Aktuell Februar 2020
Überlegungen zur Zukunft des Modellbahnwesens II
Januar 2020, ergänzte und überarbeitete Fassung von Dezember 2019,
veröffentlicht in „BDEF Report 4/2019“
Die Situation
Gegenwärtig hat es den Anschein, als befänden sich die digitalen Modellbahn-Steuersysteme wegen kürzlich eingeführter Innovationen in einer günstigen Entwicklungsphase.
Aber angesichts des Interessenwandels der Gesellschaft durch die Wirkungen demografischer und soziologischer Umbrüche sowie konkurrierender technischer Innovationen droht dem Modellbahnwesen aus meiner Sicht das Verschwinden in der Bedeutungslosigkeit!
Diese Tendenzen sind nur zu überwinden durch
- wesentlich bedeutendere Vereinfachungen des materiellen Bedarfs für Modllbahn-Steuerungen,
- 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.
Die Lösung
In Anlehnung an die Durchdringung aller Lebensbereiche mit der WLAN-Funktechnik kann die Lösung nur die Einführung eines ganzheitlichen drahtlosen Funk-Netzwerkes sein, ein WLAN, das die Steuerung aller mobilen (Fahrzeuge) und stationären (Zubehör wie Weichen, Signale usw.) Modellbahnobjekte mit steuerbaren Funktionen einschließlich der Messung und Überwachung ihrer Betriebszustande 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 umfassende Digitalisierung dezentraler Modellbahnobjekte. Sie bleiben angebunden an das Steuerleitungsnetzwerk der Modellbahnanlage. Gebraucht wird aber eine Systemlösung mit direktem Zugriff auf jedes einzelne Modellbahnobjekt mittels Funk, ein „Drahtloses Direkt-Steuersystem“.
Die Koordination des Zusammenwirkens aller Einzelobjekte übernimmt die Zentralsteuerung mit einem Modellbahn-Betriebsprogramm, gleichgültig ob automatisch nach Programm oder Bediener geführt.
Die Konstruktion
Gegenwärtig existieren alle technischen Voraussetzungen, um daraus folgende Anforderungen zu realisieren. Diese Lösung besteht aus zwei, die Hardware betreffenden Konstruktionsregeln, aus denen sich logisch alle daraus folgenden technischen hard- und softwaremäßigen Lösungen ergeben:
1. Alle zukünftig produzierten Modellbahnobjekte erhalten eine Decoder-Schnittstelle!
Das heißt, alle funktionsfähigen und steuerbaren mobilen und stationären Modelle (allg. Funktionsmodelle) werden mit angepassten Steuermodulen (Decodern) betrieben und bilden mit ihnen eine konstruktive Baueinheit!
2. Alle Mehr-System-Decoder erhalten eine WLAN-Schnittstelle!
Das heißt, alle Decoder werden wahlfrei mit einem Digitalsystem oder mit WLAN-Funk betrieben. Diese „Zwei-System-Decoder“
erhalten hier die Bezeichnung „Hybrid-Decoder“. Sie können für alle Steuertechniken eingesetzt werden,
von analog- bis funkgesteuert.
Sie sichern sowohl die Nachhaltigkeit (Bestandserhalt solange wie sinnvoll) wie auch die Errichtung und Rekonstruktion von Modellbahnen mit der effektiven neuen Funk-Steuertechnik.
Hybrid-Decoder sind die Basis für ein Universal-Modellbahnsteuersystem, dessen Verwaltung mit entsprechend ausgestatteter
Computer-Software erfolgt.
Die Technik
Auf obiger Festlegung basierend bedeutet das für die Modellbahnsteuerung, dass die konstruktive Baueinheit „Funktionsmodell & Steuermodul (Decoder)“ eine WLAN-Schnittstelle besitzt. Mit dem bereits in der Zentralsteuerung vorhandenen WLAN-Funk entsteht so das Drahtlos-Steuersystem, mit dem jedes Funktionsmodell über Funk gesteuert wird.
Die heute gebräuchlichen Mehr-System-Decoder können mit ihrer durch Mikroprozessoren bestimmten Leistungsfähigkeit nicht nur die Steuersignale mehrerer Digitalsysteme verarbeiten, sondern nach der Ergänzung einer WLAN-Schnittstelle (- ein etwa erbsengroßer Schaltkreis -) auch deren Betrieb übernehmen. So werden sie mit den zwei Systemarten (-digital & drahtlos-) zu Hybrid-Decodern.
Hybrid-Decoder ermöglichen
- den nachhaltigen Betrieb von Modellbahnanlagen mit digitalen Modellbahn-Steuersystemen,
- den Mischbetrieb zweier ausgewählter Hybrid-Steuersysteme (-digital & drahtlos-) und
- die Errichtung von modernen Modellbahnanlagen mit reinem WLAN-Betrieb.
Letztere Art der Modellbahn-Steuerung erfüllt mit allen ihren technischen Eigenschaften (siehe Kasten) bei konsequenter Anwendung die anfangs angeführten Forderungen.
Mit dem Drahtlosen Direkt-Steuersystem ergibt sich die einzigartige Möglichkeit der Schaffung eines ganzheitlichen, mit allen bisherigen Steuersystemen kompatiblen und universell einsetzbaren Modellbahn-Steuersystems.
Weitere Argemente
Mit dem oben beschriebenen Hybrid-Decoder lässt sich ein universales, drahtloses Modellbahn-Steuersystem entwickeln. Unter der Voraussetzung, dass alle steuerbaren mobilen und stationären Funktionsmodelle, wie Fahrzeuge und Zubehör, mit Hybrid-Decodern ausgestattet werden.
Die unten folgenden Grafiken zeigen die Struktur und die Hauptelemente des neuen Systems, das alle Merkmale eines der heutigen technischen Entwicklung angepassten Steuersystems zeigt. Gleichzeitig erfüllt es die Forderungen nach Nachhaltigkeit, um den vorhandenen Bestand an Modellbahntechnik zu erhalten.
- 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 und verwaltet.
- Die für die Zentralsteuerung verwendete Software muss weitestgehend auf jeder Hardware-Kombination der handelsüblichen Computertechnik betriebsfähig sein.
- Das in der Zentralsteuerung erzeugte und mit Funk übertragene Steuer-Datenpaket ist für alle(!) Systeme gleich! Bei Nutzung eines Digitalsystems wird es in das Gleissignal konvertiert und mit ihm übertragen.
- Die Steuer-Software muss mindestens nach zwei Betriebsmodi arbeiten:
1. Lokführerbetrieb
(Bediener folgt mit mobilem Steuergerät (Smartphone) seinem Fahrzeug und stellt den Fahrweg selbst.)
2.Fahrdienstleiterbetrieb
(Bedienung eines umfassenden Zugbetriebes mit einem integrierten Gleisbild-Stellwerk.)
- Die gemeinsame Anwendung beider Betriebsarten muss möglich sein!
Die folgenden Bilder 1 und 2 dienen der Veranschaulichung des vorstehenden Textes.
Bild 3 zeigt den Datenfluss im Inneren der Decoder für Mobilobjekte. Es gibt, abgesehen von den anders gearteten Steuerfunktionen,
keinen prinzipiellen Unterschied bei Decodern der Stationärobjekte.
.
Typische Eigenschaften des Modellbahn- Direkt-Steuersystems
1. Wegfall des Steuerleitungsnetzwerks bzw. Reduzierung auf reine Stromversorgungsfunktionen!
2. Physische Verknüpfung von Modell und Steuermodul zu konstruktiven Baueinheiten.
3. Echtzeitbetrieb besitzt hohe Störsicherheit und ermöglicht schnelles Ein-/Auslesen von Daten
4. Bidirektionale Übertragung der Steuer-, Betriebs- und Zustandsdaten!
5. Erhaltung der Steuerdaten im Digitalformat!
6. Wegfall der digitalsystemtypischen Kodier- und Decodier-Verfahren!
7. Vergleichbarkeit mit der Steuerung von Flug-, Schiffs- und Straßenfahrzeug-Modellen!
8. Vereinfachung des Neuaufbaus und der Rekonstruktion von Modellbahnanlagen!
9. Installation vieler Sensor- und Aktor-Funktionen in Modellen und Gleisanlagen.
10. Erleichterung des Modellbahnbetriebes durch Verlagerung vieler Funktionen in die Software.
11. Verbesserung des Betriebsablaufes und der Betriebsüberwachung
12. Verringerung des finanziellen und materiellen Aufwandes
13. Nebeneinanderbestehen der Digitalsysteme mit dem Drahtlos-System.
14. Internet-Fähigkeit ermöglicht schnelles Up-Date/-Grade,
15. Kamera- und Video-Funktionen (Live) in den Mobil- und Stationär-Modellen.
Erläuerungen
1. Wegfall des Steuerleitungsnetzwerks bzw. Reduzierung auf reine Stromversorgungsfunktionen!
Die Funkverbindung zwischen Zentralsteuerung und dem gesteuerten Objekt (allg. Funktionsmodelle) macht die aufwendige Installation vieler Steuergeräte und damit verbundener Leitungen überflüssig. Der Bedarf an Leitungen reduziert sich auf Stromversorgungsleitungen der Modellobjekte.
2. Physische Verknüpfung von Funktionsmodell und Steuermodul (Decoder) zu Baueinheiten.
Die direkte Verknüpfung der Funktionsmodelle mit dem Decoder zu einer Konstruktions- bzw. Baueinheit ermöglicht je nach der verwendeten Schnittstelle den Wegfall aller zwischen geschalteten Steuer- und Stromversorgungsleitungen (z. B. Plux 22) oder benutzt vorgefertigte Kabel ( z. B. NEM 652).
Zur Beachtung: Die Bildung einer Baueinheit bedingt auch die Einspeisung des Betriebsstromes an nur einem Teilgerät (Modell oder Decoder).
3. Echtzeitbetrieb besitzt hohe Störsicherheit und ermöglicht schnelles Ein-/Auslesen von Daten.
Die hohe Daten-Übertragungsgeschwindigkeit des WLAN ermöglicht die Übertragung der Steuerdaten-Pakete in extrem kurzer Zeit (mehrtausendfach 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.
4. 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. Meldungen über Betriebszustände auf der Anlage (z.B. Gleisbesetzung, Weichenstellung) erfolgen/erfolgten über Zweitwege. Mit der WLAN-Technik eröffnen sich neue Möglichkeiten, wichtige Betriebs- und andere Daten nach ihrer Erzeugung oder Erfassung mit dem Hybrid-Decoder an die Steuerzentrale zu übermitteln.
5. Erhaltung der Steuerdaten im Digitalformat!
Das Steuerdatenpaket für die zu steuernden Objekte wird in der Zentralsteuerung zunächst digital erstellt (Bitformat) und direkt als WLAN-Funk-Datenpaket übertagen. Ein Digitalsystem muss das Paket in den zugehörenden Code umsetzen und diesen mit dem Gleissignal übertragen. Im Decoder wird es decodiert und wieder in das Bitformat zurückgewandelt.
Die beschriebenen Prozessschritte entfallen bei der WLAN-Technik. Denn das Funk-Datenpaket wird im Decoder direkt verwendet, was Erleichterungen für die Steuerprogramme bedeutet. Auch bestimmte Hardware-Komponenten sind bei einem reinen Funk-Decoder nicht erforderlich.
Das Digitalsystem-Datenformat ist also nur für den nachhaltigen Betrieb mit einem Gleissignal von Bedeutung.
Selbstverständlich gilt das Bitformat auch für von Funktionsmodellen gesendete Informationen und Messwerte.
6. Wegfall der digitalsystemtypischen Kodier- und Decodier-Verfahren!
Wie unter Pkt. 5 beschrieben, wird das Steuerdatenpaket bei Digitalsystemen aus dem Bitformat in den Gleissignal-Code umgesetzt und im adressierten Decoder wieder ins Bitformat zurückgesetzt. Aus technischen Gründen entsteht ein langsames Gleissignal (10 kBps). Bei Anwendung des Funks (>100 MBps) werden diese Umcodierungen nicht gebraucht.
7. 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 ersten Jahrzehnten nach 1945 möglich war, damals noch mit Elektronenröhren. Mit WLAN ist das nun in viel höherer Qualität auch bei der Modelleisenbahn möglich.
8. 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 Hardware-Aufwand zu errichten. Diese Ausstattungsvariante benötigt nur noch Funk-Decoder, Hybrid-Decoder müssen nicht eingesetzt werden!. Der Verdrahtungsaufwand erstreckt sich nun vorwiegend auf die Verlegung der Stromversorgungsleitungen.
Aber auch die Rekonstruktion von älteren Modellbahnanlagen, deren Betrieb wegen ihrer verschlissenen analogen Steuertechnik nicht mehr möglich oder beschränkt ist, können mit der WLAN-Technik einfacher wieder betriebsfähig gemacht werden. Oft kann sogar die Stromversorgung der Gleise genutzt werden während die veralteten Steuerschaltungen (Relais) ersetzt werden müssen.
9. Installation vieler Sensor- und Aktor-Funktionen in Modellen und Gleisanlagen.
Die Bidirektionalität der WLAN-Technik ermöglicht vielfältige Meldefunktionen, die bei dem Betrieb der Modellbahn 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 Funktionsmodelle gesendete Steuerbefehle deren Funktionen auslösen, so ist es für die Steuerung wichtig zu wissen, ob die Funktion auch ausgeführt wurde.
Bei traditionellen analogen und digitalen Steuerungen erfolgte das vorwiegend durch die Beobachtung der Bediener. Sie lösten den nächsten Programmschritt aus. Die Erfassung von Betriebszuständen war allgemein wesentlich komplizierter wegen der nicht gerade einfachen Schaltungstechniken. Oft hörte das bei der Meldung der Weichenstellung auf.
Die Nutzung digitaler Steuerungen verlangt immer die Bereitstellung digitaler Informationen, um diese anzuzeigen und nächste Funktionen auszulösen. Dadurch werden Bediener von routinehaften Handlungen entlastet.
11. 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 erhöht wird. 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 liefern. So lässt mit entsprechenden Daten auch die Zugverfolgung realisieren (Standortanzeige eines Zuges im Betrieb oder Stillstand).
12. Verringerung des finanziellen und materiellen Aufwandes.
Der Wegfall von nicht erforderlicher zentraler/dezentraler Hardware aus dem Bestand der Digitalsysteme ist bemerkenswert, weil viele Funktionen in die Software der Steuerzentrale oder in die Decoder verlagert werden. Entsprechend dem gewünschten Ausbauzustand der Modellbahn-Anlage wird der Aufwand bestimmt. Die Verwendung der technisch hochwertigen Decoder auch bei Stationärmodellen erhöht deren Anzahl und senkt Produktionskosten.
13. Nebeneinanderbestehen der Digitalsysteme mit dem Drahtlos-System.
Wie oben schon erläutert, erreicht man mit dem Hybrid-Decoder und passender Software in der Zentralsteuerung mehrere Betriebsarten, die der Nachhaltigkeit dienen. Nachhaltigkeit heißt, Vorhandenes solange nutzen, wie es Sinn macht.
Also auf reinen Digitalsystem-Anlagen fahren auch Fahrzeuge mit Hybrid-Decoder. Im nächsten Schritt wird die Zentralsteuerung durch Software-Upgrade auf den Parallelbetrieb von Digitalsystem und drahtloser WLAN-Direktsteuerung umgestellt. Nun können alle vorhandenen Modelle mit Hybrid-Decoder funkgesteuert und neben den mit Digitalsystem gesteuerten Objekten betrieben werden.
Umgekehrt fahren alle Fahrzeuge mit Hybrid-Decoder auf allen nur mit dem Funksystem ausgestatten Anlagen, obwohl sie ursprünglich auf Digitalsystem-Anlagen zu Hause waren.
14. Internet-Fähigkeit ermöglicht schnelles Up-Date/-Grade,
Selbstverständlich muss die Modellbahn-Software der Zentralsteuerung und der Hybrid-Decoder Up-Date/Grade fähig sein.
15. Kamera- und Video-Funktionen in den Mobil- und Stationär-Modellen.
Die hohe Übertragungsgeschwindigkeit des WLAN erlaubt den Einbau und die Übertragung von Live-Videos aus fahrenden Modellen. Auch die Beobachtung des Zugverkehrs von festem Standort kann interessant sein.
Aktuell März 2019
Claus Dahl
- Das Drahtlos-Modellbahn-Steuersystem -
Das WLAN-Funk gestützte digitale Modellbahn-Steuersystem
Kurzfassung
Die Themen; Die Notwendigkeit der Modernisierung der Modellbahn-Steuerung!
Die Realisierung mit WLAN-Funk!
Die Konsequenzen erfordern konstruktive Überarbeitung von Hard- und Software!
Die Modernisierung aller System-Komponenten!
Die Nachhaltigkeit verbindet Alt mit Neu!
Der Nutzen sichert die Zukunft des Modellbahnwesens!
Die Notwendigkeit
Angesichts des Interessenwandels der Gesellschaft durch die Wirkungen demografischer und soziologischer Veränderungen und Umbrüche sowie konkurrierender technischer Innovationen droht dem Modellbahnwesen aus meiner Sicht das Verschwinden in der Bedeutungslosigkeit!
Diese Tendenzen sind nur zu überwinden durch
- bedeutende Vereinfachungen des materiellen Bedarfs,
- Senkung des Arbeits- und Zeit-Aufwandes für die Installation von Steuersystem-Komponenten
- und Erleichterungen der Bedienung des Steuersystems.
Um die Zukunft des Modellbahnwesens zu sichern, müssen technische Innovationen der Modellbahn-Steuerung neue Anreize schaffen. Die Lösung kann nur die Einführung eines ganzheitlichen drahtlosen Funk-Netzwerkes sein, also ein WLAN, das alle mobilen und stationären Objekte der Modellbahn umfasst.
Die inzwischen von der Modellbahn-Industrie eingeführte WLAN-Kommunikation im Bereich des zentralen Steuerkomplexes reicht als Modernisierung des Steuersystems nicht aus. Sie ist ehestens ein Anfang, der einige Voraussetzungen schafft, technisch gesehen aber weit unter seinen Möglichkeiten bleibt. Die WLAN-Verbindung zwischen Steuergerät (PC, Smartphone) und Zentralgerät,auch Box genanant ist vergleichbar mit einem Schnurlos-Telefon-System, verbessert also ohne Kabel nur die Handhabung. Das Zentralgerät (-zu betrachten wie eine Schnurlos-Basisstation-) verbindet sich über das Steuerleitungsnetzwerk (- das Festnetz -) mit den Modellen.
Die direkt geführte Funk-Kommunikation hingegen würde wie beim Mobilfunk-Telefon das Steuerleitungsnetzwerk und gleichzeitig auch die mit technischen Schwächen behafteten digitalen Kodierungstechniken überflüssig machen, da sie der Direkt-Funk nicht benötigt. Bei den Hybrid-Decodern aber bleiben beide Techniken erhalten.
Die Realisierung
Der verbreiteten Nutzung der WLAN-Technik in verschiedenen Technik-Bereichen und im Alltag muss jetzt zwangsläufig und in logischer Konsequenz die direkte drahtlose Übertragung digitaler Steuer-Daten zwecks Modernisierung der Modellbahn-Steuerung mittels WLAN folgen!
Mit dem Wegfall des bisher bei Analog- und Digitalsteuerungen üblichen komplexen und aufwendigen Steuerleitungsnetzwerks ergibt sich mit der Einführung der umfänglichen und direkten WLAN-Kommunikation ein entscheidender Vorteil. Denn dieses Netzwerk ist von Anbeginn des Modellbahnwesens für viele Anwender und Interessenten eine große Hürde gewesen. Mit seinem Ersatz durch das Funk-Netzwerk entfällt ein Fachkenntnisse erfordernder, erheblicher Arbeits- und Zeitaufwand für Anwender.
Hierzu ist es erforderlich, mindestens alle für den Modellbahnbetrieb erforderlichen Basiskomponenten des Steuersystems mit WLAN-Schnittstellen auszustatten. Das betrifft sowohl den Komplex der Zentralsteuerung wie auch die Steuermodule aller dezentral über die Modellbahnanlage verteilten mobilen und stationären Modelle. Erst dann wird die direkte drahtlose Steuerung letzterer möglich.
Die Einführung des Funk-Netzwerkes schafft dabei die ideale Modellbahn-Steuerung. Sie wird damit vergleichbar mit der Steuerung von Flug-, Schiffs- und Straßenfahrzeug-Modellen.
Mit der Realisierung des beschriebenen Drahtlos-Steuersystems wird die Struktur und die Gestaltung der Modellbahn-Steuerung allein durch den Wegfall an Leitungsverbindungen entscheidend vereinfacht (siehe Bild unten)! Die dargestellten Antennen dienen der Veranschaulichung der Funkverbindung, sind aber wegen der hohen Sendefrequenzen verschwindend klein.
Die Konsequenzen
Die Konsequenz aus diesen Überlegungen ergibt Forderungen nach Überarbeitung der Modellbahn-Steuersysteme mit modernen technischen und systematischen Lösungen:
Die Verwendung moderner technischer Mittel bei der Überarbeitung der Konstruktion der Komponenten (Elemente und Baugruppen) muss zum Standard werden.
Zur Vermeidung von Handhabungsmängeln (z. B. Installationsarbeiten unter der Anlage) sind sowohl bei den Verbindungselementen wie bei den Baugruppen eingeführte Standards der Elektronik (z. B. einheitliche Steckverbindungen u.a.) den Gegebenheiten entsprechend anzupassen.
Neukonstruktionen von speziellen Bauelementen/Baugruppen sind bei Vorhandensein von Standardelementen zu vermeiden.
Logisch verknüpfte oder voneinander abhängige Steuer- und Messfunktionen sind in sinnvoller Weise hard- und softwareseitig zusammenzufassen.
Die Modernisierung
Die vorstehenden Betrachtungen zur Entwicklung des Drahtlos-Modellbahn- Steuersystems verlangen die konsequente und in Teilen radikale Überarbeitung der Hardware-Komponenten. Wichtige technische und konstruktive Elemente des digitalen Modellbahn-Steuersystems, insbesondere der Schnittstellen zwischen Modell und Steuermodul, sind dem technischen Standard anzupassen (- stecken statt schrauben/klemmen -).
Das Ziel muss es sein, die Steuerung von Modellbahnen aller Nenngrößen bei der Einführung der WLAN-Technik in allen technischen Bereichen zu modernisieren.
Steuermodule: Das verlangt insbesondere die Überarbeitung und An- oder Einpassung der Steuermodule in ihre Modelle. Die bereits eingeführten hochintegrierten Steuermodule (Decoder) in Mobilmodellen (Fahrzeuge) sind prinzipiell auch bei allen Stationärmodellen (Weichen, Signale und Gleisanlagen usw.) anzuwenden. Die immer noch vorhandene Trennung von Modell-Industrie und Elektro-/Elektronik-Industrie ist nicht mehr zeitgemäß. Beide müssen gemeinsam einfache praktikable Lösungen erarbeiten.
Beispielgebend dafür ist die Integration der gegenwärtig verfügbaren Decoder in Fahrzeugmodellen. Die Übertragung dieses Prinzips auf die Steuermodule der Stationärmodelle ermöglicht die Mehrfachverwendung dieser Hochtechnik (z.B. modifizierter Lokdecoder steuert Weichenantrieb). Das bedeutet eine Erweiterung des Einsatzbereiches dieser Steuermodule.
Dabei sollten entweder Kompakt-Baugruppen (-Steuermodul ist Bestandteil des Modells-) oder Adapterlösungen (Rucksack-, Huckepack-Techniken) entwickelt werden.
Zwecks Schaffung automatisierter Steuerungen müssen moderne Steuermodule auch die Verwendung von Sensoren einschließen, ihre Steuersignale verarbeiten und zur Zentrale senden!
Steuerzentralen: Entsprechend der heutzutage vorhandenen Durchdringung mit Kommunikations- und PC-Techniken in den Kreisen der Modellbahner können die Zentralsteuerungen durch diese vollständig ersetzt werden. Die Software muss gegebenenfalls in geeigneter Weise mit Modellbahn-Betriebsprogrammen ergänzt werden. Da sich alle Steuer- und Mess-Funktionen in den Steuermodulen konzentrieren, sind spezielle Hardware-Komponenten (Zentraleinheiten) nicht mehr erforderlich.
Stromversorgung: Das gegenwärtig noch genutzte Steuerleitungsnetzwerk inklusive Stromversorgung reduziert sich nach der Einführung des Drahtlos-Steuersystems auf das Stromversorgungsnetz. Unabhängig von der Art der gewählten Betriebsstromart bleiben alle durch das Gleissystem bedingten Polaritäts-Probleme erhalten. Die Betriebsstromart des Drahtlos-Systems sollte kompatibel zur Stromart der Digitalsysteme sein, was im Hinblick auf das folgende Thema wichtig ist..
Die Nachhaltigkeit
Trotz aller beschriebenen Vorteile würde die spontane und vollumfängliche Einführung des Drahtlos-Steuersystems erheblichen Widerspruch auslösen, Da die seit den 80er-Jahren eingeführten digitalen Steuersysteme im vergangenen Jahrzehnt durch den Einsatz leistungsfähiger mikroelektronischer Elemente deutlich verbessert worden sind, wurde ihre Verbreitung zunehmend begünstigt. Um diese Technologien weiterhin nutzen zu können, müssen die bestehenden digitalen Steuersysteme durch einfache und vor allem nachhaltige Lösungen ergänzt werden, denn wer investiert hat, will nicht wegwerfen.
Aber das muss er auch nicht! Denn die Systeme lassen sich verknüpfen!
Hybrid-System-Technik: Am Beispiel der Mehr-System-Decoder ist zu erkennen, wie groß die Leistungsfähigkeit der Mikroelektronik ist. Nach dem hardwareseitigen Einbau von WLAN-Schnittstellen in diese Decoder entstehen Hybrid-Decoder (Hybrid-Steuermodule). Diese ermöglichen durch Erweiterung der in Steuermodulen und Steuerzentralen implementierten Software zwei Systeme mit unterschiedlichen Kommunikationstechniken gemeinsam(!) auf einer Gleisanlage zu betreiben (z. B. DCC- & Drahtlos-System).
Voraussetzung dafür ist der Einbau eines einzigen, als WLAN-Schnittstelle arbeitenden Schaltkreises in die aktuellen Decoder. Entweder werden diese Schaltkreise noch auf den Decoder-Platinen integriert oder man schafft eine flexible Adapterlösung. Letztere wäre dann günstig, wenn Metallgehäuse der Modelle den Funk behindern würden. Mit einem kurzen Leitungsbündel wäre eine geeignete Empfangs-/Sendeposition im Modell auffindbar.
Die so durch Kombination der Systeme entstandenen Hybrid-Steuermodule (z, B. als Hybrid-Lokdecoder, als Hybrid-Weichendecoder) können als Mehr-System-Decoder in jedem der implementierten Systeme betrieben werden. Das Drahtlos-System ist in allen Digitalsystemen einsetzbar und deshalb universal. Anderseits ist mit den Hybrid-Steuermodulen der Aufbau reiner Drahtlos-Steuersysteme möglich.
Besitzt das Betriebsprogramm die Variabilität, zwischen zwei Steuersystemen zu wechseln und deren Komponenten zu steuern, dann können auf einem Gleis Fahrzeuge mit unterschiedlichem Steuersystem betrieben werden. Möglich ist immer die Kombination eines Digitalsystems mit dem Drahtlos-System.
Für Anwender der Digitalsysteme ist der Betrieb der Hybrid-Steuermodule eine Frage der Nachhaltigkeit. Sie haben die Wahl, bei ihrem Digitalsystem zu bleiben oder später zum Drahtlos-System zu wechseln. Allerdings kann, wie vorstehend erklärt, entsprechend dem Modell-Sortiment zwischenzeitlich der Hybridbetrieb freizügig mit zwei Steuersystemen gestaltet werden.
Anlagen-Technik: Beim Neuaufbau oder Rekonstruktion von Modellbahnanlagen ist der Einsatz des reinen Drahtlos-Systems mit eigener Stromversorgung der Steuermodule zu empfehlen. Die Rekonstruktion von bestehenden älteren Modellbahnanlagen mit dem Drahtlos-System ist deswegen vorteilhaft, weil das zumeist verschlissene Steuerleitungsnetzwerk ersetzt werden muss. Es reduziert sich auf die Stromversorgung der Gleisanlage.
Stromversorgung: Die Hybrid-Steuermodule werden wie die Digitaldecoder aus dem Digitalsystem mit Energie versorgt. Reine Drahtlos-Steuermodule benötigen hingegen eine Stromversorgung, die kompatibel ist zum Betrieb mit Digitalsystemen. Das ist sinnvoll für den nachhaltigen Betrieb der Hybrid-Steuermodule.
Software: Für den wahlfreien Betrieb der Hybrid-Steuermodule ist die entsprechende Überarbeitung der Software notwendig, die die Steuerung aller(!) Systeme automatisch erkennt und ihre Steuerung übernimmt.
Abschließend lässt sich feststellen, dass das beschriebene Verfahren der Hybrid-Systemtechnik zusammen mit allen eingeführten Modellbahn-Steuersystemen für die Industrie unter Beachtung aller Einflüsse der Anlass sein könnte, sukzessive mit der Modernisierung der Modellbahn-Steuerung mit dem Drahtlos-Steuersystem die Zukunft des Modellbahnwesens zu sichern.
Der Nutzen
Die folgend angeführten Schwerpunkte beschreiben die nützlichen Eigenschaften des Drahtlos-Modellbahn-Steuersystems. Bei ihrer Anwendung ergeben sich völlig neue Techniken der Modellbahn-Steuerung, die die eingangs angeführten Forderungen der Weiterentwicklung des Modellbahnwesens erfüllen können.
Ergänzend zu der Liste kann noch auf die Übertragung von Live-Videos verwiesen werden, die aber auf einem eigenen WLAN-Übertragungskanal erfolgen sollte.
Liste der wichtigsten und nützlichen Eigenschaften des Drahtlos-Modellbahn-Steuersystems
Im Vergleich mit den Digitalsystemen
1. Wegfall des Steuerleitungsnetzwerks!
2. Echtzeitbetrieb
3. Bidirektionale Übertragung der Steuer-, Betriebs- und Zustandsdaten!
4. Erhaltung der Steuerdaten im Digitalformat!
5. Wegfall der systemtypischen Kodier- und Decodier-Verfahren!
6. Vergleichbarkeit mit der Steuerung von Flug-, Schiffs- und Straßenfahrzeug-Modellen!
7. Vereinfachung des Neuaufbaus und der Rekonstruktion von Modellbahnanlagen!
8. Erleichterung des Modellbahnbetriebes durch Verlagerung vieler Funktionen in die Software.
9. Verbesserung des Betriebsablaufes und der Betriebsüberwachung
10. Verringerung des finanziellen und materiellen Aufwandes
11. Nebeneinander Bestehen der Digitalsysteme mit dem Drahtlos-System.
12. Wegfall von zentraler Hardware wegen Verlagerung in die Steuermodule.
Bild 6: Basis -Strukturelemente des Drahtlos-Steuersystems
Aktuell Mai 2018
WLAN Ist die Zukunft des Modellbahnwesens
Dieser Text beschreibt die chronologische Entwicklung der Modellbahn-Steuerung mit dem Ziel, die Einführung eines Modellbahn-Steuersystems mit drahtlosem Netzwerk zu begründen. Dieses System soll die Steuerung von Modellbahnen aller Nenngrößen unter Nutzung der WLAN-Technik und zukunftsicher
Liste der wichtigsten und nützlichen Eigenschaften des Drahtlos-Modellbahn-Steuersystems
Im Vergleich mit den Digitalsystemen
1. Wegfall des Steuerleitungsnetzwerks!
2. Echtzeitbetrieb
3. Bidirektionale Übertragung der Steuer-, Betriebs- und Zustandsdaten!
4. Erhaltung der Steuerdaten im Digitalformat!
5. Wegfall der systemtypischen Kodier- und Decodier-Verfahren!
6. Vergleichbarkeit mit der Steuerung von Flug-, Schiffs- und Straßenfahrzeug-Modellen!
7. Vereinfachung des Neuaufbaus und der Rekonstruktion von Modellbahnanlagen!
8. Erleichterung des Modellbahnbetriebes durch Verlagerung vieler Funktionen in die Software.
9. Verbesserung des Betriebsablaufes und der Betriebsüberwachung
10. Verringerung des finanziellen und materiellen Aufwandes
11. Nebeneinander Bestehen der Digitalsysteme mit dem Drahtlos-System.
12. Wegfall von zentraler Hardware wegen Verlagerung in die Steuermodule.
en Konstruktionsprinzipien modernisieren.
Das verlangt unbedingt eine radikale Überarbeitung aller Hardware-Komponenten der Modellbahn-Steuerung unter Fortfall technisch überholter, nicht benötigter Bestandteile..
Entwicklungsstufen der Modellbahnsteuerung.
Die Urform der Steuerung der Modellbahn ist die
Stufe 1: Analoge Steuersysteme mit mechanischen Hilfsmitteln
Einfache mechanische, handbetätigte Stell- und Antriebselemente (Federwerke, Hebel).
Stufe 2: Analoge Steuersysteme mit elektromechanischen/elektromagnetischen Mitteln
Drahtgebundenes Netzwerk mit elektromechanischen und elektromagnetischen Bauelementen, handbetätigt und teilautomatisiert.(Elektromotoren, Relais, Schalter, Taster, diskrete elektronische Elemente, wie Gleichrichter, Dioden, Transistoren, LED)
Parallel zur Entwicklung der Elektromechanik und der Elektronik wurden Bauelemente aus diesem Bereich zur Steuerung der Modellbahnen benutzt und mit ihnen an die Modellbahn angepasste Hardware-Komponenten und Steuerschaltungen entwickelt. In dieser Stufe gibt es unterschiedliche Schaltungsvarianten mit Automatisierung bestimmter Modellbahn-Betriebsvorgänge. Entscheidend ist die Entstehung von Steuersystemen mit den durch aufwendige Leitungssysteme verbundenen zwei Komponenten „Zentralsteuerung“ (Stellpult) und „dezentralen Modellbahnobjekten“ (mobile und stationäre Modelle) auf der Anlage.
Stufe 3: Digitale Steuersysteme mit Nutzung der Komponenten der Stufe 2
( Einsatz von hoch integrierten Schaltkreisen, wie Mikroprozessoren, Speicher-Schaltkreise und anderen digitalen Komponenten)
Basierend auf der Entwicklung der Mikroelektronik wurden digitale Steuersysteme eingeführt. Obwohl es Erleichterungen bei der Gestaltung des Steuerleitungssystems gab, sind aufwendige zusätzliche Geräte (Kodier- und Decodiertechniken) unter Nutzung von Computertechnik erforderlich geworden. Digitale Steuersysteme sind ganz oder in Teilen drahtgebunden.
Stufe 4: Mit digitalem Funk-Netzwerk gestütztes, drahtloses Steuersystem mit teils hohem Automatisierungsgrad
(Nutzung von Computer-Hardware, WLAN-Komponenten, Hardware- & Schnittstellen-Standards)
Angesichts des Interessenwandels durch die Wirkung soziologischer Veränderungen und technischer Innovationen droht dem Modellbahnwesen das Verschwinden in der Versenkung! Diese Tendenzen sind nur mit bedeutenden Vereinfachungen des materiellen Aufwandes und des Modellbahn-Betriebes zu überwinden. Deshalb müssen technische Innovationen der Modellbahn-Steuerung neue Anreize schaffen, die Zukunft des Modellbahnwesens zu sichern.
Der seit der Einführung des Smartphones (2007) verbreiteten WLAN-Technik folgt jetzt in logischer Konsequenz die drahtlose Übertragung digitaler Daten und die Modernisierung der Modellbahn-Steuerung.
Mit der drahtlosen Datenübertragung zwischen Zentralsteuerung und dezentralen Modellen aller Art müssen gleichzeitig moderne Konstruktionsprinzipien bei ihnen folgen. Insbesondere ist generell bei stationären Funktionsmodellen die Kombination mit ihren Steuermoduln zu einer Baueinheit durchzusetzen (- eine Technik, die bei einigen Produkten bereits angewendet wird -).
Diese Maßnahmen erzeugen Anreize, die Zukunft des Modellbahnwesens zu sichern.
Die bedeutesten Errungenschaften des neuen Drahtlos-Modellbahn-Steuersystems sind:
1. Es ermöglicht die Reduzierung des Leitungssystems bis auf das Stromversorgungssystem.
2. Die WLAN-Technik ist bidirektional, so dass auch Betriebsinformationen der Modellbahnanlage zur Zentralsteuerung übertragen werden und ermöglicht die Selbstanmeldung der real vorhandenen Modelle einschließlich ihrer Inbetriebnahme.
3. Alle Steuerprozesse werden in die Computer-Software verlagert und teil- oder vollautomatisiert sein.
4. Die eingeführten Datensätze der Digitalsteuerungen können übernommen werden.
5. Die Kombination der Stationärmodelle mit ihren Steuermodulen zu Kompakteinheiten beseitigt alle zusätzlichen Leitungen zwischen ihnen und erleichtert ihre Installation.
Hauptkomponenten der Gerätetechnik (Hardware) des drahtlosen Steuersystems
Das Steuersystem besteht aus zwei Hauptkomponenten, welche jeweils die Endgeräte des aktiven Kommunikationskanals bilden.
Es sind: 1. die zentralen Steuerkomponenten (Zentralsteuerung) und
2. die dezentralen Steuermodule (Bestandteil der Kompakteinheiten).
- Zentrale Steuerkomponenten sind entsprechend der jeweils gewählten System-Konfiguration spezielle Modellbahn-Steuerzentralen, Personal-Computer, Laptop, Tablet, Smartphone. Alle Geräte werden mit einem Modellbahn-Betriebssystem (Modellbahn-APP) betrieben.
- Die Aufgabe der Steuermodule ist, die Steuerbefehle umzusetzen, Modellfunktionen auszulösen und/oder Betriebszustände oder andere Informationen an die Zentralsteuerung weiterzuleiten. Alle Steuermodule besitzen eine WLAN-Schnittstelle mit einer IP-Adresse.
Der folgende, leicht korrigierte Text wurde auf dem Modellbahn-Forum des BDEF-Verbandstages in Berlin am 10.5.2018 von Claus Dahl vorgetragen.
„Das Thema des heutigen Abends ist die Zukunft des Modelleisenbahnwesens.
Gestatten Sie mir eine kurze Einleitung. Nach 70-jähriger Beschäftigung mit der Modelleisenbahn beobachte ich heute viele Anzeichen eines Niedergangs des Modellbahnwesens, unseres schönen Hobbys. Viele scheinen das noch nicht zu erkennen, mich aber beunruhigt das sehr.
Die durch den Generationswechsel bedingte Schwächung der älteren Modellbahner-Gilde hat bereits deutlich erkennbar eingesetzt. Der gesellschaftliche Wandel beschränkt intensiv den Zeitfonds der mittleren Generation und die potentiellen Nachwuchsmodellbahner haben oft wegen anderer Innovationen das Interesse verloren. Folglich lösen sich Vereine wegen Überalterung, Mitgliederschwund und oft nicht zu tragenden Kostensteigerungen auf, wertvolle Modellarbeiten verschwinden auf immer.
Ein wichtiger Grund für die Zurückhaltung ist auch die immer noch wachsende Kompliziertheit der Modellbahn-Steuerung.
Die durch die Digitalisierung hervorgerufenen technischen Innovationen bieten aber auch einen Ausweg durch ihre Anwendung in neuen technischen Lösungen, zu denen ich trotz meines Alters einen Beitrag leisten möchte. Es geht dabei um die jetzt mögliche technische Umsetzung von Grundsätzen, die auch mit meiner Mitwirkung in den NEM formuliert wurden. Die mit drahtloser Kommunikationstechnik mögliche Neuausrichtung der Modellbahn-Steuertechnik muss dem Modellbahnwesen einen neuen Schub geben.
Aber,…..
die Technik örtlicher Funk-Netzwerke, gemeint ist die WLAN-Technik, erfordert den radikalen Umbau der Modellbahn-Steuerung!
Nur dann gilt:
Die WLAN-Technik ist die Zukunft des Modellbahnwesens!
Das Modellbahn-WLAN erlaubt die Steuerung aller Modellbahnobjekte, nicht nur der zentralen PC-Technik-Komponenten. Alle Objekte heißt, dass jedes Fahrzeugmodell und jede Weiche, jedes Signal, kurz alle in oder auf der Modellbahnanlage verteilten mobilen und stationären Modell-Objekte direkt mit einem Funk-Netzwerk, eben das WLAN, quasi durch die Luft gesteuert werden können.
Der mit der Einführung dieser Technik verbundene radikale Umbau der Modellbahn-Steuerung macht endlich den Weg frei zum idealen Modellbahn-Steuersystem, weil damit erstens das gesamte Steuerleitungssystem entfällt und zweitens die inzwischen technisch überholten digitalen Steuersysteme DCC und Co inklusive ihrer Hardware-Komponenten überflüssig werden. Sehr wichtig ist drittens, dass das System bidirektional, also uneingeschränkt rückmeldefähig ist!
Das Steuerleitungssystem ist die „angeborene“, technische Behinderung der elektrischen Modellbahn-Steuerung, bedingt durch die notwendige Kommunikation zwischen Objekten der Modellbahnanlage und der Steuerzentrale, Gleisbild-Stellpult usw., sowie als Mittel ihrer Fernsteuerung (gesteuerte Energiezufuhr).
Mehrere Generationen amateuermäßig und professionell arbeitender Modellbahner haben daran gearbeitet, diesen „Geburtsfehler“ zu überwinden. Zunächst sind dabei viele analoge Steuerungstechniken entstanden, Immer unter dem Einfluss der äußeren technischen Bedingungen und der dadurch bedingten Kompromisse.
Als die technischen Voraussetzungen mit der Mikroelektronik gegeben waren, entstanden die digitalen Modellbahn-Steuersysteme. Bemerkenswert ist, dass das wegen der fehlenden Systematik zu einer Vielfalt von durchaus nicht immer akzeptierbaren Lösungen führte. Der Hauptgrund für Letzteres ist in der Nichtkompatibilität vieler Lösungen zu suchen, was weitere Komplikationen hervorrief.
Eine Zeitlang waren die technisch als Notlösungen bzw. Kompromiss zu betrachtenden Digitaltechniken im übertragenen Sinne wie „Krückstöcke als Gehhilfe“. Digital konnte man viele Funktionen besser steuern als analog, manche überhaupt erst jetzt. Nun aber gibt es ein neues „Gelenk“, die digitale WLAN-Technik mit ihrer drahtlosen Kommunikation. Wegen ihrer Leistungsfähigkeit kann man sozusagen alles machen, von der einfachen Schaltfunktion der Weiche bis zum Führerstands-Mitfahrvideo. Deshalb kann man trotz aller inzwischen eingeführten Verbesserungen der Digitalsysteme diese „Krücken“ wegwerfen!
Verknüpft mit der Computer-Technik ist die WLAN-Steuertechnik der sich jetzt eröffnende Weg zum idealen Modellbahn-Steuersystem. Es ist geeignet zur Überwindung der meisten der bestehenden Beschränkungen des vorbildgetreuen Modellbahnbetriebes.
Die Bidirektionalität der WLAN-Technik eröffnet auch neue Lösungen für dieses Steuersystem. Wichtig ist die Übertragung von Betriebs- und anderen Daten zur Zentrale. Dadurch können sich alle im Netz existierenden Modellobjekte nach dem Einschalten der Betriebsspannung automatisch im Betriebssystem anmelden, so wie es in einem PC mit den System-Komponenten abläuft. Das ist besonders vorteilhaft für den Aufbau des virtuellen Gleisbildes und die so mögliche Zugverfolgung.
Mit dem radikalen Umbau der Modellbahn-Steuerung muss die räumliche Trennung zwischen den stationären Modellbahnobjekten und ihren Steuergeräten unbedingt beseitigt werden. Ist doch oft die veraltete Verbindungstechnik mit den Leitungen zwischen ihnen ein bedeutendes Hindernis. Folglich müssen Modell und Steuergerät eine kompakte Baueinheit werden. Sie entsteht, wenn die Steuergeräte an oder in dem Modell angeordnet werden (Huckepack-/Rucksack-Technik). Passende Schnittstellen gibt es genug, von NEM 651 und PLUX bis MTC 21.
Bestens geeignet für die Gestaltung der Kompakteinheiten sind die als „Lokdecoder“ bekannten Steuergeräte der Mobilobjekte mit ihrer kleinen und kompakten Bauform. Was eine Lok steuert, steuert auch eine Weiche, ein Signal!
Natürlich müssen die Lokdecoder, die ohnehin für WLAN umkonstruiert werden müssen, für die neue Funktion auch an die jeweilige Steuerung der stationären Modelle angepasst werden. Letztlich erweitert diese vorwiegend mit der Software zu realisierende Lösung den Einsatzbereich dieser aus den Decodern entwickelten Steuergeräte. Das erschließt neue Anwendungen für diese hochentwickelten elektronischen Baugruppen. Was sich sicher auf die Losgrößen und damit auf den Preis auswirken wird.
Es ist durchaus einsehbar, dass die Modell- und Elektronik-Industrie die beschriebene Entwicklung fürchtet, nicht nur wegen neuer Investitionen, sondern auch wegen des Verlustes der zu einem hohen Niveau entwickelten digitalen Steuersysteme. Mit Sicherheit ist davon auszugehen, dass sie diese technische Entwicklung bereits erkannt hat, aber offensichtlich derzeit nichts tut. Die kürzlich eingeführte WLAN-Technik in Zentralsteuerungen ist nicht genug!
Die Dampflokomotive erreichte eine hohe Entwicklungsstufe, als sie bereits von E- und D-Loks abgelöst war. Die vorstehend beschriebene Neuausrichtung der Modellbahn-Steuerung wurde mit der vor etwa 10 Jahren erfolgten Erfindung des Smartphones und der damit verbundenen Verbreitung der WLAN-Technik ausgelöst, was zu neuen Kommunikationstechniken führte.
Zusammenfassung:
Die Vorteile der mit WLAN-Funk betriebenen Modellbahn-Steuerung sind:
- Sie wird vergleichbar mit der Steuerung von Flug-, Schiffs- und Straßenfahrzeug-Modellen!
- Die Einführung des WLAN-Funks in die Modellbahn-Steuerung vereinfacht den Neuaufbau von Modellbahnanlagen und die Rekonstruktion älterer Anlagen.
- Der WLAN-Funk erleichtert den Modellbahnbetrieb durch die Verlagerung vieler Modellbahn-Funktionen und Abhängigkeiten in das Steuerprogramm, der Software!
- Ergebnisse des WLAN-Umbaus der Modellbahn-Steuertechnik sind:
1. Wegen der direkten, drahtlosen Übertragung der Befehls- und Melde-Daten zu oder von den WLAN-gestützten Steuergeräten entfällt das komplexe Kabel- und Leitungssystem und wird reduziert bis auf das Stromverteilungsnetz mit Schutzkleinspannung! Relevant ist das besonders für die kleinen Nenngrößen mit ihrem beschränkten Raum und der großen Modellvielfalt.
2. Die digitalen Gleissignale (DCC und Co.) sind technisch überholt und überflüssig! Es entfallen außer den für WLAN modifizierten Steuergeräten (- jetzt noch als Lok- und Funktionsdecoder bezeichnet -) alle damit verbundenen zentralen und dezentralen Steuergeräte und elektronischen Schaltungskomplexe! Die Kerntechniken der Digitalsysteme, alle Funktionen und Effekte, können dagegen erhalten bleiben, was Bestandserhalt ermöglicht. Nur die Funktionen „Kodierung/Decodierung“ einschließlich ihrer Hardware werden durch die WLAN-Komponenten ersetzt.
3. Stationäre Modelle (Weichen, Signale usw.) werden mit ihren auf die Bauform der „Lokdecoder“ minimierten Steuergeräten zu Kompakteinheiten zusammengefasst durch Nutzung der Huckepack-/Rucksacktechniken und NEM-Schnittstellen! Ihre Installation und Inbetriebnahme wird entscheidend vereinfacht bis auf den Anschluss der Betriebsspannung!
4. Die Übertragung der Betriebsdaten oder anderer Informationen (Video!) werden uneingeschränkt möglich. Netz-Komponenten melden sich nach der Einschaltung automatisch im System an. Das ermöglicht z. B. den automatischen Aufbau des virtuellen Gleisbildes und die Technik der Zugverfolgung.
Wichtige Aufgaben des Radikalumbaus des Steuersystems sind:
- Die Steuergeräte aller steuerbaren mobilen und stationären Modellbahnobjekte sind mit WLAN-Schnittstelle auszurüsten und Systemsoftware ist entsprechend zu ändern oder zu ergänzen!
- Steuergeräte stationärer Modellbahnobjekte müssen nach Bauform der Lokdecoder minimiert und unter Verwendung von NEM-Schnittstellen direkt mit den Modellen verbunden werden!
- Entsprechend der Computer-Technik ist die Zahl der notwendigen Hardware-Komponenten des Systems auf einen Standard bezüglich ihrer Schnittstellen, Funktionen und Kompatibilität zu bringen.
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Erlauben Sie mir am Schluss meines Vortrages noch einige persönliche Meinungsäußerungen:
Der oben dargestellte radikale technische Umbau der Modellbahn-Steuerung ergibt sich zwangsläufig aus der technischen Entwicklung des letzten Jahrzehnts. In dem Sinne sollte die Europäische Modellbahn-Industrie (- Modellbau und Elektronik -) nicht zu lange warten, sonst kommen ihnen „Silicon-Valley“ oder „China“ zuvor.
Da zunächst umfangreiche Entwicklungsaufgaben zu erledigen sind, die wahrscheinlich die Möglichkeiten eines einzelnen Herstellers übersteigen, ist allen Beteiligten des Industriezweiges zu empfehlen, den Umbau zu einer Gemeinschaftsaufgabe zu machen. (Dieser Hinweis wurde als Ergebnis der Forum-Diskussion vom Verfasser eingefügt).
Gibt es diese Weiterentwicklung nicht, so befürchte ich den langsamen Niedergang des Modellbahnwesens wegen seiner komplizierten und komplexen Steuerungstechnik. Keiner will mehr „Strippen“ ziehen, wenn es Einfacheres gibt!
Entsprechend der von der Technischen Kommission des MOROP jahrzehntelang geübten Einflussnahme auf Industrieprodukte durch Normung (NEM) sind die Europäischen Modellbahner-Verbände und –Vereinigungen, die Medien und Communitys aufgerufen, auf diese neue technische Entwicklung hinzuarbeiten und Einfluss zu nehmen, um Fehlentwicklungen und Vielfachlösungen zu vermeiden.
Vielfachlösungen sind bei Modellbahn-Steuersystemen wegen ihres vorgegebenem Rahmens und ihrer eindeutigen Struktur nicht erforderlich und verteuern wegen der jeweils kleinen Losgrößen die Produkte. Wichtig ist eine Standardlösung für jede Produktart mit hoher Qualität, Zuverlässigkeit und leichter Bedienbarkeit.
Auch braucht es keine Vielfalt der Software, der Steuersysteme, sondern eine Art von „Modellbahn-Windows“, ein Europaweit einsetzbares, universelles Modellbahn-Betriebssystem, ein Betriebssystem 4.0. Wegen der den Europäischen Eisenbahnen innewohnenden Ähnlichkeiten ist das möglich.
Zusammen mit der WLAN-Technik bietet dieses System jetzt die einzigartige Möglichkeit, ein Dachsystem über alle eingeführten Steuersysteme zu setzen. Dann bleiben als Bestandserhalt die systemspezifischen Merkmale, Kennwerte, Formate und Befehlssätze intern in ihrem System wirksam, müssen nicht umgearbeitet werden und sind nach außen nicht erkennbar! Entscheidend dafür sind die Software-Schnittstellen.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Ich hoffe, dass ich Ihr Interesse wecken konnte. Im Anhang finden Sie einige Darstellungen, die
den Text ergänzen sollen.“
