Car-System

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 2003 haben wir beim MEC mit dem Car-System in klassischer Faller Technik begonnen. Die Fahrzeuge...

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Herzlich willkommen beim MEC-Eggenfelden-Rottal e.V.

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Dies ist noch eine Baustelle!

Im Jahr 2003 hat im Modelleisenbahnclub Eggenfelden-Rottal e.V. das Car-System Einzug gehalten.

Begonnen hat das Ganze mit der Faller Technik. Die Fahrzeuge drehten ihre Runden mit einer fest vorgegebenen Geschwindigkeit. Diese konnte man nur durch Hardwareumbau am Fahrzeug über Spannungsreduzierung am Motor, z.B. durch vorgeschaltete Dioden, verändern.
Die Fahrzeuge fuhren generell zu schnell, bremsten sehr abrupt und das Erscheinungsbild der fahrenden Fahrzeuge war für uns absolut nicht ausreichend.

Also wurden schnell Rufe nach mehr Authentizität laut.
Die Fahrzeuge sollten je Fahrzeugtyp mit angepassten, unterschiedlichen Geschwindigkeiten fahren können, langsam beschleunigen und abbremsen. Und was besonders wichtig war bei Bergfahrten sowohl auf- als auch abwärts mit der gleichen vorgegebenen Geschwindigkeit zu fahren wie in der Ebene.

Diese Defizite wurden im nächsten Schritt durch die Entwicklung eines eigenen elektronischen Fahrzeugcontrollers ganz gut beseitigt. So bekam nun jedes Fahrzeug eine selbst entwickelte und selbst gebaute Steuerungselektronik, die eingangsseitig den Reedschalter im Fahrzeug abfragt und ausgangsseitig den Motor über eine PWM ansteuert.
Damit war es möglich, eine Drehzahlregelung für den Motor zu realisieren und die Fahrzeuge fuhren damit bergauf fast genauso schnell wie bergab.
Auch das sanfte Beschleunigen nach der Stoppstelle ist damit sehr einfach umzusetzen.
Für das Abbremsen vor der Stoppstelle mussten wir dagegen in die Anlage eingreifen.
So haben wir etwa 15cm vor jeder Stoppstelle eine Bremsstelle eingefügt. Diese funktioniert ebenso wie die Stoppstelle mit Hilfe eines Magneten, den wir befestigt an einem Servo-Arm an die Fahrbahn heran drehen bzw. nach unten von der Fahrbahn wegdrehen lassen.
Überfährt das Fahrzeug diesen Bremsmagneten, so reduziert die Steuerung im Fahrzeug langsam dessen Geschwindigkeit bis auf eine minimale Kriechgeschwindigkeit. Erreicht das Fahrzeug dann den Magneten der Stoppstelle, bleibt es dort stehen, so lange bis der Magnet nach unten weggedreht wird und seinen Einfluss auf das Fahrzeug damit verliert.

Aber auch diese Technik hatte noch Schwachstellen. So war es nicht möglich, Fahrzeuge an verschiedenen Stellen der Anlage mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fahren zu lassen. Zwar konnte die Geschwindigkeit der Fahrzeuge individuell programmiert werden, allerdings muss das per Software in der Steuerungselektronik geschehen. Daher war eine Änderung während des Fahrbetriebs nicht möglich.

Diese Probleme beseitigte man nun über PC unterstützte Steuerung

Das gesamte Car-System wird dabei von einem PC mit TrainController gesteuert. Um entsprechend viele Fahrzeuge auf der komplexen Anlage ohne Beeinträchtigungen steuern zu können, ist entsprechend viel Rechenleistung notwendig.
Angeschlossen am PC ist ein HSI88 für die Rückmeldungen, eine DCC-Zentrale für die Kommunikation zu den Fahrzeugen, sowie eine Märklin-Zentrale zur Steuerung der Weichen (Servo-Decoder).

Während bei der Eisenbahn die Steuerbefehle von der Digitalzentrale oder vom PC über die Schiene in die Loks und damit an die Decoder gelangen, ist diese Technik beim Car-System nicht möglich.

Wir haben uns für einen Fahrzeug Controller mit einem RF Transceiver entschieden, der im 433 MHz Bereich arbeitet und 9600 Bit/s in der Modulationsart FSK überträgt.

Unser selbstentwickeltes RF-Interface ist an die Digitalzentrale angeschlossen und empfängt darüber die Befehle an die Fahrzeuge, die im DCC-Protokoll übertragen werden. Nach der Überprüfung des fehlerfreien Empfangs eines DCC-Telegramms packt der uController (ATMega8) im Interface das DCC-Telegramm in ein Format, welches über den Transceiver-Baustein verarbeitet und gesendet werden kann. Dabei wurde versucht, soweit wie möglich das ursprüngliche DCC-Protokoll beizubehalten. Das gesendete Datenpaket wird von jedem Fahrzeug in Reichweite empfangen und verarbeitet. Stimmt die Zieladresse des Telegramms mit der Adresse des Fahrzeugs (Lokadresse im DCC-Protokoll) überein, wird der Befehl ausgewertet. Abhängig davon ändert das Fahrzeug dann seine Geschwindigkeit, schaltet das Bremslicht ein oder aus, setzt einen Blinker usw.. Lediglich das Lenken übernimmt nach wie vor ein kleiner Magnet in der Lenkung, der dem Eisendraht in der Fahrbahn folgt.

Durch die in der DCC Steuerung übliche Übertragungsrate konnten alle DCC-Kommandos von einem zentralen Sender uneingeschränkt und nahezu ohne Verzögerung gesendet werden. Es ist dabei egal, wo das Fahrzeug auf der Anlage gerade fährt, solange es sich in Reichweite des Senders befindet.
Die ersten per Funk gesteuerten Fahrzeuge hatten sich zur Ausstellung am 6. Januar 2011 bewährt.

In der Fahrbahn direkt neben dem Fahrdraht eingefräste Hall-Sensoren erkennen das Feld des Magneten auf dem Fahrzeug-Lenkhebel und geben ein Signal an die selbstentwickelte und gebaute Rückmeldebaugruppe aus. Jeweils bis zu 16 Sensoren sind an eine solche Rückmeldebaugruppe angeschlossen. Über den S88 Bus sind diese Baugruppen an das HSI88 angeschlossen. Das HSI88 wiederum kommuniziert über USB mit dem Steuerrechner.

Die Weiche wurde durch einen Servoantrieb unter der Fahrbahn realisiert, der mit seinem Hebel das Ende des Fahrdrahtes in die gewünschte Fahrtrichtung bringt. Jeweils bis zu vier Servos wurden von unseren selbstentwickelten Decodern angesteuert. Diese wiederum wurden von einer Märklinzentrale analog den Magnetartikeldecodern angesprochen. Es waren ca. 30 Servo-Decoder unter der Anlage im Einsatz.

Die Fahrzeuge fuhren jetzt wesentlich eleganter und natürlicher, aber das CAR System entsprach nun sehr stark dem Zugsystem und brachte damit einige neue Probleme mit sich.
Es gab ja keine Fahrzeugpositionserkennung, keinen Rückmeldekanal zur Zentrale, die Aufteilung in Blockstellen verursachten jetzt andere unnatürliche Fahrbewegungen und es wurde eine aufwendige Synchronisation der Fahrzeuge mit der Anlage erforderlich.

Der neue Weg lautet nun: autark fahrende Fahrzeuge, welche selbstständig Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug einhalten in Verbindung mit lokaler Fahrzeugsteuerung an Ampeln, Abzweigungen, Baustellen, Bahnübergängen usw.

Die Kombination aus Funksteuerung und IR-Nahfeldsteuerung ist der nächste Schritt zur Optimierung unserer Anlage.

Die Zentrale arbeitet heute auf 2,4GHz mittels Funk, übernimmt aber momentan nur noch die übergeordnete Startfunktion der Anlage und die Tag-Nachtumschaltung für die Fahrzeugbeleuchtung, alles andere wird über Fahrzeugerkennung mit Infrarot im Anlagennahbereich abgewickelt. Dazu wird an den Steuerungsstellen (Kreuzungen, Bushaltestellen, Kreisverkehr, usw…) über Infrarot die Fahrzeugadresse, seine Geschwindigkeit, ein über CV vorgebbarer Fahrzeuggruppencode, die Beleuchtungsinformation und der Akkustand des vorbeifahrenden Fahrzeuges gelesen und entsprechend darauf reagiert.

So ist es möglich, ein Fahrzeug an x-beliebiger Stelle einzuschleusen oder zu entnehmen, ohne dass das Gesamtsystem außer „Tritt“ gerät.

Man erhält damit durch die autarken Bausteine eine Anlage, bei der Teilelemente eingefügt oder entnommen werden können, ohne dass eine aufwändige Systemprogrammierung erforderlich wäre

Das System wurde entsprechend überarbeitet und ist in dieser Version seit November 2015 im Betrieb.

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