121 fest eingebaut. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist der Kennzeichnungsträger 103 im Gleisunterbau 123 eingespritzt. Ebenso ist es möglich, den Kennzeichnungs- träger 103 in der Schwelle 122 (Fig. 6) einzubauen. In den Aus- führungsbeispielen nach den Fig. 4, 5 und 6 sind die Kennzeich- nungsträger 103 somit nur zerstörend trennbar mit dem Fahrbahnbauteil 102 verbunden. Nach Fig. 7 ist es aber auch möglich, einen Kennzeichnungsträger 103 nachträglich an einem Gleisunterbau 123 zu befestigen. Dazu ist am Gleisunterbau 123 des Fahrbahnbauteiles 102 eine Befestigungsvorrichtung 124 vorge- sehen, mit deren Hilfe der Kennzeichnungsträger 103 am Fahrbahnunterteil 102 befestigt werden kann. Dies kann sowohl her- stellungsseitig bei der Produktion der Fahrbahnbauteile 102 erfolgen, es ist aber auch möglich, daß Kennzeichnungsträger 103 erst vom Anwender nachträglich eingebaut werden. Dies erlaubt es dem Anwender, das Spielzeug individuell mit Kennzeichnungs- trägem 103 nachzurüsten.In the exemplary embodiment according to FIG. 4, the identification carrier 103 is permanently installed in a rail 121. In the exemplary embodiment according to FIG. 5, the identification carrier 103 is injected into the track substructure 123. It is also possible to install the identification carrier 103 in the threshold 122 (FIG. 6). In the exemplary embodiments according to FIGS. 4, 5 and 6, the identification carriers 103 are thus only separably connected to the roadway component 102 in a destructive manner. According to FIG. 7, however, it is also possible to subsequently attach a marking carrier 103 to a track substructure 123. For this purpose, a fastening device 124 is provided on the track substructure 123 of the carriageway component 102, with the aid of which the identification carrier 103 can be fastened to the carriageway lower part 102. This can be done by the manufacturer in the production of the carriageway components 102, but it is also possible for the label carrier 103 to be installed subsequently by the user. This allows the user to individually retrofit the toy with identification carrier 103.
Selbstverständlich ist es aber auch möglich, den Kennzeichnungsträger 103 an einem mit dem Fahrbahnbauteil 102 bloß in
Verbindung stehenden Teil anzubringen oder den Kennzeichnungs- träger 103 in einem dem Fahrbahnbauteil 102 zugeordneten anderen Spielzeugbauteil, wie z.B. einer Lichtsignalanlage oder einem Verkehrszeichen oder derartigen Spielzeugbauteilen zu be- festigen.Of course, it is also possible, however, to place the identification carrier 103 on the one with the roadway component 102 To attach connected part or to fix the identification carrier 103 in another toy component assigned to the roadway component 102, such as a traffic light system or a traffic sign or such toy components.
Die Fig. 8 und 9 zeigen Ausführungsbeispiele eines Fahrbahnbauteils 102, bei denen die Kennzeichnungsträger 103 durch einen Barcode ausgebildet sind. Der Kennzeichnungsträger 103 ist da- bei am Gleisunterbau 123 (Fig. 8) oder an einer Schwelle 122 (Fig. 9) befestigt. Um das äußere Erscheinungsbild des Fahrbahnbauteils 102 nicht zu stören, wird dieser Barcode so ausgebildet, daß er für das menschliche Auge nicht sichtbar ist, also z.B. nur unter UV-Licht lesbar ist.8 and 9 show exemplary embodiments of a roadway component 102, in which the identification carriers 103 are formed by a barcode. The identification carrier 103 is attached to the track substructure 123 (FIG. 8) or to a threshold 122 (FIG. 9). In order not to disturb the external appearance of the roadway component 102, this bar code is designed such that it is not visible to the human eye, e.g. can only be read under UV light.
Die Fig. 10 und 11 zeigen die vereinfachte Darstellung eines Fahrbahnbauteiles 102, der zur Verzweigung einer Fahrbahn dient, wie es z.B. bei Modellbahnen durch eine Weiche realisiert ist, mit der Anordnung mehrerer Kennzeichnungsträger 103. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ist an jedem der stirnseitigen Endbereiche jeweils ein Kennzeichnungsträger 103 angeordnet. Durch die jeweils individuelle Kennung 104 jedes der Kennzeichnungsträger 103 ist es für das sich annähernde Spielfahrzeug mittels des Lesegerätes und der entsprechenden Auswertung in der Auswerteeinheit in Verbindung mit den Geometriedaten des Fahrbahnbauteils 102 möglich, die relative räumliche Lage des Fahrbahnbauteils 102 zu bestimmen.10 and 11 show the simplified representation of a roadway component 102 which is used for branching a roadway, as it is e.g. is realized in the case of model railways by a switch, with the arrangement of a plurality of identification carriers 103. In the exemplary embodiment according to FIG. 10, an identification carrier 103 is arranged on each of the end regions. The individual identifier 104 of each of the identification carriers 103 makes it possible for the approaching toy vehicle to determine the relative spatial position of the carriageway component 102 by means of the reading device and the corresponding evaluation in the evaluation unit in connection with the geometry data of the carriageway component 102.
Die Fig. 11 zeigt einen als Verzweigung ausgebildeten Fahrbahn- bauteil mit einem aus drei Kennzeichnungsträgern 103 gebildeten Richtungskennzeichnungsträger 126. Durch die Anordnung von zumindest drei Kennzeichnungsträgern 103 ist es für ein sich näherndes Spielfahrzeug möglich, aus den Signallaufzeiten zwischen dem Lesegerät und den einzelnen Kennzeichnungsträgern 103 die relative räumliche Lage des Fahrbahnbauteils 102 zu bestim¬ men. Dazu ist es erforderlich, daß die Geometriedaten als auch die relative Lage des Richtungskennzeichnungsträgers 126 in der Auswerteeinheit abgespeichert sind. Es ist selbstverständlich
auch möglich, Richtungskennzeichnungsträger 126 zu verwenden, die nicht aus einer Anordnung von mehreren Kennzeichnungs- träge 103 aufgebaut sind, sondern Kennzeichnungsträger 103, die ein physikalisches Merkmal tragen, aus dem sich die räum- 5' liehe Lage bestimmen läßt.11 shows a roadway component designed as a branch with a directional identification carrier 126 formed from three identification carriers 103. By arranging at least three identification carriers 103, it is possible for an approaching toy vehicle from the signal transit times between the reading device and the individual identification carriers 103 the relative spatial position of the road component 102 men to determ ¬. For this it is necessary that the geometry data and the relative position of the direction identification carrier 126 are stored in the evaluation unit. It goes without saying also possible direction identification substrate 126 are constructed to be used that do not slow of an array of a plurality of labeling 103, but identification substrate 103, carrying a physical characteristic can be determined from the spatial 5 'Liehe position.
Um in der Auswerteeinheit eine Positionsbestimmung des Spiel- fahrzeuges vornehmen zu können, ist es erforderlich, daß zu jedem Fahrbahnbauteil neben den typspezifischen Geometriedaten,In order to be able to determine the position of the toy vehicle in the evaluation unit, it is necessary that, in addition to the type-specific geometry data,
10 wie z.B. der Länge, dem Radius, dem Abzweigwinkel, dem Abzweigradius, dem Kreuzungswinkel und/oder dem Neigungswinkel auch die relative Lage der Kennzeichnungsträger 103, insbesondere Abstände 125 (Fig. 10) , von den stirnseitigen Endbereichen in der Auswerteeinheit zur Verfügung stehen. Diese Abstände 12510 such as the length, the radius, the branch angle, the branch radius, the crossing angle and / or the angle of inclination, the relative position of the identification carriers 103, in particular distances 125 (FIG. 10), from the front end regions are also available in the evaluation unit. These distances 125
15 sind so wie die Geometriedaten jeweils einheitlich für einen Typ eines Fahrbahnbauteiles .15, like the geometry data, are each uniform for one type of roadway component.
Mit den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Bauteilen und den Anordnungen der Kennzeichnungsträger 103 entsprechend den Fig. 4With the components shown in FIGS. 2 and 3 and the arrangements of the identification carrier 103 corresponding to FIG. 4
20 bis 11 ist es möglich, ein auf einer Fahrbahn spurgeführtes20 to 11 it is possible to drive a lane on a lane
Spielfahrzeug 101 halbautomatisch oder automatisch zu steuern. Dazu werden die Fahrbahnbauteile 102 (Fig. 2, 3) mit einem Kennzeichnungsträger 103, dessen Kennung 104 zumindest den Typ des Fahrbahnbauteils 102 bezeichnet, versehen und die Spiel-To control toy vehicle 101 semi-automatically or automatically. For this purpose, the roadway components 102 (FIGS. 2, 3) are provided with an identification carrier 103, the identification 104 of which at least designates the type of the roadway component 102, and the play
25 fahrzeuge 101 mit einem Lesegerät 105 für diese Kennzeichnungs- träger 103 ausgestattet. Eine Fahrbahn wird dabei, wie im Modellbau üblich, durch unterschiedliche Typen von Fahrbahnbauteilen 102 aufgebaut. Dabei handelt es sich z.B. um gerade Gleisstücke, Weichen, Kreuzungen usw. Die Steuerung ist aber25 vehicles 101 are equipped with a reading device 105 for these identification carriers 103. A roadway is constructed, as is customary in model construction, by different types of roadway components 102. This is e.g. around straight track sections, switches, crossings etc. The control is however
30 auch geeignet für Spielfahrzeuge, bei denen die Fahrbahn nicht durch gleisartige Spurführung gebildet wird, sondern bei dem die Spurführung durch z.B. ein in der Fahrbahn versenkt angeordnetes elektronisches bzw. ferromagnetisches Leitsystem gebildet wird.30 also suitable for toy vehicles in which the carriageway is not formed by track-like guidance, but in which the guidance by e.g. an electronic or ferromagnetic guidance system arranged in a recessed manner in the roadway is formed.
•35 • 35
Im Rahmen der Erfindung ist es selbstverständlich möglich, einem Spielfahrzeug die Kennzeichnungsträger, insbesondere einen Transponder, zuzuordnen und eine Mehrzahl von Lesegeräten fahr-
bahnseitig anzuordnen. Diese Lesegeräte sind bevorzugt in den Fahrbahnbauteilen integriert und stehen dabei mit den Schienen eines aufgebauten Gleissystems in elektrisch leitender Verbindung. Das Schienennetz dieses Gleissystems wird dabei als Zwei- drahtbus bzw. als Rückmeldebus zur übergeordneten Auswerteeinheit genutzt. Hierfür können Steuersignale auf die am Schienensystem anliegende Fahrspannung aufmoduliert werden. Wesentlich ist dabei, daß die Auswerteeinheit, insbesondere der Personal- Computer, beispielsweise über eine Schnittstellenkarte oder eine sonstige Adaptervorrichtung mit den Schienen in Verbindung steht. Vorzugsweise sollen die bei einer standardmäßigen Modellbahn vorhandenen Steuerungselemente, wie beispielsweise sogenannte Lokmäuse, Steuerpulte und dgl . weiterhin einsetzbar sein. Diese standardmäßigen Steuerungssysteme können dann zu- sätzlich oder alternativ zu den Eingabevorrichtungen zu derWithin the scope of the invention it is of course possible to assign the identification carriers, in particular a transponder, to a toy vehicle and to drive a plurality of reading devices. to be arranged on the web side. These reading devices are preferably integrated in the roadway components and are in an electrically conductive connection with the rails of a built-up track system. The rail network of this track system is used as a two-wire bus or as a feedback bus to the higher-level evaluation unit. For this purpose, control signals can be modulated onto the travel voltage applied to the rail system. It is essential that the evaluation unit, in particular the personal computer, is connected to the rails, for example via an interface card or some other adapter device. The control elements present in a standard model train, such as so-called locomotive mice, control desks and the like, should preferably be used. continue to be usable. These standard control systems can then be used in addition or as an alternative to the input devices
Auswerteeinheit, welche beispielsweise durch eine herkömmliche Tastatur gebildet ist, benutzt werden können.Evaluation unit, which is formed for example by a conventional keyboard, can be used.
Wird von einem Spielfahrzeug eine neu aufgebaute Fahrbahn zum ersten Mal befahren, so ist es durch das Auslesen der typspezifischen Kennungen der Fahrbahnbauteile mit dem Lesegerät möglich, den gesamten Fahrbahnverlauf zu erfassen. Sind nämlich in der Auswerteeinheit zu jedem Typ eines Fahrbahnbauteils die entsprechenden geometrischen Daten bzw. die Richtungsinforma- tionen, wie in den Figurenbeschreibungen der Fig. 10 bzw. 11 ausgeführt, abgespeichert, so kann durch die Zuordnung von typspezifischen Geometriedaten zu individuellen Fahrbahnbauteilen der beim Vorbeifahren detektierten Abfolge von individuellen Kennungen ein virtuelles Bild der Fahrbahn erzeugt werden. Un- ter Einbeziehung der Informationen aus der Neigungsmessung mit dem Neigungssensor und der Streckenlängenmessung mit dem entsprechenden Streckenlängenmeßgerät am Spielfahrzeug kann durch entsprechende rechnerische Verknüpfung dieser Daten ein insgesamt dreidimensionales Bild des Fahrbahnverlaufes erzeugt wer- den. Auf diese Weise ist eine individuelle Kennzeichnung der Fahrbahnbauteile lediglich in dem in der Auswerteeinheit erzeugten virtuellen Bild des Fahrbahnverlaufes vorhanden. Die entsprechenden Daten können z.B. in einer Tabelle, in der einer
individuellen Kennzeichnung eines Fahrbahnbauteiles die entsprechenden typspezifischen Kennungen und deren Geometrie bzw. Richtungsdaten zugeordnet sind, abgespeichert sein. In dieser Tabelle können einzelnen Fahrbahnbauteilen auch noch weitere Funktionen zugeordnet sein. Durch derartige Funktionen ist es möglich, für die Spielfahrzeuge einen realitätsnahen F hrbetrieb zu erreichen, indem einzelnen Streckenabschnitten bzw. Fahrbahnbauteilen, z.B. Fahrberechtigungen, Geschwindigkeits- vorgaben, Start/Stopp-Aufforderungen, Brems- und/oder Beschleu- nigungsaufgaben und dgl . zugewiesen werden.If a toy vehicle travels a newly built road for the first time, reading the type-specific identifications of the road components with the reader makes it possible to record the entire road course. If the corresponding geometric data or the directional information for each type of roadway component are stored in the evaluation unit, as explained in the figure descriptions of FIGS. 10 and 11, then by assigning type-specific geometry data to individual roadway components, when driving past detected sequence of individual identifiers a virtual image of the road can be generated. With the inclusion of the information from the inclination measurement with the inclination sensor and the route length measurement with the corresponding route length measuring device on the toy vehicle, an overall three-dimensional image of the course of the road can be generated by correspondingly linking these data. In this way, individual identification of the roadway components is only present in the virtual image of the roadway course generated in the evaluation unit. The corresponding data can, for example, be in a table in which one individual marking of a roadway component, the corresponding type-specific identifications and their geometry or direction data are assigned. Further functions can also be assigned to individual roadway components in this table. Functions of this type make it possible for the toy vehicles to achieve realistic driving operation by individual sections of the route or roadway components, for example driving authorizations, speed requirements, start / stop requests, braking and / or acceleration tasks and the like. be assigned to.
Indem die Kennungen der Fahrbahnbauteile fortlaufend vom Lesegerät des Spielfahrzeuges in die Auswerteeinheit übertragen werden, kann die momentane Position des Spielfahrzeuges jeder- zeit festgestellt werden. Gleichzeitig können durch die vorgegebenen Funktionen die Bewegungen der Spielfahrzeuge auf der Fahrbahn bzw. relativ zu anderen Spielzeugbauteilen überwacht und beeinflußt werden. Durch die Erfassung des virtuellen Bildes in der Auswerteeinheit und die Bestimmung der Position der Spielf hrzeuge ist es somit auch möglich, durch einen Personal- Computer ein Fahrbahnbild auf einem Monitor darzustellen. Gleichzeitig ist es auch möglich, die Funktionszustände aller Bauteile bzw. die Funktionszustände des Spielfahrzeuges und dieses selbst realitätsnah darzustellen. Durch die Vergabe von Funktionen für Streckenabschnitte bzw. einzelne Fahrbahnbauteile können auch definierte Signalbilder bestimmt werden bzw. Lichtaktionen des Spielfahrzeuges ausgelöst werden. Durch die Steuerung mittels eines in der Auswerteeinheit abgelegten Pro- grammes ist es auch möglich, für die Spielfahrzeuge auf dem Fahrbahnverlauf einen zeitplangesteuerten Betrieb zu realisieren.The current position of the toy vehicle can be determined at any time by continuously transmitting the identifiers of the roadway components from the reader of the toy vehicle to the evaluation unit. At the same time, the movements of the toy vehicles on the roadway or relative to other toy components can be monitored and influenced by the predetermined functions. By capturing the virtual image in the evaluation unit and determining the position of the toy vehicles, it is thus also possible to display a roadway image on a monitor using a personal computer. At the same time, it is also possible to represent the functional states of all components or the functional states of the toy vehicle and this itself realistically. By assigning functions for route sections or individual roadway components, defined signal images can also be determined or light actions of the toy vehicle can be triggered. The control by means of a program stored in the evaluation unit also makes it possible to implement a schedule-controlled operation for the toy vehicles on the course of the road.
In einer möglichen Ausführungsvariante der Erfindung tragen die Fahrbahnbauteile nur Kennungen, die den Typ des Fahrbahnbau- teiles, nicht jedoch eine individuelle Kennung beinhalten. Wird in diesem Fall ein Spielfahrzeug, wie es häufig der Fall ist, von der Fahrbahn genommen und an einer völlig anderen Stelle wieder aufgesetzt, so stellt sich das Problem, daß für dieses
Spielfahrzeug entsprechend der Auswertemδglichkeiten der Aus- werteeinheit zunächst nur der Typ des Fahrbahnbauteiles, auf dem sich das Spielfahrzeug befindet, bekannt ist, nicht jedoch die tatsächliche momentane Position auf dem entsprechenden in- dividuellen Fahrbahnbauteil. Die Identifizierung der tatsächlichen Position auf dem Fahrbahnverlauf kann sowohl halbautomatisch als auch automatisch erfolgen. Es kann nämlich einerseits der Bediener dem Spielfahrzeug seine tatsächliche Position über das Steuerprogramm am Personal-Computer anzeigen. Andererseits ist es möglich, das Spielfahrzeug aus der zunächst unbekannten Position anfahren zu lassen und programmgesteuert fortlaufend einen Vergleich der fortlaufend länger werdenden Abfolge von Kennungen der Fahrbahnbauteile mit dem in der Auswerteeinheit gespeicherten Muster der Abfolgen der Fahrbahnbauteile durchzu- führen. Die Anzahl der Möglichkeiten, die neue Abfolge erkannter Fahrbahnbauteile mit einzelnen Streckenabschnitten des bereits bekannten Fahrbahnverlaufes zur Deckung zu bringen, wird mit zunehmender Länge dieser Abfolge immer kleiner, bis es schließlich nur mehr eine Möglichkeit dafür gibt und somit die momentane Position des Spielfahrzeuges identifiziert ist.In a possible embodiment variant of the invention, the roadway components only carry identifications which contain the type of the roadway component, but not an individual identifier. If, in this case, a toy vehicle, as is often the case, is removed from the road and put on again at a completely different location, the problem arises that for this In accordance with the evaluation options of the evaluation unit, the toy vehicle initially only knows the type of roadway component on which the toy vehicle is located, but not the actual instantaneous position on the corresponding individual roadway component. The identification of the actual position on the course of the lane can be done both semi-automatically and automatically. On the one hand, the operator can indicate his actual position to the toy vehicle via the control program on the personal computer. On the other hand, it is possible to start the toy vehicle from the initially unknown position and to carry out a program-controlled comparison of the continuously lengthening sequence of identifications of the roadway components with the pattern of the sequences of the roadway components stored in the evaluation unit. The number of options for matching the new sequence of identified roadway components with individual sections of the already known roadway course becomes smaller and smaller with increasing length of this sequence until there is finally only one possibility for it and the current position of the toy vehicle is thus identified.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist es auch möglich, bei zumindest einem Typ eines Fahrbahnbauteiles auf die Anbringung eines Kennzeichnungsträgers zu verzichten. Dies ist jedenfalls bei Fahrbahnbauteilen der Fall, die für eine gerade Fahrtrichtung ausgebildet sind. Da alle anderen Typen mit einem Kennzeichnungsträger ausgestattet sind, ergibt sich die momentane Position des Spielfahrzeuges eindeutig aus der Kennung des zuletzt mit einem Kennzeichnungsträger ausgestatteten Fahrbahn- bauteils und der relativ dazu zurückgelegten Streckenlänge, die durch das Streckenlängenmeßgerät im Spielfahrzeug gemessen wird.In a further embodiment variant, it is also possible to dispense with the attachment of a label carrier for at least one type of roadway component. In any case, this is the case with roadway components that are designed for a straight direction of travel. Since all other types are equipped with a label carrier, the current position of the toy vehicle clearly results from the identifier of the road component last equipped with a label carrier and the distance covered in relation to this, which is measured by the track length measuring device in the toy vehicle.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, daß zum besseren Verständnis des Aufbaus des Spielzeuges dieses bzw. dessen Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.For the sake of order, it should finally be pointed out that, for a better understanding of the structure of the toy, this or its components have been partially shown to scale and / or enlarged and / or reduced. The object on which the independent inventive solutions are based can be found in the description.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 2; 3; 4, 5, 6, 7; 8, 9; 10, 11 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.Above all, the individual in FIGS. 2; 3; 4, 5, 6, 7; 8, 9; 10, 11 shown form the subject of independent, inventive solutions. The relevant tasks and solutions according to the invention can be found in the detailed descriptions of these figures.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Gleis1 track
2 Transponder2 transponders
3 Lokomotive3 locomotive
4 Antenne4 antenna
5 Datenübertragungseinrichtung zur Rückmeldung5 Data transmission device for feedback
6 Empfangsgerät und Zentralspeicher6 receiver and central memory
7 Monitor7 monitor
8 drahtlose Übertragungsstrecke8 wireless transmission link
101 Spielfahrzeug101 toy vehicle
102 Fahrbahnbauteil102 roadway component
103 Kennzeichnungsträger103 label holder
104 Kennung104 identifier
105 Lesegerät105 reader
106 Decoder106 decoders
107 Datenübertragungseinrichtung107 Data transmission device
108 Übertragungsstrecke108 transmission link
109 Auswerteeinheit109 evaluation unit
110 Monitor110 monitor
111 Richtungssensor111 direction sensor
112 Neigungssensor112 inclination sensor
113 Streckenlängenmeßgerät
120 Gleis113 track length measuring device 120 track
121 Schiene121 rail
122 Schwelle122 threshold
123 Gleisunterbau123 track substructure
124 Befestigungsvorrichtung124 fastening device
125 Abstand125 distance
126 Richtungskennzeichnungstrager
126 Directional identification carrier