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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Modellfahrzeugsystem mit bahngebundenen Fahrzeugen, insbesondere
ein Modelleisenbahnsystem oder eine Modell-Autorennbahn, sowie Komponenten
eines solchen Systems wie etwa ein Modellfahrzeug, eine in ein solches
Fahrzeug einzubauende Steuereinheit und einen Steuerrechner zum
Steuern der Bewegungen und eventuell anderer Funktionen eines oder mehrerer
Modellfahrzeuge.
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Modelleisenbahnsysteme umfassen häufig ein
komplexes Schienennetz, auf dem eine große Zahl von Lokomotiven unabhängig voneinander mehr
oder weniger gleichzeitig automatisch fahren soll, um einen realistischen
Bahnbetrieb nachzubilden. Es ist bekannt, die Bewegungen von Lokomotiven
in einem solchen System mit Hilfe eines Computers zu steuern, der
anhand eines vorgegebenen Steuerprogramms Befehle an die Lokomotiven
sendet, die diese veranlassen, mit einer bestimmten Geschwindigkeit
vorwärts
oder rückwärts zu fahren,
anzuhalten, sowie eventuell Zusatzausrüstungen wie Beleuchtung, Raucherzeuger,
Fahrgeräuscherzeuger
etc. zu betätigen.
Zum Übertragen
der Befehle an die Lokomotiven dienen im Allgemeinen die gleichen elektrischen
Leiter, über
die die Lokomotiven auch mit Betriebsspannung versorgt werden, zumeist
Teile der Schienen.
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Diese Art der Befehlsübertragung
ist zwar vergleichsweise preiswert zu realisieren, hat aber einige
schwerwiegende Nachteile. Zum einen ist aufgrund der unbestimmten
Dämpfungseigenschaften der
Leiter die Übertragungskapazität für Befehle nicht
hoch, so dass Engpässe
nicht auszuschließen sind,
wenn eine Vielzahl von Lokomotiven zu steuern ist. Außerdem hängt die
Qualität
der Übertragung
kritisch von dem Zustand der elektrischen Kontakte zwischen den
Schienen sowie von der Zahl solcher Kontakte ab, die zwischen dem
Ort der Einspeisung der Steuerbefehle in das Schienennetz und dem
Aufenthaltsort einer zu steuernden Lokomotive liegen. Dies kann
dazu führen,
dass in manchen Regionen des Schienennetzes Befehle nicht zuverlässig empfangen
werden. Schlechte Kontakte ausfindig zu machen und auszubessern
ist sehr zeitaufwändig,
doch selbst wenn die Qualität
der Kontakte gut ist, setzt diese bekannte Technik Grenzen für die Ausdehnung,
die ein Modellbahnschienennetz haben kann, die zu überschreiten
hohen Aufwand erfordert.
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Diese Nachteile lassen sich vermeiden, wenn
zur Übertragung
der Befehle eine Funkverbindung genutzt wird. Ein Modelleisenbahnsystem
mit funkgesteuerten Lokomotiven wird z.B. von der Fa. Playmobil,
Zirndorf, vermarktet. Bei diesem System ist die Lokomotive durch
einen Handsender gesteuert, in dem ein Schwingquarz austauschbar
montiert ist, dessen Frequenz mit der eines entsprechenden Schwingquarzes
in einem Empfänger
der Lokomotive übereinstimmt.
Wenn mehrere Lokomotiven auf einem gemeinsamen Schienennetz fahren
sollen, so wird für
jede einzelne eine eigene Funkfrequenz benötigt. Dies setzt der Ausbaufähigkeit
des Systems Grenzen, so dass es für große Modelleisenbahnsysteme mit
vielen Lokomotiven nicht geeignet ist.
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Um einen Fahrbetrieb mit mehreren
Lokomotiven in einem Modellschienennetz zu automatisieren, sind
Streckensignale erforderlich. Diese wirken herkömmlicherweise, indem sie eine
Lokomotive beim Erreichen eines auf Halt stehenden Signals ausschalten
und sie erst wieder anfahren lassen, wenn das Signal durch einen
Steuerrechner ferngesteuert auf Fahren geschaltet wird oder die
Lokomotive wieder anfährt,
wenn sie einen diesbezüglichen Befehl
des Steuerrechners empfängt.
Jedes derartige Signal muss mit dem Steuerrechner über einen Schaltdraht
verbunden werden, der, um das Aussehen des Modells nicht zu beeinträchtigen,
verborgen verlegt werden sollte. Diese Verlegung ist sehr zeitaufwändig und
fehlerträchtig.
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Der Steuerrechner sendet Fahrbefehle
an die Lokomotiven und Schaltbefehle an Streckensignale und Weichen
nach einem in einem Steuerprogramm vorgegebenen Zeitmuster, wobei
die Zeiten zum Schalten der Streckensignale im Allgemeinen so programmiert
werden müssen,
dass sichergestellt ist, dass zu dem Zeitpunkt, wo das Streckensignal auf
Fahren geschaltet wird oder ein Fahrbefehl an eine Lokomotive gesendet
wird, die vom Steuerrechner erwartete Lokomotive sich tatsächlich an
dem Streckensignal befindet. Ein Benutzer, der ein solches Steuerprogramm
erstellen will, muss daher Fahrstrecken und -zeiten der einzelnen
Züge genau erfassen,
um die Schaltzeitpunkte der Signale passend festzulegen, so dass
ein störungsfreier
Betrieb resultiert. Auch dies ist ein beschwerlicher, zeitraubender
Vorgang.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist, ein Modellfahrzeugsystem, einen Steuerrechner und ein Modellfahrzeug
dafür,
sowie eine Steuereinheit für
ein Modellfahrzeug anzugeben, die die Implementierung eines automatischen
oder halbautomatischen Fahrbetriebs vereinfachen.
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Die Aufgabe wird zum einen gelöst durch eine
Steuereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Indem diese Steuereinheit
nicht nur, wie üblich,
mit einem Empfänger
für vom
Steuerrechner gesendete Befehle ausgestattet ist, sondern zusätzlich auch
mit einem Sender zum Aussenden von vom Prozessor der Steuereinheit
erzeugten Statusnachrichten, können
Ereignisse, die das Modellfahrzeug beeinflussen, direkt von dem
Modellfahrzeug an den Steuerrechner gemeldet werden. Ein Benutzer
ist daher nicht mehr darauf angewiesen, zum Senden eines Steuerbefehls,
der auf ein solches Ereignis folgen soll, einen Zeitpunkt zu spezifizieren,
an dem das Ereignis mit Sicherheit eingetreten ist, sondern der Steuerrechner
kann programmiert werden, um unmittelbar auf die Meldung dieses
Ereignisses zu reagieren.
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Um die eingangs geschilderten Probleme
bei der Nachrichtenübertragung
auf den Leitern der Schienen zu vermeiden, ist der Sender der erfindungsgemäßen Steuereinheit
vorzugsweise ein Funksender.
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Der Sender des Steuerrechners könnte durchaus
in herkömmlicher
Weise leitungsgebunden auf den Versorgungsleitungen der Schienen
senden. Eine Vereinfachung ergibt sich jedoch, wenn Sender und Empfänger der
Steuereinheit ein gleiches Übertragungsmedium
nutzen, vorzugsweise also, wenn beide per Funk arbeiten.
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Wenn eine große Zahl von Fahrzeugen gleichzeitig
in einem System steuerbar sein soll, ist es zweckmäßig, dass
in die Steuernachrichten jeweils eine Empfängeradresse eines Fahrzeugs
eingefügt
ist, für
die sie bestimmt ist, und dass der Prozessor der Steuereinheit dieses
Fahrzeugs eingerichtet ist, aus jeder Steuernachricht, die er empfängt, eine
Empfängeradresse
zu extrahieren und die Steuernachricht nur dann zu berücksichtigen,
wenn die Empfängeradresse
mit einer eigenen Adresse des Prozessors übereinstimmt. Auf diese Weise
kann insbesondere eine große
Zahl von Modellfahrzeugen über
eine einzige Funkfrequenz gesteuert werden.
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Umgekehrt ist es zweckmäßig, dass
der Prozessor der Steuereinheit die eigene Adresse in jede Statusnachricht
einfügt,
die er sendet, um so dem Steuerrechner, der die Nachricht empfängt, zu
ermöglichen,
deren Absender zu identifizieren.
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Mit Hilfe von Statusnachrichten kann
an den Steuerrechner jede beliebige variable Eigenschaft der Steuereinheit
oder eines von ihr gesteuerten Fahrzeugs sowie, sofern Sensoren
zum Erfassen der Eigenschaften der Umgebung des Fahrzeugs vorgesehen
sind, auch diese Eigenschaften übermittelt werden.
Um einen störungsfreien
Wechsel von der automatischen zur manuellen Steuerung eines Modellfahrzeugs
zu ermöglichen,
ist es insbe sondere wünschenswert,
dass der Prozessor eingerichtet ist, eine Statusnachricht zu erzeugen,
die die Geschwindigkeit des Fahrzeugs spezifiziert, wie nachfolgend noch
genauer erläutert
wird.
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Eine Eigenschaft der Umgebung des
Fahrzeugs, deren Erfassung mit Hilfe eines Sensors sinnvoll ist,
ist das Vorhandensein eines Haltesignals. Dies kann auf einfache
und zweckmäßige Weise
mit Hilfe eines Magnetfeldsensors erreicht werden, der in der Lage
ist, einen zum Haltesignal gehörenden
Magneten zu erfassen. Ein optischer Sensor wie etwa eine einfache
Fotozelle, ein Barcode-Leser oder eine Kamera kommt ebenfalls in
Betracht, genauso wie Berührungs-
oder Näherungssensoren,
insbesondere Reed-Schalter.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner
ein Modellfahrzeug, das eine Steuereinheit wie oben erläutert aufweist.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung
ist ein Steuerrechner, der für
die Kommunikation mit einer Steuereinheit wie oben definiert einerseits über einen
Sender zum Senden der Steuernachrichten und andererseits über einen
Empfänger
zum Empfangen der Statusnachrichten verfügt und eingerichtet ist, beim
Erzeugen der Steuernachrichten den Inhalt der Statusnachrichten
zu berücksichtigen.
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Dieser Steuerrechner verfügt zweckmäßigerweise über ein
gespeichertes Modell des Schienennetzes des Systems und ist eingerichtet,
den Aufenthaltsort eines Modellfahrzeugs anhand des Modells und
der von dem Modellfahrzeug empfangenen Statusnachrichten zu verfolgen.
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Eine solche Verfolgung ist leicht
realisierbar mit Hilfe eines Modells in Form eines Graphen, dessen
Knoten jeweils einem durch Streckenmarkierungen, insbesondere Haltesignale,
be grenzten Schienenstück,
insbesondere einem Schienenstrang oder einer Weiche, entsprechen,
und dessen Kanten jeweils einer Streckenmarkierung entsprechen.
Es genügt,
dass zu jedem Knoten des Graphen verzeichnet ist, ob sich ein Modellfahrzeug
in dem dem Knoten entsprechenden Schienenstück befindet. Eine genauere
Kenntnis des Aufenthaltsortes der einzelnen Modellfahrzeuge ist
nicht erforderlich. In äquivalenter
Weise ist auch ein Graphenmodell brauchbar, dessen Kanten einem
Schienenstrang und dessen Knoten einer Weiche entsprechen.
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Das System kann sowohl Modellfahrzeuge, für die der
Steuerrechner Steuernachrichten erzeugt, als auch solche umfassen,
für die
er keine Steuernachrichten erzeugt. Zweckmäßigerweise ist der Steuerrechner
eingerichtet, auch den Aufenthaltsort der letzteren im Schienennetz
zu verfolgen. Dies ermöglicht
es ihm, bei der Erzeugung der Steuernachrichten für die von
ihm gesteuerten Fahrzeuge auch den Aufenthaltsort dieser nicht von
ihm gesteuerten Fahrzeuge zu berücksichtigen
und dadurch Kollisionen zu vermeiden.
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Zweckmäßigerweise ist eine Steuernachricht definiert,
auf deren Empfang der Steuerrechner reagiert, indem er die Erzeugung
von Steuernachrichten für
ein zugeordnetes Modellfahrzeug abbricht oder aufnimmt. Dies ermöglicht es
einem Benutzer, ein Modellfahrzeug nach Wunsch der Steuerung durch den
Steuerrechner zu entziehen oder es ihm wieder zu unterstellen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
mit Bezug auf die beigefügten
Figuren. Es zeigen:
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1 ein
schematisches Diagramm eines Modelleisenbahnsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Darstellung eines im Steuerrechner des Systems gespeicherten Graphenmodells
des Schienennetzes;
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3 ein
Beispiel für
ein zwischen Steuerrechner und Modellfahrzeugen übertragenes Nachrichtenformat;
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4 ein
Blockdiagramm einer Steuereinheit eines Schienenfahrzeugs; und
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5 eine
Darstellung einer zweiten Ausgestaltung des Graphenmodells.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Modelfahrzeugsystems.
Auf einem Bahnennetz 1 fahren zwei Fahrzeuge 2, 3.
Der Anschaulichkeit halber wird im Folgenden davon ausgegangen,
dass die Fahrzeuge Lokomotiven 2, 3 und das Bahnennetz
ein Schienennetz 1 ist, doch versteht sich, dass die Erfindung
auf beliebige andere Arten von Fahrzeugen und die Fahrzeuge führenden
Verkehrswegen übertragbar
ist. Das Schienennetz umfasst hier vier funkgesteuerte Weichen 4-1 bis 4-4,
die jeweils Schienenstränge 5-1 bis 5-5 miteinander
verbinden. Die Weichen sind jeweils durch Signale 6 von
den Schienensträngen
abgegrenzt. Die Signale 6 umfassen jeweils einen Permanentmagneten,
der so in der Nähe
der Schienen angeordnet ist, dass sein Feld von einem von den Lokomotiven 2, 3 mitgeführten Hall-Sensor 7 wahrnehmbar
ist.
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Anstelle eines Hall-Sensors kommen
auch viele andere Typen von jeweils an ein leicht zu erfassendes
Merkmal des Signals angepassten Sensoren in Betracht, so etwa wie
eine Kamera, die in der Lage ist, von dem Signal 6 abgegebene
Lichtzeichen in gleicher Weise zu erkennen und zu verarbeiten wie es
bei einer großen
Lokomotive der Lokomotivführer tut.
Ein Barcode-Leser ist auch brauchbar; dann kann vorteilhafterweise
jedes Signal 6 mit einem spezifischen, von dem Barcode-Leser
erfassbaren Barcode ausgestattet sein, so dass die Steuereinheit
nicht nur das Vorhandensein eines Signals in der Nähe der Lokomotive,
sondern darüber
hinaus auch die Identität des
Signals an den Steuerrechner 12 melden kann. Berührungssensoren,
Näherungsschalter,
insbesondere Reed-Schalter, die jeweils bei der Vorbeifahrt durch
das Signal betätigt
werden, kommen auch als Sensoren in Frage.
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Wie in 4 gezeigt,
ist der Hall-Sensor 7 gemeinsam mit einem Mikroprozessor 8 und
einem Funksender-/empfänger 9 Teil
einer Steuereinheit 10, die in jede Lokomotive 2, 3 eingebaut
ist, um einen Antriebsmotor 11 der Lokomotive sowie, wenn vorhanden,
andere Baugruppen wie etwa einen Raucherzeuger, Schaltungen zum
Erzeugen diverser Fahrgeräusche,
eine Beleuchtung etc. zu betätigen.
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Der Mikroprozessor 8 ist
ferner ausgelegt, um eine Mehrzahl von Statusnachrichten zu erzeugen,
die dann vom Funksender-/empfänger 9 ausgestrahlt
werden. Eine erste Gruppe von Statusnachrichten sind solche, die
einen internen Zustand der Steuereinheit 10 spezifizieren,
so etwa, ob die Beleuchtung ein- oder ausgeschaltet ist, ob und
in welche Richtung die Lokomotive fährt, und mit welcher Geschwindigkeit
sie fährt.
Nachrichten dieses Typs werden jeweils nach Empfang eines diesbezüglichen Steuerbefehls über den
Funksender-/empfänger 9 erzeugt.
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Eine zweite Gruppe von Statusnachrichten wird
von der Steuereinheit 10 selbsttätig bei Eintritt einer vorgegebenen
Bedingung gesendet. Zu diesen Statusnachrichten gehören insbesondere
solche, die die Erfassung des Magnetfelds eines Signals 6 durch den
Hall-Sensor 7 anzeigen.
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Die von den Steuereinheiten 10 der
Lokomotiven 2, 3 kommenden Statusnachrichten werden
von einem Steuerrechner 12 empfangen und ausgewertet. Da
alle Steuereinheiten 10 mit der gleichen Frequenz senden,
genügt
ein Sender/Empfänger
für den Steuerrechner
12, um die Statusnachrichten von allen zu empfangen. Um dem Steuerrechner 12 eine Zuordnung
der Statusnachrichten zu den einzelnen Lokomotiven 2, 3 zu
ermöglichen,
senden die Steuereinheiten 10 die Statusnachrichten jeweils
mit einer beifügten,
für sie
spezifischen Absenderadresse. Ein Beispiel für ein mögliches Format einer solchen Nachricht
zeigt 3: Auf eine Serie 13 von
für alle Nachrichten
einheitlichen Synchronisierungsbits folgen für die jeweilige Steuereinheit 10 spezifische Adressbits 14 und
schließlich
Nutzlastbits 15, die die eigentliche zu übertragende
Statusinformation enthalten. Der Steuerrechner 12 verfolgt
die Position der Lokomotiven 2, 3 im Schienennetz 1 anhand
von deren Statusnachrichten sowie mit Hilfe eines gespeicherten
Modells des Schienennetzes. Das in 2 gezeigte
Modell hat die Form eines Graphen, dessen Knoten jeweils den Schienensträngen 5-1 bis 5-4 und Weichen 4-1 bis 4-4 entsprechen
und in der Figur auch mit diesen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die Knoten verbindende Kanten entsprechen jeweils den Signalen 6.
Jedem Knoten des Graphen ist eine Datenstruktur zugeordnet, in der
eingetragen ist, ob und gegebenenfalls welche Lokomotive sich auf
dem zugeordneten Schienenstück
befindet, ob und in welche Richtung sie fährt, und, wenn das Schienenstück eine
Weiche ist, welche zwei der drei auf den Knoten mündenden
Kanten sie in ihrer aktuellen Stellung verbindet und welche sie
alternativ verbinden könnte, in
der Figur jeweils als durchgezogene bzw. gestrichelte Linie im Weichensymbol
dargestellt.
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Bei der in 1 und 2 gezeigten
Situation befinden sich die Lokomotiven 2, 3 jeweils
auf den Schienensträngen 5-1 bzw. 5-4 und
bewegen sich in Richtung der Weiche 4-4. Aus der Struktur
des Graphen ist der Steuerrechner 12 in der Lage, zu erkennen,
dass die Lokomotive 3 nur auf dem Schienenstrang 5-1 weiterfahren
kann, und dass dieser von der Lokomotive 2 vorher ge räumt sein
muss. Wenn die Lokomotive 3 als erste an einem die Weiche 4-4 umgebenden
Signal 6 eintrifft und eine entsprechende Statusnachricht
an den Steuerrechner 12 sendet, so antwortet dieser mit
einer an die Lokomotive 3 adressierten Steuernachricht,
die ihr zu halten befiehlt. Die Steuernachricht hat ebenfalls das
in 3 gezeigte und oben
bereits erläuterte
Format, wobei hier die Adressbits 14 eine Zieladresse,
d.h. wiederum die Adresse einer der Steuereinheiten 10,
enthalten. Es wird von beiden Lokomotiven 2, 3 empfangen,
aber die Lokomotive 2 ignoriert es, da die in der Nachricht
enthaltene Zieladresse nicht mit der ihrer eigenen Steuereinheit 10 übereinstimmt.
So bleibt die Lokomotive 3 vor der Weiche stehen, während die
Lokomotive 2 weiter fährt.
Auch letztere sendet eine Statusnachricht, wenn sie das Signal 6 vor
der Weiche 4-4 erreicht. Da der Steuerrechner aus dem Modell
erkennen kann, dass das für
die Lokomotive 2 erreichbare Streckenstück 5-5 frei ist, sendet
er keinen Haltebefehl, und die Lokomotive 2 überquert
die Weiche 4-4 in gleichmäßiger Fahrt. Sobald sie dabei das
vor der Weiche liegende Signal 6 überfahren hat, d.h. unmittelbar
nach Empfang der diesbezüglichen Statusnachricht, überträgt der Steuerrechner 12 die bisher
dem Schienenstrang 5-1 zugeordneten Daten der Lokomotive 2 an
den Knoten der Weiche 4-4. Sobald die Lokomotive 2 das
Signal 6 zwischen der Weiche 4-4 und dem Schienenstrang 5-5 gequert hat,
werden ihre Daten in den diesem Schienenstrang entsprechenden Knoten übertragen.
Die Weiche 4-4 und der Schienenstrang 5-1 sind
nun frei, so dass der Steuerrechner 12 einen Befehl zum
Weiterfahren an die Lokomotive 3 senden kann.
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5 zeit
ein vereinfachtes Graphenmodell des Schienennetzes, bei dem die
Knoten des Graphen jeweils den Weichen 4-1 bis 4-4 und
die Kanten den Schienensträngen 5-1 bis 5-5 entsprechen.
Die zu jedem Knoten gespeicherte Information ist dieselbe wie beim
Modell der 2; zu jeder
Kante ist ge speichert, ob eine Lokomotive – und gegebenenfalls welche – sich darauf
befindet und ob bzw. in welche Richtung sie fährt.
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Einer bevorzugten Weiterentwicklung
zufolge gehört
zu dem Modelleisenbahnsystem neben dem Steuerrechner 12 auch
wenigstens ein Handsteuergerät 16.
Dieses Handsteuergerät 16 weist
ein (nicht dargestelltes) Tasten- und Reglerfeld auf, welches es
einem Benutzer ermöglicht,
eine der Lokomotiven 2, 3 anzuwählen und
eine Funknachricht auszusenden, die die ausgewählte Lokomotive spezifiziert.
Diese Nachricht wird von dem Steuerrechner 12 empfangen
und bewirkt, dass der Steuerrechner die Erzeugung von Steuernachrichten
für die
ausgewählte
Lokomotive einstellt. Damit untersteht die Lokomotive der Steuerung
des Benutzers, der nun mit Hilfe der Tasten oder Regler Steuernachrichten
für die
Lokomotive erzeugen kann. Die Lokomotive reagiert auf die Auswahl
durch das Handsteuergerät 16 durch
Aussenden einer Statusnachricht, die die Geschwindigkeit der Lokomotive
spezifiziert. Diese Nachricht wird vom Handsteuergerät empfangen
und ermöglicht
es diesem, Befehle zum Steigern oder Verringern der Fahrgeschwindigkeit,
die der Benutzer über
einen Regler eingibt, in Steuernachrichten umzusetzen, die eine
neue Fahrgeschwindigkeit der Lokomotive absolut spezifizieren. Geschwindigkeitssprünge der
Lokomotive beim Übergang
der Kontrolle an das Handsteuergerät werden so vermieden.
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In der gleichen oder anderen Statusnachrichten
der Lokomotive können
andere Parameter der Lokomotive spezifiziert sein, z.B. ob eine
Beleuchtung, ein Dampf- oder Geräuscherzeuger
ein- oder ausgeschaltet
ist, etc., so dass der Benutzer sie am Steuergerät ablesen und berücksichtigen
kann.
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Statusnachrichten, die die Lokomotive
sendet, werden aber weiterhin vom Steuerrechner 12 empfangen,
so dass dieser anhand der Statusnachrichten oder – alternativ
oder ergänzend – auch durch Mithören der
vom Handsteuergerät 16 an
die Lokomotive gesendeten Steuernachrichten jederzeit über deren
Fahrtrichtung informiert ist und so aus Nachrichten der Lokomotive,
dass diese ein Signal 6 erreicht hat, schlussfolgern kann,
auf welchem der Schienenstücke 4-1,..., 4-4,
5-1,..., 5-5 sie sich befindet. Kollisionen können vermieden
werden, indem der Steuerrechner 12 von ihm gesteuerte Lokomotiven
an der Einfahrt in Schienenstücke
hindert, auf denen sich die vom Handsteuergerät 16 gesteuerte Lokomotive
befindet oder auf die sie sich zubewegt. Außerdem besteht die Möglichkeit,
dass der Steuerrechner 12 automatisch Weichen umschaltet,
um die vom Handsteuergerät 16 gesteuerte
Lokomotive an von anderen Lokomotiven besetzten Schienenstücken vorbei
zu lenken. Auch am Handsteuergerät 16 kann
die Möglichkeit
vorgesehen sein, über
die Tastatur eine der Weichen anzuwählen und sie umzuschalten.
Zu diesem Zweck sind die Weichen jeweils mit einem Funkempfänger ausgestattet,
dem eine eindeutige Adresse zugeordnet ist. Steuerbefehle an die
Weichen 4-1,..., 4-4 haben das gleiche Format und
die gleiche Frequenz wie Steuerbefehle an die Lokomotiven.
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Wenn durch eine entsprechende Eingabe
an der Tastatur des Handsteuergeräts 16 die Lokomotive
abgewählt
oder eine andere ausgewählt
wird, wird eine entsprechende Steuernachricht an die Lokomotive
und den Steuerrechner 12 übertragen, und der Steuerrechner 12 übernimmt
wieder die Steuerung der abgewählten
Lokomotive. In diesem Fall überträgt die Lokomotive
die gleichen Statusnachrichten wie bei der Übernahme der Kontrolle durch
das Handsteuergerät 16,
so dass der Steuerrechner 12 alle relevanten Parameter
der Lokomotive zur Verfügung
hat.
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Da die Übertragungskapazität des Funkkanals
wesentlich größer als
der Übertragungsbedarf zwischen
den Lokomotiven und den Steuergeräten 12, 16 ist,
auch wenn die Zahl der Lokomotiven wesentlich größer als zwei ist und mehrere
Handsteuergeräte
gleichzeitig im Einsatz sind, ist die Kollisionsgefahr der Nachrichten
auf dem Funkkanal gering, so dass zur Kollisionsauflösung einfache
herkömmliche Verfahren,
z.B. nach dem ALO-HA-Protokoll,
genügen.
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Das Handsteuergerät 16 muss nicht unbedingt
ein vom Steuerrechner körperlich
getrenntes Gerät
mit eigenem Sender und Empfänger
sein. Insbesondere wenn der Steuerrechner 12 durch einen Prozess
auf einem PC mit Bildschirm implementiert ist, kann das Handsteuergerät 16 durch
einen zweiten Prozess realisiert werden, der zeitgleich mit dem Steuerrechner-Prozess
abläuft
und der den Bildschirm nutzt, um eine Bedienungsoberfläche des Handsteuergeräts anzuzeigen,
die über
Tastatur oder Maus des PC betätigt
werden kann. Diese zwei Prozesse können untereinander direkt im
PC, ohne Zwischenschaltung einer Funkverbindung, Daten austauschen,
und es genügt
ein Sender/Empfänger, um
die von beiden Prozessen erzeugten Steuernachrichten zu senden und
für diese
Prozesse bestimmte Statusnachrichten zu empfangen.
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Um mehreren Benutzern gleichzeitig
das Spiel mit dem Modelleisenbahnsystem zu ermöglichen, können auch mehrere Handsteuergeräte 16 vorhanden
sein, mit denen jeweils eine Lokomotive ausgewählt und gesteuert werden kann.
Bei einem solchen System ist es zweckmäßig, das in 3 gezeigte Format der Nachrichten um
ein Absender-Adressfeld zu erweitern, das vom Steuerrechner 12 und
den Handsteuergeräten 16 benutzt
wird, um eine für
sie charakteristische Absenderadresse einzutragen. Wenn eine Lokomotive
einen Befehl eines Handsteuergeräts
empfängt,
mit dem sie ausgewählt wird,
speichert ihre Steuereinheit 10 die darin enthaltene Absenderadresse.
Bei allen anschließend
empfangenen Steuernachrichten vergleicht sie nicht nur die darin
enthaltene Empfängeradresse
mit ihrer eigenen, sondern auch die Absenderadresse mit der gespeicherten,
und reagiert auf eine Steuernachricht nur dann, wenn beide übereinstimmen.
Auf diese Weise ist ein Zugriff von zwei Handsteuergeräten gleichzeitig
auf eine Lokomotive ausgeschlossen. Bei einer vom Steuerrechner 12 gesteuerten
Lokomotive findet kein Vergleich der Absenderadresse statt, so dass
jederzeit ein Handsteuergerät
die Kontrolle über
eine solche Lokomotive übernehmen kann.
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Durch einen Befehl zum Abwählen einer
Lokomotive vom Handsteuergerät
wird dessen Adresse in der Steuereinheit 10 der Lokomotive
gelöscht,
so dass sie wieder Steuernachrichten vom Steuerrechner 12 berücksichtigt.
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Das erfindungsgemäße Modellbahnsystem ist auch
ohne Steuerrechner 12, nur mit einem oder mehreren Handsteuergeräten 16 funktionsfähig. Dann
erhalten nur die von den Handsteuergeräten ausgewählten Lokomotiven Steuernachrichten,
andere eventuell vorhandene Lokomotiven stehen still oder führen einen
autonom durch ihre Steuereinheit 10 gesteuerten Fahrbetrieb
aus, indem sie z.B. ständig
zwischen zwei einen Schienenabschnitt begrenzenden Signalen 6 hin-
und herfahren.