VI. Installation des Universal-Modellbahn-Steuersystems

Claus Dahl

 

Innovationen der Modelleisenbahn

 

1. Kurze Einführung

 

Wie bereits mehrfach angeführt, droht angesichts des Interessenwandels der Gesellschaft durch die Wirkungen demografischer und soziologischer Umbrüche sowie konkurrierender technischer Innovationen dem Modellbahnwesen aus meiner Sicht das Verschwinden in der Bedeutungslosigkeit!

 

Diese Tendenz ist nur zu überwinden durch folgende Ziele
- konsequente Anwendung moderner Kommunikations- und mikroelektronischer Techniken,
- Senkung des Arbeits- und Zeit-Aufwandes für die Installation von Steuersystem-Hardware und
- Erleichterungen der Bedienung des Steuersystems und der Modellbahn selbst.

 

In Anlehnung an die Durchdringung aller Lebensbereiche mit der drahtlosen Nahbereichs-Funktechnik (WLAN) kann die Lösung nur die Einführung einer ganzheitlichen drahtlosen Funk-Netzwerktechnik sein, ein WLAN, das die direkte Steuerung aller mobilen (Fahrzeuge) und stationären (Zubehör wie Weichen, Signale usw.) Modellbahnobjekte unter Berücksichtigung der Nachhaltigkeit umfasst.

 

Die inzwischen von der Modellbahn-Industrie eingeführte drahtlose WLAN-Kommunikation im Bereich des zentralen Steuerkomplexes (Zentralsteuerung) reicht als Modernisierung des Modellbahn-Steuersystems nicht aus. Sie ist ehestens ein Anfang, der einige Voraussetzungen schafft, technisch gesehen, aber weit unter ihren Möglichkeiten bleibt.

 

Bisher ermöglicht diese Modernisierung lediglich die Durchsetzung der totalen Digitalisierung zentraler Steuerkomponenten, nicht aber die Digitalisierung dezentraler Modellbahnobjekte. Sie bleiben angebunden an das Steuerleitungsnetzwerk der Modellbahnanlage und an das jeweils angewendete digitale Steuersystem.

 

Genau genommen sind diese digitalen Steuersysteme im entscheidenden Bereich der Daten-Übertragung gar nicht digital, sondern sie benutzen modulierte, mit Gleis und/oder Drahtleitungen übertragene Wechselströme. Diese Modulation wird aus den Datenbits (0 oder 1) der von der Steuerzentrale erzeugten Datensätze abgeleitet und besteht aus der Beeinflussung einzelner elektrischer Parameter (z. B. Zeit, Frequenz, Flankensteilheit, Form) des Wechselstroms. Die Verwendung unterschiedlicher Parameter in den Digitalsystemen verschiedener Hersteller führt zur Nichtkompatibiltät der Systeme untereinander. Wenigstens hat man sich bemüht, Mehr-System-Decoder mit Hilfe einer entsprechenden Decoder-Software zu entwickeln.

 

Gebraucht wird aber eine Lösung mit direktem bitkonformem Zugriff auf jedes einzelne steuerbare Modellbahnobjekt mittels Funks (Drahtlos-Steuersystem). Das macht den Weg frei zu einem universellen Steuersystem, denn seine Bitkonformität erlaubt die Übertragung von Datensätzen beliebiger Steuersysteme und das Nebeneinanderbestehen der drahtgebundenen Digitalsysteme mit dem drahtlosen Direktsteuersystem.

 

 Damit können alle Modelle, mobile und stationäre, trotz unterschiedlicher Eigen-Steuersysteme (-von Analogsteuerung bis zur innovativen Direktfunk-Steuerung-) mit einem Modellbahn-Steuersystem, bestehend aus weiterentwickelter Software einschließlich innovativer Hardware, gesteuert werden. Dieses Steuersystem ist somit universell und zugleich nachhaltig, da Bestandstechnik erhalten werden kann.

 

Die Koordination des Zusammenwirkens aller Einzelobjekte übernimmt die Zentralsteuerung mit dem Modellbahn-Betriebsprogramm, gleichgültig ob automatisch nach Programm oder Bediener geführt.

 

2. Übersicht über die Basis-Komponenten des Direktfunks

 

Entscheidend für die Gestaltung des universellen, nachhaltigen Steuersystems ist die Anwendung innovativer Basis-Hardware-Komponenten, die in obenstehenden Artikeln I-V bereits beschrieben wurden. Basis -Hardware-Komponenten sind diejenigen innovativen Baugruppen, die unbedingt für die Einführung des universellen und nachhaltigen Steuersystems notwendig sind.

 

Folgende Tabelle zeigt eine Übersicht über diese Hardware-Komponenten für die Einführung des Direktfunks. Wegen anfangs fehlender Voraussetzungen, - die Entwicklung und Produktion der neuen Hardware wird sicher nur schrittweise erfolgen-, sollen zunächst schnell realisierbare Zwischenlösungen für bestehende Modellbahnanlagen betrachtet werden.

 

Die Installation der Direktsteuerung kann in verschiedenen Entwicklungsschritten erfolgen, ausgehend von dem Istzustand der bestehenden Modellbahnanlage. Das ist der große Vorteil, dass die drahtlose Direktsteuerung als Ergänzung in die bestehenden Steuerungen mit relativ wenigen Komponenten eingefügt werden können. Dadurch kann der Betreiber der Anlage selbst entscheiden, welche älteren Komponenten ersetzt werden. Da erfahrungsgemäß viele der bestehenden Anlagen durch Verschleiß und Alterung dringend überholungsbedürftig sind, besteht mit der Verwendung der Direktsteuerung die Möglichkeit, diese Überholung auf einfache Weise zu tun.

 

Andererseits besteht weiterhin über längere Zeit Bedarf speziell an jenen Digital-Komponenten, die weiterbetrieben werden oder wegen Störungen/Ausfall ersetzt werden müssen. Dagegen ist zu erwarten, dass reine Direktfunk-Anlagen erst mit gewisser Verzögerung entstehen, auch weil die innovativen Basis-Komponenten vielleicht nicht gleich zur Verfügung stehen.

 

Zunächst gilt also:

Das Konvolut bereits vorhandener und installierter Steuergerätetechnik bleibt erhalten!

 

Tabelle Innovative Basis-Hardware

1. Decoder

Standard-Decoder, Digitaldecoder DD; Variante: Schaltdecoder SD

Digitaldecoder aller bekannten Digitalsysteme mit Microprozessor-Bestückung

Hybrid-Control-Decoder HCD

Kombination aus Digitaldecoder und WLAN-Adapter. Der Adapter ist mit einem 4-Draht-Kabel mit dem DD gekoppelt und wird vom Microprozessor gesteuert. Der Adapter ist ein Sende-/Empfangs-Baustein für den WLAN-Funk. HCD können gleichzeitig Steuerdaten eines Digitalsystems und Direktfunk-Steuerdaten verarbeiten. Bei Direktfunk sind Rückmeldungen möglich.

Hybrid- Decoder HyD

Innovativer WLAN-Funk-Allround-Decoder ausschließlich für Funktionen der Datenverarbeitung. Die Reduzierung seiner Aufgaben auf reine Datenverarbeitung macht ihn universell einsetzbar und befreit ihn von der Typisierung zu Einsatzvarianten. Die WLAN-Schnittstelle ist dem HyD integriert. HyD können gleichzeitig Steuerdaten von Gleissignalen beliebiger Digitalsysteme und Direktfunk-Steuerdaten verarbeiten.

 

2. Steuermodule

Standard -Steuermodule StM

vorwiegend auf Leiterkarten realisierte, passive Stromverteilungsschaltung für Modelle mit elektrisch  gesteuerten Funktionen. Zentrales Bauelement ist die Schnittstelle für Digitaldecoder. Sie sind typisch bei Mobilmodellen, müssen auch auf stationäre Objekte übertragen werden. Die Steuermodule sind stets den zugehörenden Modellen angepasst.

Innovative Steuermodule IStM   

Aktive Steuermodule, die neben der Stromverteilung weitere aktive Funktionen erfüllen. Dazugehören die Erzeugung verschiedener Betriebsspannungen, die Verstärkung von Steuerströmen u. a. Die Gestaltung des IStM erfolgt entsprechend den Funktionen und der Art des jeweils zugehörenden Modells. Das IStM wird mit einer Decoderschnittstelle ausgestattet. Diese wird mit einem Hybrid-Decoder HyD bestückt, der gemeinsam mit dem IStM einen Mikro-Computer bildet, und der mit passender Firmware (Steuerprogramm) die Funktionen des zugehörenden Modells steuern kann. Je nach Aufgabe werden unterschieden:

- Steuermodule für Mobilmodelle MM,

- Steuermodule für Stationärmodelle SM und
- spezielle IStM, wie Gleissteuermodule GStM.

 

3. Kompakteinheit, Baueinheit KE

Konstruktiv gestaltete Schaltungs- und Objekteinheit,

bestehend aus Steuermodul, Decoder und Modell bzw. Modellantrieb oder anderen Funktionselementen.

 

3. Voraussetzungen für die Einfügung der Direktsteuerung in das bestehende Steuersystem der Modellbahnanlagen

 

Für die Digitalisierung einer Modellbahnanlage ist davon auszugehen, dass die Steuerung der Anlage von einer zentralen Position mit einer oder mehreren Komponenten (Zentralsteuersystem) ausgeht, die mit einer entsprechenden Software betrieben werden.

 

Nach meiner Vorstellung muss dieses Betriebssystem-Programm folgende Eigenschaften besitzen:

- Die zentrale Software ermöglicht die parallele Steuerung von Objekten der Digitalsteuersysteme und der mit WLAN funkgesteuerten Objekte. Die im jeweiligen System vorhandenen Eigenschaften und Kennwerte der Objekte werden über ihre Adresse im Speicher ermittelt, berücksichtigt, für Anwendungen benutzt und verwaltet.

 

- Die für die Zentralsteuerung verwendete Software muss weitestgehend auf jeder Hardware-Kombination der handelsüblichen Computertechnik betriebsfähig sein.

 

- Das Betriebsprogramm muss für alle(!) handelsüblichen Digitalsysteme anwendbar sein.!

 

- Das Betriebsprogramm muss mindestens nach zwei Betriebsmodi arbeiten können:

 

1. Lokführerbetrieb

 

In diesem Modus folgt der Bediener mit seinem mobilen Steuergerät MC (z. B. Smartphone) seinem Fahrzeug und stellt den Fahrweg selbst.

 

2. Fahrdienstleiterbetrieb ist die Steuerung eines umfassenden Zugbetriebes mit mindestens einem Gleisbild-Stellwerk auf der Basis eines Personal Computers.

 

- Die gemeinsame Anwendung beider Betriebsarten muss möglich sein!

 

In Bild 1 habe ich vereinfacht das Strukturschema eines Zentralsteuersystems dargestellt. Es besteht aus den zwei Komponenten Mobil Controller MC und der Steuerzentrale StZ. Beide Komponenten können einzeln oder gemeinsam in einem Modellbahn-Zentralsteuersystem zusammenwirken. Eine weitere Komponente ist der Router, über den der Funkbetrieb läuft. Sollte der PC eine eigene WLAN-Schnittstelle besitzen, dann kann gegebenenfalls auf den Router verzichtet werden. Der Mobil-Controller besitzt eine eigene WLAN-Schnittstelle. Für den nachhaltigen Betrieb haben beide Komponenten auch Kabel-Schnittstellen für den Anschluss der Digital-Boxen und des Routers. Selbstverständlich sind weitere Gerätekombinationen denkbar, beispielsweise der Einsatz mehrerer Mobil-Controller.

 

4. Die Einfügung der Direktsteuerung in Modellbahnanlagen

 

Die Einfügung der drahtlosen Direktsteuerung in vorhandene Anlagen erfolgt in zwei Entwicklungsstufen! Ausgehend von dem Bestand an technischer Ausstattung mit Steuertechnik bei den vorhandenen Modellbahnanlagen unterscheide ich trotz vieler Unterschiedlichkeiten zwei Anlagentypen:

 

a) die Analoganlage und b) die Digitalanlage.

 

Beide Typen bilden hinsichtlich der Direktfunk-Innovation die Konfigurationsstufe 0 und sind hier Ausgangspunkt der Direktfunk-Einführung!

 

Zu a) Digitalisierung einer Analoganlage mit einem ausgewählten Digitalsystem

 

Soll in eine bestehende Analoganlage Direktsteuerung erhalten, dann muss sie zunächst mit einem Digitalsystem ausgestattet werden, weil, wie bereits gezeigt wurde, die Hardware-Innovationen die technischen Funktionen der Digitalsysteme benutzen.

 

Viele Analoganlagen bestehen schon lange und sind es wert, erhalten zu bleiben, nicht nur wegen der Nachhaltigkeit, sondern auch wegen ihrer Einzigartigkeit. Wegen ihres Alters gibt es viele Quellen, die Betriebsstörungen vielfältiger Art auslösen. Ihre Ursachen liegen häufig in den veralteten Relaisschaltungen und Steckverbindern, deren Kontakte verschlissen sind. Das betrifft sowohl Steuerschaltungen, die die Zu- oder Abschaltung der Fahrströme zu den Gleisen steuern, beziehungsweise die, mit denen Weichen und Fahrstraßen gesteuert werden. Mängel bei den Signalsteuerungen sind meistens nur Schönheitsfehler, es sei denn, auch sie steuern Fahrstrom.

 

Um diese Fehlerursachen zu beheben, sind häufig aufwendige Arbeiten notwendig. Erschwerend dabei ist es, dass häufig Schaltungsunterlagen fehlen. Es wurde früher oft versäumt, sie zum Zeitpunkt der Installation anzufertigen.

 

Die Mängel der analogen Steuerungen lassen sich durch die Einrichtung eines digitalen Steuersystems überwinden. Denn mit Übernahme eines Digitalsystems wird die Fahrzeugteuerung vereinfacht.

 

Deswegen kann man einfach alle die veralteten Relaisschaltungen und verwirrenden Leitungsbündel entfernen und die Gleise bzw. Gleisabschnitte mit 2-Drahtleitungen an die Digital-BOX anschließen. Dann kann jedes zum Digitalsystem gehörende Fahrzeug über seine Adresse und die Bestimmung der Fahrstufe/Fahrtrichtung über die Anlage gesteuert werden. Beachten muss man die Umpolung eines Kehrschleifen-Gleises zur Vermeidung von Kurzschlüssen.

 

Weichen und Signale können weiterhin mit den vereinfachten, mit Zubehörspannung betriebenen Steuerschaltungen bedient werden. Deren Umbau in Richtung Digitalisierung kann nach und nach erfolgen.

 

Nach der Auswahl des Digitalsystems/Herstellers sollte man alle zugehörenden Steuersystem-Hardware eines Herstellers verwenden, da sie aufeinander abgestimmt ist.

 

Zur Inbetriebsetzung der nunmehr digitalisierten Anlage braucht man die entsprechenden Fahrzeuge. Bei ihrer Auswahl kann man auf das ganze Angebot zurückgreifen, sie müssen lediglich zum eigenen Digitalsystem passen.  Da es auch Fahrzeuge mit Mehr-System-Decoder gibt, ist das oft unkritisch.

 

An dieser Stelle ist zu bemerken, dass das Steuerleitungssystem mit diesem Umbau erheblich vereinfacht wird. Das wiederum stützt die Hautprämisse der Innovationsgründe, das Leitungssystem einzuschränken oder zu vermeiden. Und nachhaltig ist diese Maßnahme auch.

 

Was ist aber mit den Analogfahrzeugen?                      Sie erhalten einen Decoder!

 

Relativ einfach ist der Umbau bei Analogfahrzeugen mit einer bereits eingebauten Decoder-Schnittstelle. Der zu dieser Schnittstelle und das ausgewählte Digitalsystem passende Decodertyp wird in das Fahrzeug in den vorbereiteten Platz eingesetzt und danach mit der üblichen Prozedur in Betrieb genommen. Das ist in der Regel ausführlich beschrieben.

 

Schwieriger ist der Umbau von älteren Analogfahrzeugen ohne Decoder-Schnittstelle. Hierfür bieten Hersteller Decoder an, deren Anschlüsse reine Drahtleitungen sind. Mit denen können dann die entsprechenden Verbindungen hergestellt werden. Da ältere Analogfahrzeuge in der Regel nur wenige Funktionen (Motor, Licht) besitzen, wählt man nur Decoder mit 6- oder 8-poliger Schnittstelle (NEM 651, 652) aus.

 

Für den Einbau des Decoders muss zuerst geprüft werden, ob im Modell genügend Platz für den Einbau des Decoders vorhanden ist. Dabei ist unbedingt darauf zu achten, dass Berührung durch metallische Teile vermieden wird.

 

Auch muss entschieden werden, ob die elektrischen Werte des Fahrzeugs vom Decoder erfüllt werden. Manche Fahrzeuge mit älteren Motoren haben eine für Decoder unzulässig große Stromaufnahme oder andere unzulässige Eigenschaften. Soweit der Einbau eines Decoders möglich ist, muss dieser mit freier Verdrahtung eingebaut werden. Für die Neuverlegung der jeweils zweipoligen Anschlüsse (Stromabnehmer, Motor, Licht vorn, hinten) ist etwas Geschick erforderlich.

 

Prinzipiell müssen Waggons nicht umgebaut werden. Sind sie mit Beleuchtung ausgestattet, so wird ihr Betriebsstrom direkt aus dem digitalen Wechselstrom entnommen. Sollen allerdings steuerbare Funktionen betrieben werden, - z.B. Licht an/aus, Rücklicht u.a.-, dann ist auch hier der Einbau eines Schaltdecoders sinnvoll.

 

Digitalisierte Fahrzeuge bieten im Vergleich zu analogen besondere Eigenschaften. Da ist zunächst die Geschwindigkeitssteuerung, sie erlaubt viel realere Fahrzeugbewegungen. Auch können verschiedene Fahrzeuge durch Umschaltung auf ihre Adresse mit einem Steuergerät über die ganze Anlage gesteuert werden. Besonders reizvoll ist aber die Verwendung von Sound. Mich persönlich begeistert Dampflokomotiven-Sound, deshalb habe ich mehrere meiner aus Analogzeiten stammenden Loks entsprechend umgebaut.

 

Der in Bild 2 dargestellte Umbau der Analoganlage ermöglicht zunächst die Einführung eines Digitalsystems mit Digitaldecodern. Im zweiten Schritt folgt die Ergänzung des Direktfunks mit einem Hybrid  Control Decoder HCD.

 

Solange die für den Direktfunk erforderlichen Komponenten nicht verfügbar sind, ist es sinnvoll den Ausbau des digitalen Steuersystems weiterzuführen. Da es aber relativ einfach ist, Digitaldecoder DD durch WLAN-Adapter für Direktfunk, (-soweit geeignet-), umzubauen, hätte die Industrie ein Mittel in der Hand, die Innovation Direktfunk in einer Zwischenstufe zu erproben.

 

Die mit den hier beschriebenen Mitteln mögliche Modellbahn-Betriebsführung entspricht in etwa dem Lokführerbetrieb. Für eine komplexere Betriebsführung mit Fahrstraßensteuerung und Mehr-Zugbetrieb, also dem Fahrdienstleiterbetrieb, müssen auch die Weichen, Signale und weitere Betriebsmittel digital fernsteuerbar sein, natürlich per Direktfunk. Ihre zentrale Steuerung erfolgt mit dem Betriebsprogramm, das die jeweils erforderlichen Funktionen, - deren Abbild im Computer gespeichert ist-, zusammenfasst und durch Steuerbefehle auslöst.

 

Mit dieser Feststellung ist dieser kurze Exkurs zur Digitalisierung einer analogen Modellbahnanlage beendet.

 

Zu b) Erweiterung einer Digitalanlage mit Direktfunk

 

Der Zustand einer gegenwärtig betriebenen Digitalanlage entspricht der in Bild 3 dargestellten Struktur. Das Steuersystem besteht mindestens aus einer der zwei Hauptkomponenten oder aus beiden. Der WLAN-Funk ist betriebsfähig. Und die Software ist aktualisiert. Diese Voraussetzungen sind notwendig und gehören zu den Vorbereitungen für die Einführung des Direktfunks.

 

 

Die Direktfunkeinführung erfolgt auf gleiche Weise wie eben für die analoge Anlage beschrieben, d. h. zunächst sind Hybrid Control Decoder HCD in den Fahrzeugen notwendig. Man muss dabei überprüfen, ob die Digitaldecoder DD vorhandener Digitalfahrzeuge mit WLAN-Schnittstellen ausgestattet werden können oder ob sie mit fertig gelieferten HCD getauscht werden müssen. Fahrzeuge, die nicht umgerüstet werden können, bleiben mit ihrem Digitalsystem im Bestand. 

 

Bei einer fertig installierten Digitalanlage wird vorausgesetzt, dass auch die Zubehörmodelle, mindestens die Weichen und Signale, digital gesteuert werden können.

 

Die im Bild 3 erkennbaren kompakten Strukturelemente KE für Mobilmodelle MM und KE Stationärmodelle SM Zubehör symbolisieren diese Funktionen.

 

Als Hardware gibt es sie bestückt mit Digitaldecoder DD oder innovativ mit Hybrid Control Decoder HCD. Letztere bilden mit Einführung des Direktfunks die Basis für seine Anwendung.

 

In beiden Daten-Übertragungswegen werden die gleichen Datensätze des jeweils benutzten Digitalsystems verwendet, als Gleissignal systemkonform, als Funksignal bitkonform.

 

Aber für einige Anwender ist es bestimmt von Interesse, dass nun Fahrzeuge mit verschiedenen Digitalsystemen gemeinsam gesteuert werden können. Ein Fahrzeug mit dem Stamm-Digitalsystem A wird mit dem Gleissignal gefahren, ein anderes mit dem System B benutzt das Funksignal. Wegen der Bitkonformität der Funk-Datensätze sind auch weitere Digitalsystem-Datensätze möglich. Damit ist das beschriebene Funk-Steuersystem universell.

 

Selbstverständlich können alle Fahrzeuge ein Digitalsystem mit dem Funk- oder Gleissignal nutzen, soweit sie einen Hybrid Control Decoder haben. Umgekehrt aber können Fahrzeuge mit HC-Decoder auf jeder Digitalanlage mit gleichem System fahren.

 

Betrieben werden alle Fahrzeuge mit dem Digitalstrom des Stammsystems A.

 

 

 

5. Anlagenstruktur für neue Modellbahnanlagen

 

Bleibt nur noch die Anlagenstruktur der rein funkgesteuerten Modellbahnanlage. Mit der Verwendung der Basiselemente innovative Steuermodule IStM und Hybrid-Decoder HyD werden wird dieser Anlagentyp errichtet. Wie schon an anderer Stelle erwähnt, macht dieser Typ die Errichtung von Neuanlagen besonders einfach. Erst hier werden die Grundsätze erfüllt, weswegen sie unter den gegebenen Rahmenbedingungen als zukunftstauglich angesehen werden.

 

Digitale, gleisgebundene Mobilmodelle können nicht mehr verwendet werden. Dagegen können Modelle mit Hybrid Control Decoder benutzt werden, wenn diese Decoder mit Festspannung betrieben werden können.

 

 

 

6. Allgemeine und spezielle Eigenschaften des Direktfunk-Modellbahn-Steuersystems

 

1.  Wegfall des Steuerleitungsnetzwerks bzw. Reduzierung auf vorwiegend Stromversorgungsfunktionen!

 

Die Funkverbindung zwischen Zentralsteuerung und dem gesteuerten Objekt macht die aufwendige Installation vieler Steuergeräte und damit verbundener Leitungen überflüssig. Der Bedarf an Leitungen reduziert sich auf Stromversorgungsleitungen der Modellobjekte. Bereits vorhandene Stromversorgung wird weiter benutzt, wie z.B. die traditionell benutzte 16 V-Wechselspannung für das Zubehör.

 

2.  Echtzeitbetrieb besitzt hohe Störsicherheit und ermöglicht schnelles Ein-/Auslesen von Daten.

 

Die hohe Daten-Übertragungsgeschwindigkeit des WLAN-Funks ermöglicht die Übertragung der Steuerdaten-Pakete in extrem kurzer Zeit (mehr als millionenfach schneller), so dass die Rektionszeit auf Betriebsstörungen praktisch sofort erfolgen können. Die Wahrscheinlichkeit, dass die bei Modellbahnen häufig auftretenden Kontaktstörungen die Übertragung stören, sinkt beträchtlich. Andererseits kann das System sehr schnell auf die Störung reagieren und Übertragungsfehler korrigieren bzw. Meldungen auslösen.

 

3.  Physische und konstruktive Verknüpfung von Modell und Steuermodul zu Bau-/ bzw. Kompakteinheiten.

 

Die direkte Verknüpfung der Modelle bzw. ihrer Antriebe mit dem Decoder zu einer Kompakt- oder Baueinheit ermöglicht je nach dem Typ der verwendeten Decoder-Schnittstelle den Wegfall aller zwischen geschalteten Steuer- und Stromversorgungsleitungen (z. B Plux 22 mit Leiterkarten) oder benutzt vorgefertigte Kabel ( z. B. NEM 652).

 

Zur Beachtung: Die Bildung einer Baueinheit bedingt auch die Konzentration der Betriebsstrom-Versorgung für alle Teilgeräte (vom Steuermodul für Modell und Decoder).

 

4.  Auslagerung der Stromversorgungs- und Leistungsstufen

 

von den Digitaldecodern DD zu den Steuermodulen schafft Freiflächen auf den Decoder-Leiterplatten für die Installation zusätzlicher Funktionen wie WLAN-Schnittstelle, Sound und andere Sensor- und Aktor-Funktionen. Hybrid-Decoder HyD verarbeiten nur noch Daten, wodurch sie frei programmierbar sind, ihre Zweckbestimmung nur durch die Firmware erfolgt. Die Typvielfalt der Decoder wird eingeschränkt (für jeden Schnittstellentyp ein Exemplar bedeutet entscheidende Senkung der Kosten)!

 

5.  Erhaltung der Steuerdaten im Digitalformat!

 

Das Steuerdatenpaket für die zu steuernden Objekte wird in der Zentralsteuerung zunächst digital erstellt (Bitformat) und mit dem Direktfunk zum Decoder (HCD, HyD) gesendet. Der zu übertragende Steuerdatensatz behält dabei immer die Struktur des gewählten Digitalsystems. Selbstverständlich gilt das Bitformat auch für von der Anlage kommende Datensätze.

 

6.  Wegfall der typischen Kodier- und Decodier-Verfahren!

 

Das Steuerdatenpaket der Digitalsysteme verbleibt bei der Funk-Übertragung im Bitformat. Die mit der Codierung/Decodierung des Gleissignals verbundenen Prozessschritte in der Digital-Box und im Digitaldecoder entfallen.

 

7.  Vereinfachung des Neuaufbaus und der Rekonstruktion von Modellbahnanlagen!

 

Für diejenigen, die neu anfangen, ist es von erheblichem Vorteil, ihre Anlage bei konsequenter Nutzung der WLAN-Technik mit wesentlich geringerem Verdrahtungs- und Verkabelungsaufwand zu errichten. Diese Arbeiten beziehen sich nun vorwiegend auf die Verlegung der Stromversorgungsleitungen.

 

 

Aus Gründen der Nachhaltigkeit ist die Rekonstruktion von älteren, zumeist analogen Modellbahnanlagen sinnvoll. Der Betrieb dieser Anlagen ist wegen ihrer verschlissenen analogen Steuertechnik nicht mehr möglich oder beschränkt, sie können aber mit dem WLAN-Direktfunk und den Innovativen Komponenten wieder betriebsfähig gemacht werden. Dafür muss hauptsächlich veraltete Schalttechnik (Relais, Steckverbinder) durch Hard- und Softwarelösungen ersetzt werden.

 

 

8.  Bidirektionale Übertragung der Steuer-, Betriebs- und Zustandsdaten!

 

Die WLAN-Datenübertragung erfolgt im Dialog, in beiden Richtungen. Das ist ein großer Vorteil gegenüber der bisherigen analogen und digitalen Technik, die bis auf wenigen Ausnahmen sehr einseitig erfolgte. Für Meldungen über Betriebszustände auf der Anlage (z.B. Gleisbesetzung, Weichenstellung) erfolgten über Zweitwege mit zusätzlichem materiellen Aufwand. Mit der WLAN-Technik eröffnen sich neue Möglichkeiten, wichtige Betriebs- und andere Daten nach ihrer Erzeugung oder Erfassung direkt mit Funk an die Steuerzentrale zu übermitteln.

 

 

9.  Die Anwendung innovativer Steuermodule

 

mit ihren neuen Funktionen der Stromversorgung, der Verstärkung der Betriebsströme ermöglicht die Anwendung zusätzlicher Funktionen, z.B. die Installation vieler Sensor- und Aktor-Funktionen, auch Videokameras, in mobilen und stationären Modellen und in Gleisanlagen.

 

Die Bidirektionalität des WLAN-Funks ermöglicht vielfältige Meldefunktionen, die bei dem Betrieb der Modelbahn entstehen und bei der Nutzung von Computer-Programmen sehr nützlich sind. Mit Sensoren werden wichtige Betriebsfunktionen gemessen (Besetztmelder, Weichenstellung u. v. a.) Das kann mit kontaktlosen Bauelementen (magnetisch, optisch) erfolgen

 

10. Erleichterung des Modellbahnbetriebes durch Verlagerung vieler Funktionen in die Software.

 

So wie von der Zentrale an die zu steuernden Objekte gesendete Steuerbefehle deren Funktionen auslösen, so ist es für die die Steuerung wichtig zu wissen, ob die Funktion auch ausgeführt wurde. Bei der traditionellen analogen und digitalen Steuerungen erfolgte das vorwiegend durch die Beobachtung der Bediener. Sie lösten den nächsten Programmschritt aus. Die Nutzung digitaler Steuerungen verlangt immer die Bereitstellung digitaler Informationen, um nächste Funktionen auszulösen. Dadurch werden Bediener von routinehaften Handlungen entlastet.

 

11. Vergleichbarkeit mit der Steuerung von Flug-, Schiffs- und Straßenfahrzeug-Modellen!

 

Modellbahner haben angesichts ihres Verdrahtungsaufwandes oft davon geträumt, ihre Modelle mit Funk steuern zu können. So wie es bei Flug- und Schiffsmodellen bereits in den Jahrzehnten nach 1950 möglich war, damals noch mit Elektronenröhren. Mit WLAN-Direktfunk ist das nun in viel höherer Qualität auch bei der Modelleisenbahn möglich, und das auch bidirektional.

 

12. Verbesserung des Betriebsablaufes und der Betriebsüberwachung

 

Der Betriebsablauf der Modellbahn ist, wie beim Original von Einzelfunktionen abhängig, allerdings nicht so konsequent. Einige Informationen aber sind schon immer von Bedeutung, weil deren Kenntnis für einen Anlagenbediener bei der Gestaltung des Betriebsablaufes wichtig ist oder die Betriebssicherheit erhöhen. Anstelle vieler möglicher Meldungen soll hier nur an die Weichenstellung mit sicher anliegender Zunge und die Besetzung der Gleise durch Fahrzeuge erinnert werden. Die Installation weiterer Sensoren kann weitere wichtige Informationen für bestimmte Betriebssituationen liefern.

 

13. Verringerung des finanziellen und materiellen Aufwandes.

 

Der Wegfall von zentraler/dezentraler Hardware im Vergleich zu den Digitalsystemen ist bemerkenswert, weil viele Funktionen in die Software der Steuerzentrale oder in der Decoder verlagert werden. Entsprechend dem gewünschten Ausbauzustand der Modellbahn-Anlage und des Umfangs des Steuersystems wird der Aufwand bestimmt.

 

14. Internet-Fähigkeit ermöglicht schnelles Up-Date/Up-Grade,

 

Selbstverständlich muss die Modellbahn-Software der Zentralsteuerung und der Hybrid-Decoder Up-Date/Up-Grade fähig sein.

 

15. Kamera- und Video-Funktionen in den Mobil- und Stationär-Modellen.

 

Die hohe Übertragungsgeschwindigkeit des WLAN erlaubt den Einbau von Foto- und Video-Kameras und die Übertragung von Live-Videos aus fahrenden Modellen. Auch die Beobachtung des Zugverkehrs von festem Standort kann interessant sein.