Navigation

Modellbahn

Programmierung

Material

 

  

Wichtige Grundregeln

Jedes Programm muß bei der Steuerung des Fahrbetriebs eine Reihe von Regeln einhalten. Die meisten stellen einen sicheren und lebendigen Ablauf der Fahrpläne sicher, die anderen sorgen durch kleinere Einschränkungen dafür, daß die Komplexität der Steuerung beherrschbar bleibt.

  • Bahnhöfe
    • Jeder Zug hat sein Heimatgleis in einem der Bahnhöfe, von wo aus er Fahrten durch die Anlage startet. Es bietet sich an, den Zug am Ende seines Fahrplanes wieder auf sein Heimatgleis zu fahren, und zwar wieder in der Ausgangsrichtung. Dadurch wird bei Programmende die Ausgangssituation wiederhergestellt.
    • In jedem Bahnhof muß ein Gleis für Durchfahrten freigehalten werden und darf nicht als Heimatgleis dienen. Solange ein Zug noch nicht am Ende seines Fahrplan ist, kann er den Bahnhof aber auf beliebigen Gleisen durchqueren und auf jedem Gleis anhalten, die Zuweisung der Blöcke ist variabel.
  • Richtungen
    • Züge fahren immer mit dem Triebwagen voran, Rückwärtsfahrten sind nicht erlaubt. Als Folge davon werden die Fahrpläne auch nur vorwärts abgearbeitet, einmal erfolgte Zugbewegungen dürfen nicht rückgängig gemacht werden.
    • Die im Gleisplan eingezeichneten Richtungen sind verbindlich. Die Elektronik erlaubt zwar auch in Inner und Outer Circle beliebige Richtungen, dafür sind aber keine Signale vorhanden und das Befahren mit mehreren Zügen wäre deutlich komplizierter.
    • Die Richtung eines Zuges im Kicking Horse Pass hängt davon ab, ob dieser vorher zuletzt im Inner oder Outer Circle war. Entsprechend ist je nach Ausfahrtrichtung nur entweder der Bahnhof des Inner oder des Outer Circles direkt erreichbar. Andere Fahrpläne sind möglich, erfordern aber den Einsatz der Wendeschleifen.
    • Das Wenden eines Zuges ist ausschließlich über die beiden Wendeschleifen möglich. Will ein Zug wenden, muß er zu der einzigen für ihn erreichbaren Schleife fahren und sie durchqueren, bevor er seinen Weg mit der neuen Richtung fortsetzen kann.
  • Geschwindigkeit
    • Die Fahrgeschwindigkeit muß den Umgebungsbedingungen angepaßt werden. Dies ist besonders wichtig, wenn der Zug vor einem Signal zum Stehen kommen soll. Bremst er nicht rechtzeitig vorher ab, stoppt der Zug nicht rechtzeitig und rutscht unter Umständen sogar bis in den Folgeblock hinein.
    • Zwischen den Kontakten im Block KIO_LN_0 liegt nur wenig mehr Platz als die längsten Züge der Bahn beanspruchen. Ein Anhalten zwischen den Kontakten klappt also nur, wenn der Zug rechtzeitig die Geschwindigkeit drosselt.
    • Wird das Tempo der Züge nicht von einem Regler überwacht, muß die Anwendung das Tastverhältnis manuell an die Steigung oder das Gefälle der Strecke anpassen.
    • Die Züge dürfen nicht zu stark beschleunigen, sonst kann sich der vordere Teil von den hinteren Waggons losreißen. Genauso ist es möglich, daß der bei starken Bremsungen auftretende Druck Kupplungen aufbiegen und so ebenfalls zu einer Trennung des Zuges führen kann. In der Folge bleiben die Kontaktmeldungen vom hinteren Ende des Zuges aus, im schlimmsten Fall bleiben die Waggons auf einer Weiche liegen oder rollen sogar bergab auf nachfolgende Züge zu. Die Steuerung darf die Geschwindigkeit daher nur schrittweise verändern, so sollten beispielsweise vom Stillstand bis zum Erreichen der Höchstgeschwindigkeit mehrere Sekunden vergehen.
  • Blöcke
    • In einem Block darf sich höchstens ein Zug zur Zeit befinden. Dies schließt auch die Waggons ein, ist ein Zug über einer Trennstelle, belegt er demnach beide Blöcke.
    • Bevor ein Zug in einen Block einfahren darf, muß er diesen für sich reservieren. Der Fahrstrom sowie die darin enthaltenen Signale und Weichen dürfen ab diesem Moment nur noch von dem Inhaber der Reservierung verändert werden.
    • Vor der Einfahrt in einen Block müssen die auf dem Weg liegenden Weichen und die Signale für die Einfahrt gestellt werden, dann darf der Fahrstrom der beteiligten Blöcke aktiviert werden. Ab diesem Moment dürfen die Weichen und die Polarität des Fahrstromes nicht mehr verändert werden, anderenfalls kann der Zug entgleisen oder den Fahrstrom kurzschließen.
    • Der Block darf erst wieder freigegeben werden, wenn der Zug den Block komplett wieder verlassen hat, also einschließlich des letzten Waggons.
    • Die Ausweichgleise im Paß werden jeweils mit einer festen Richtung befahren, wie es die gestrichelten Pfeile im Gleisplan andeuten: KH_LN_4 und 6 vorwärts, KH_LN_3 und 5 rückwärts. Dadurch vereinfacht sich die Steuerung in diesem Teil erheblich.
    • Eine besondere Rolle nehmen die Blöcke OC_ST_0 und OC_ST_4 ein. Sie grenzen an alle drei Ringe (Inner und Outer Circle sowie Kicking Horse Pass). Ein Zug, der vom Inner Circle in den Paß oder anders herum wechseln will, legt dabei einige Zentimeter auf dem Outer Circle zurück und kreuzt so dessen Fahrspur. Diese Tatsache muß bei der Wegplanung berücksichtigt werden.
  • Haltepositionen
    • In fast allen Blöcken sind Wartepositionen vorhanden, wo Züge auf das Freiwerden des Folgeblocks warten können. Sie sind mit Signalen markiert, Kontakte im Gleisbett ermöglichen ein punktgenaues Anhalten vor den Signalen. Außerhalb der markierten Bereiche ist ein Halten nicht erlaubt.
    • Soll der Zug in einem Haltebereich um Stehen kommen, muß der Triebwagen beim Erreichen des ersten Kontaktes die Geschwindigkeit reduzieren. Sobald er den zweiten Kontakt erreicht, schaltet er den Motor aus und rollt so bis direkt vor das Signal.
    • In insgesamt acht Blöcken sind weder Signale noch Kontakte vorhanden, die Züge dürfen in ihnen daher auch nicht stehenbleiben. Der Grund hierfür ist, daß die Blöcke im Allgemeinen sehr kurz sind und häufig Weichen enthalten, so daß ein Zug nicht in sie paßt oder dort zu viele Wege blockieren würde. Bei diesen sogenannten Interblocks handelt es sich um die Zufahrten der drei Bahnhöfe sowie die beiden Junction-Blöcke.
  • Kontakte
    • Die Bewegungen aller Züge werden über die Kontakte in den Gleisen verfolgt. Das Steuerprogramm kennt die Anfangspositionen und beabsichtigten Fahrwege, damit kann es die Kontakte zuordnen und daraus die aktuellen Positionen berechnen. Eine direkte Identifikation der Züge über die Kontakte ist grundsätzlich nicht möglich.
    • Die Gleisbesetztmelder liefern zusätzliche Informationen, ersetzen die Kontakte aber nicht. Sie können weder die Position des Zuges in einem Block feststellen noch ihn identifizieren oder seine Richtung erkennen.
  • Signale
    • Signale zeigen normalerweise Rot. Um einen Zug passieren zu lassen, dürfen sie auf Grün oder Gelb/Grün umspringen. Die Farbe Gelb wird immer dann benutzt, wenn zwischen dem Signal und dem nächsten eine Weiche liegt, welche den Zug auf das Nebengleis wechseln läßt, die Lok also langsamer fahren sollte.
    • Wenn ein Zug vor einem Signal steht oder auf dieses zufährt und es passieren darf, muß das Signal Grün oder Gelb/Grün anzeigen. Sobald der Zug das Signal passiert und den Block verlassen hat, muß das Signal wieder auf Rot umspringen.
    • Die Signale sollten jederzeit dem Zustand der Anlage entsprechen, können aber vom Fahrbetrieb unabhängig geschaltet werden.
  • Lebendigkeit und Fairneß
    • Verklemmungen treten immer dann auf, wenn zwei oder mehr Züge sich gegenseitig so behindern, daß keiner von ihnen weiterfahren und dadurch die Situation auflösen kann. Dies passiert im einfachsten Fall dann, wenn zwei Züge in entgegengesetzte Richtungen auf eine eingleisige Strecke fahren.
    • Züge dürfen nur dann in ihrem Fahrplan vorrücken, wenn dadurch keine Verklemmung entstehen kann (auch nicht als später auftretende Folge dieser Entscheidung).
    • Der Betrieb sollte lebendig sein, also frei von Konflikten ablaufen und dabei möglichst viele Züge gleichzeitig in Bewegung halten.
    • Bei der Ausführung des Fahrbetriebs kann es passieren, daß einzelne Züge wesentlich länger warten müssen als andere. Die Steuerung muß dies verhindern, zum Beispiel indem jedem Zug eine Priorität zugeordnet wird, die mit jeder Wartezeit steigt.
    • Die Prioritäten können benutzt werden, um ein pünktliches Eintreffen im Bahnhof zu garantieren oder bestimmte Züge schneller durch eine Engstelle zu bringen als andere.
    • Die Lebendigkeit ist das wichtigste Kriterium beim Mehrzugbetrieb, ein gewisses Maß an Fairneß sollte aber auch implementiert werden.
  • Sicherheit
    • Züge dürfen nicht weiter fahren, als die Steuerung es ihnen erlaubt. Sie müssen an Signalen wie vorgesehen anhalten und dürfen sie nicht überfahren.
    • Der Fahrstrom darf nur so geschaltet werden, daß es zu keinen Kurzschlüssen kommt.
    • Weichen müssen immer korrekt für den einfahrenden Zug geschaltet sein und dürfen während der Durchfahrt nicht verändert werden. Anderenfalls gelangt ein Zug auf das falsche Gleis, verursacht einen Kurzschluß oder entgleist sogar.
    • Die Schranken des Bahnübergangs müssen unten sein, bevor ein Zug in KH_LN_2 einfährt und sich nach dem Verlassen des Blockes wieder öffnen. Die korrekte Funktion der Schranken kann über die Lichtschranken am Bahnübergang kontrolliert werden.
    • Bleiben von der Steuerung erwartete Kontaktmeldungen für einen längeren Zeitraum aus, muß das System von einem Unfall ausgehen und den Betrieb abbrechen.

Jede Bahnsteuerung, die einen lebendigen Fahrbetrieb realisieren soll, muß dabei die genannten Regeln einzuhalten. Die meisten von ihnen sind unverzichtbar, einige schränken die Beweglichkeit der Züge geringfügig ein, indem sie zum Beispiel Rückwärtsfahrten verbieten. Einerseits sind diese mechanisch nicht stabil, andererseits reduziert sich so die Komplexität bei der Koordination mehrerer Züge dramatisch, daß diese Maßnahme gerechtfertigt ist.

Stephan Höhrmann
Letzte Änderung am 02.03.2006