Dynamische Fahrstraßenauflösung

Einer der letzten großen Meilensteine in Railware ist die Implementierung der dynamischen Fahrstraßenauflösung. Dies ist deshalb wichtig, weil Railware, im Gegensatz zu anderer Steuerungssoftware, Fahrstraßen dynamisch im laufenden Betrieb schaltet, die nicht zuvor konfiguriert werden müssen. Während also woanders in der Regel der Benutzer für die korrekte Freigabe von Gleisabschnitten hinter einem fahrenden Zug verantwortlich ist, ist es hier eine Kernaufgabe von Railware.

Wichtig ist dies, weil längst nicht jeder über eine lückenlose und zuverlässige Belegtmeldung verfügt. Bei Dreileiteranlagen wird selten die Belegung von Weichen überwacht und ältere Steuerungssysteme benötigen eine Vielzahl von Kontakten statt einer Standard Belegtmeldung. So spart man manchen teuren Umbau.

Bis Railware Version 6 gab es dafür die so genannte "Berechnete Fahrstraßenauflösung". Sie war einfach aufgebaut, basierte auf sehr groben Zeitberechnungen und gab im Zweifelsfall Abschnitte erst bei Fahrstufe 0 wieder frei. Dies konnte die Zugfrequenz erheblich reduzieren.

Die neue dynamische Fahrstraßenauflösung ersetzt alle bisherigen Verfahren, berechnet das Ende eines Zuges wesentlich genauer und kann sogar Teilabschnitte zwischen Signalen und Zuganzeigern auflösen.

Weitere Infos: [ Zugsteuerung ] [ Zuglenkung ]

Arbeitsweise:

Bei jeder Änderung in einem Zuganzeiger werden Statusmeldungen generiert. Sie erfassen nahezu zentimetergenau die Positionen der Züge. Dazu wird die aktuelle Situation mit der Länge eines Zuges, seiner aktuellen Position und der Länge des gesamten Gleisabschnittes berechnet. Daraus entsteht eine Zeitvorgabe, nach der das Ende eines Zuges den letzten Abschnitt verlassen haben muss.

Natürlich wird zusätzlich auch die vorhandene Belegtmeldung ausgewertet. Es muss sowohl der Belegtmelder frei anzeigen, als auch die berechnete Fahrzeit abgelaufen sein. Erst dann wird der Abschnitt wieder freigegeben.

In den folgenden Bildern wurde aus Gründen der Übersicht die Belegtmeldung weggelassen. Dies wäre auch auf kontaktbetriebenen Modellbahnanlagen der Fall.

Freigabe von Abschnitten:
Im ersten Bild fährt ein Zug im linken Abschnitt und hat den mittleren Abschnitt reserviert.

Zug fährt im linken Abschnitt

Jetzt hat er den mittleren Abschnitt erreicht und sich den rechten zur Weiterfahrt reserviert. Ein Teil des Zuges befährt noch den linken Abschnitt.

Zug fährt in den mittleren Abschnitt ein

Ist der linke Abschnitt frei, kann er für andere Zugfahrten freigegeben werden.

Linker Abschnitt wird als "frei" erkannt

Freigabe einer Teilfahrstraße:
Mit der Railware Zugsteuerung werden Fahrstraßen immer zwischen zwei Zuganzeigern gebildet. Eine Teilfahrstraße kann zwischen Signal und Zuganzeiger oder zwischen Zuganzeiger und Signal liegen. Dann befinden sich auch Weichen im Weg.

In diesen Bildern fährt ein anderer Zug im mittleren Abschnitt und hat sich den rechten Abschnitt reserviert. Dazwischen wird auch eine Weiche befahren.

Zug fährt im mittleren Abschnitt

Jetzt fährt der Zug in den rechten Abschnitt ein. Einige Wagen befinden sich noch im mitteren Abschnitt und auf der Weiche.

Zug fährt in rechten Abschnitt

Sobald der mittlere Abschnitt rechnerisch frei ist, kann er freigegeben werden. Die Weiche aber noch nicht. Um Verwechselungen mit anderen Fahrstraßen zu vermeiden, wird das Signalsymbol selbst bereits freigegeben.

Der mittlere Abschnitt wird freigegeben

Wenn die Weiche frei ist, kann auch sie und gegebenenfalls der ganze rechte Abschnitt freigegeben werden.

Alle Gleise sind frei

In der Praxis gibt es zahlreiche weitere Varianten bei der Anzeige und Freigabe von Fahrstraßen oder Teilfahrstraßen.

Hinweis:
Mancher Kunde hat das Ausschalten der Belegtmelder durch den Parameter "Flackern verhindern" künstlich verzögert. Falls Sie keinen µCon s88-Master verwenden, reicht nun eine Zeit von 1 Sekunde.

Zu folgenden Ereignissen finden Berechnungen statt:

• Ein Zug erreicht einen neuen Abschnitt
• Ein Zug verlässt einen Abschnitt
• Ein Zug fährt an oder beschleunigt
• Ein Zug wird langsamer oder hält an
• Überlange Züge erreichen oder verlassen Abschnitte
• Ein Nothalt wurde manuell oder per Booster ausgelöst

Berücksichtigt werden:

• Die Länge des Zuges
• Die Länge des Belegtmelders (Gleisabschnitt)
• Die momentane Ist-Geschwindigkeit
• Eine andere Soll-Geschwindigkeit
• Ein Bremsvorgang mit Bremsweg
• Die Einstellungen des Lokführers

Dies einfache Beispiel soll die Vorgänge beschreiben. Ein Zug wird beschleunigt, fährt über einen weiteren Abschnitt und bremst dann ab. Bei allen Fahrzeiten werden die aktuell vom Zug gefahrenen Geschwindigkeiten berücksichtigt.
Ist ein Abschnitt rechnerisch frei und ebenfalls alle im Weg liegenden Belegtmelder (auch auf Weichen), wird die Fahrstraße freigegeben.



Beim Abfahren eines Zuges im Abschnitt A wird zunächst eine Grobberechnung der zu erwartenden Fahrzeit ermittelt. Es wird angenommen, dass sich die Zugspitze an der Standard Bremsposition befindet. Die Beschleunigung des Zuges wird berücksichtigt. Das Ergebnis wird später nochmals korrigiert, wenn der Zug den nächsten Abschnitt B erreicht.

Der Zug fährt an

Erreicht die Zugspitze den Abschnitt B, wird für A eine weitere Berechnung vorgenommen. Nun wird das Ende des Zuges berechnet und auf Grund der Geschwindigkeit die restliche Fahrzeit ermittelt. Hier gibt es drei verschiedene Varianten: der Zug fährt mit konstanter Geschwindigkeit oder er bremst oder beschleunigt.

Zusätzlich wird wieder eine Grobberechnung der zu erwartenden Fahrzeit vorgenommen. Diesmal für Abschnitt B und der Zug befindet sich am Anfang des Abschnittes. Wenn der letzte Wagen den Abschnitt verlassen hat, gilt er als frei.

Der Zug löst den Melder für Abschnitt B aus. Berechnungen für Abschnitt A und B werden gemacht

Wie bereits zuvor beschrieben, wird mit Erreichen von C die Berechnung für die Restfahrzeit in Abschnitt B ermittelt.

Zuletzt wird für Abschnitt C die Fahrzeit ermittelt, bis der letzten Wagen sich darin befindet. Dann kann der letzte Abschnitt freigegeben werden.

Der Zug löst den Melder für Abschnitt C aus und bremst. Berechnungen für Abschnitt B und C werden gemacht

Lange Züge:

Auch die früher vorhandene besondere Behandlung von überlangen Zügen mit ihrer pauschal einstellbaren Mindestzuglänge für Langzüge ist jetzt überflüssig. Die dynamische Fahrstraßenauflösung überprüft überall und jederzeit auf zu lange Züge (das sind Züge die länger sind als der Gleisabschnitt in dem sie fahren) und lässt bei einem Haltevorgang eine Restfahrstraße stehen. Beim Anfahren eines Zuges wird dieses Ende entsprechend freigegeben.

Die folgende Skizze zeigt vereinfacht die zusätzlichen Prüfungen und Berechnungen beim Anfahren.

Ein überlanger Zug beim Anfahren

Voraussetzungen:

Eine wichtige Voraussetzung ist die Angabe der gesamten Melderlänge eines Abschnittes (Zuganzeigers). Außer für die dynamische Fahrstraßenauflösung, wird diese Angabe auch von den Rangierfunktionen und der Überwachung stehengebliebener Züge verwendet. Bei Anlagen mit kurzen Kontakten ist dieser Wert in der Regel auf 0 zu lassen.

Melderlänge, Bremsweg und nutzbare Gleislänge

Ist keine Melderlänge eingetragen, wird ersatzweise mit dem Standard Bremsweg gearbeitet. Fehlt auch dieser, was nun gar nicht vorkommen sollte, wird die nutzbare Gleislänge und letztlich sogar die Zuglänge herangezogen. Es funktioniert also auch bei fehlenden Angaben.



Um die Konfiguration nicht unnötig kompliziert zu machen, werden Weichen mit einer einstellbaren, durchschnittlichen Standardlänge berücksichtigt. Dies hat sich in der Praxis bewährt. Die Angabe wird in den Profi Parametern in der Karteikarte "Zugsteuerung2" vorgenommen. Voreingestellt sind 20cm.

Berücksichtigung der Weichenlängen

Unterbrechnungen

Bei einem Kurzschluss auf der Anlage und aktivem Power Management (z.B. beim µCon-System oder LDT Booster) oder dem Betätigen von "Nothalt" eines Zuges wird die Fahrstraßenauflösung unterbrochen. Durch erneutes Abfahren eines Zuges erfolgen neue Berechnungen, da der Zug steht.

Einschränkungen:

1. Die virtuellen Funktionen zum späten vermindern von Geschwindigkeiten oder beschleunigen an Signalen werden nicht berücksichtigt.

2. Die Simulation wird oftmals zu völlig falschen Anzeigen führen, weil sie in der Regel erheblich schneller abläuft als die Züge auf der Anlage fahren.

Besondere Einstellungen für Weichenfelder

Bei größeren Weichenfeldern kann es zu Fehlberechnungen kommen, wenn sich zwischen einigen Weichen längere gerade Gleise befinden. Die folgende (in der Praxis eher unrealistische) Skizze soll dies verdeutlichen.



Befährt ein Zug Gleis A von links nach rechts, dann überfährt er 4 Weichen. Die Gesamtlänge des Weichenfeldes ergibt sich aus 4 mal der "durchnittlichen Weichenlänge". Diese Angabe befindet sich in den Profi Parametern und beträgt normalerweise 20cm. Macht also 80cm. Wird stattdessen Gleis B verwendet, dann werden nur 2 Weichen befahren und die Gesamtlänge beträgt nur 40cm. Das kann aber nicht stimmen, denn dazwischen befindet sich ein gerades Gleis und diese Lücke wird nicht erfasst. In diesem Fall kann die Fahrstraße zu früh auflösen. Auf Grund von Toleranzen ist das meist kein Problem. Aber ab ca. 1 Meter oder mehr kann es sich auswirken.

Für diesen Fall kann im Railware Gleisbild an einem geraden Symbol die Länge dieser Lücke angegeben werden.

Bitte beachten Sie: Hier geht es um echte Lücken auf der Anlage und nicht um Lücken zwischen den Weichensymbolen eines Gleisbildes!



Die Einstellung erfolgt im Designer unter "Melderlängen" und "Gleisabschnitt cm". Sie wird einmalig pro echter Lücke zwischen Weichen vorgenommen - nicht pro Gleissymbol und nicht mehrfach. Die Angabe wird nur für die hier beschriebene Situation verwendet.

Hinweis: Bei falschen Werten oder Eingabe an mehreren nebeneinander liegenden Symbolen können sehr lange Fahrstraßen entstehen.

Für Profis: Man kann negative Werte eingeben. Dann löst eine Fahrstraße entsprechend früher auf.

Internes und Genauigkeit

Diese Infos richtigen sich an Profis und Neugierige.

Alle Wegstrecken werden intern in Zentimeter berechnet. Für die Streckenberechnung wird zunächst die Melderlänge herangezogen. Ist sie nicht vorhanden, dann der Standard Bremsweg (ist eine "muss" Einstellung). Fehlt auch der, wird die nutzbare Gleislänge benutzt. Ist immer noch keine Streckenlänge gefunden, wird die Länge des aktuellen Zuges genommen. Ob Weichenlängen berechnet werden müssen, hängt vom Ereignis selbst ab.

Ist die Zuglänge nicht vorhanden, wird ersatzweise die aktuell ermittelte Streckenlänge verwendet. Abschließend wird der Sicherheitsweg und eventuelle Lücken zur Zuglänge addiert.

Die tatsächliche Auflösung eines Fahrabschnittes wird dann von einem der Zentraltimer ausgeführt. Das sind interne Jobmanager, die nicht zeitkritische Aufgaben erledigen. Je nach Auslastung verzögert sich die Auflösung zusätzlich um 200 bis 1000 Millisekunden. Dies entspricht exakt dem Verhalten des alten Verfahrens bis zur Version 6.

Die Auflösung von Teilfahrstraßen auf und zwischen Weichenfeldern wird dann implementiert, wenn eine ausreichend komfortable Lösung zur Einstellung der Meldergrenzen gefunden wurde (Ersatz für Einstellung "Nachbarsymbole").

Referenzen:

Zahlreiche Kunden haben seit Herbst 2010 bei den Tests mitgeholfen und Tipps und Hinweise gegeben. Viele Vereine haben dies auf ihren Fahrtagen getan und nicht zuletzt arbeitet das Miniatur Wunderland in Hamburg seit März 2011 vollständig mit der dynamischen Fahrstraßenauflösung. Dies ist insofern bemerkenswert, weil dort Anlagenteile in Mischbauweise existieren: kurze Kontakte, unvollständige Überwachung wie auch lückenlose Belegtmeldungen.

---