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Die Steuerung der Modelleisenbahn

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Eine elektrische Modellbahnanlage wird im Allgemeinen erst dann höhere Ansprüche befriedigen, wenn dort mehrere Züge und Lokomotiven gleichzeitig fahren können; vor allem aber, wenn diese Lokomotiven auch anhalten und die Geschwindigkeit und Fahrtrichtung ändern können. Lokomotiven, Weichen und Signale müssen also in irgendeiner Form gesteuert werden.


Je nach Konzept der Anlage können elektrisch angetriebene Züge manuell oder automatisch gesteuert werden.

Inhalt:
  • Historische Wege der Modelleisenbahnsteuerung
  • Manuelle Steuerung von Modellbahnanlagen
  • Analoge Steuerung
  • A-Schaltung
  • Ü-Schaltung
  • Z-Schaltung
  • Zusätzliche Leiter
  • Adressierte Manuelle Steuerung von Modelleisenbahnen
  • Halbwellensteuerung
  • Tonferquenzsteuerung
  • Drahtlose Fernsteuerung
  • Steuerung mit Frequenzfiltern
  • Digitale Steuerung
  • Mehr zur Steuerung von Modelleisnbahnen
  • Fachbücher
  • Quellen

Historische Wege der Modelleisenbahnsteuerung

In der Anfangszeit wurden die ersten Modelle mit einem Uhrwerk ausgerüstet und liefen einfach, bis das eingebaute Uhrwerk entspannt war; eine Kontrolle von Geschwindigkeit und Richtung des Zugs oder auch Anhalten waren nicht möglich. Erst mit der Einführung von Transformatoren konnten die Modelle über die Regelung der Spannung, in Geschwindigkeit und Fahrtrichtung beeinflusst werden.

Manuelle Steuerung von Modelleisenbahnen

Analoge Steuerung

Vor Erfindung der Digitaltechnik wurden elektrische Modellbahnlokomotiven unmittelbar durch eine an das Gleis angelegte elektrische Spannung betrieben: Eine höhere Spannung hat eine analoge höhere Geschwindigkeit zur Folge. Bei mit Gleichspannung betriebenen Bahnen wird auf einer solchen Anlage die Fahrtrichtung durch Umpolen der Versorgungsspannung geändert, bei Wechselspannung übernimmt diese Funktion ein Umschalter in der Lokomotive, der durch kurzzeitige Impulse mit deutlich höherer Spannung umgeschaltet wird. Stillstand ist nur möglich, wenn der Motor keine Stromrichtung mehr wahrnehmen kann, was zum Beispiel durch Abschaltung des Stroms erreicht wird. Eine fahrtunabhängige Beleuchtung der Fahrzeuge ist ohne Zusatzaufwand nicht möglich.

A-Schaltung

Bei der A-Schaltung können die Gleisabschnitte einzeln ab- und eingeschaltet werden. Es existiert nur ein einziger Fahrtregler (z.B. Transformator) mit dem die Abschnitte beeinflusst  werden. Diese Methode hat den Nachteil, dass nur der abwechselnde Betrieb verschiedener Züge auf der Anlage möglich ist.

Ü-Schaltung

Bei dieser Variante können ebenfalls die Gleise einzeln ab- und eingeschaltet werden, es existieren aber mehrere Fahrregler. Die einzelnen Gleise sind zu mehreren Gleisabschnitten zusammengefasst und jedem Abschnitt ist genau ein Fahrtregler zugeordnet, durch diese Methode können auf den unterschiedlichen Abschnitten mehrere Züge unabhängig voneinander betrieben werden.

Z-Schaltung

Diese Methode unterscheidet sich zur Ü-Schaltung nur dadurch, dass die Fahrtregler auf jeden Gleisabschnitt der Anlage geschaltet werden. Dadurch ist die unabhängige Steuerung genauso vieler Züge, wie Fahrtregler vorhanden sind, möglich.

Zusätzliche Leiter

Parallele Leiter sind eine weitere Möglichkeit mehrere Modeleisenbahn auf dem gleichen Gleis fahren zu lassen. Hier gibt es folgende Varianten:

  1. Eine Alternative zur Digitaltechnik, siehe unten, ist die Oberleitung. Hier wird wie im Original eine zusätzliche Leitung oberhalb der Gleise zur Spannungsversorgung benutzt. Dies ist die authentischste Methode für Elektrolokomotiven um eine analoge Mehrzugsteuerung einzurichten und wurde vor Einführung der Digitaltechnik von nahezu allen namenhaften Herstellern benutzt.
  2. Das von der Firma Trix 1935 eingeführte Dreischienen-Dreileiter-System erlaubte das fahren von 3 Modell Lokomotiven parallel auf 3 Schienen. Hierbei wurden die Fahrschienen elektrisch getrennt und ein zusätzlicher Mittelleiter als Massenanschluss genutzt. Hierbei erhält eine Lokomotive die Spannung aus der linken Leitung, eine andere aus der rechten Leitung und eine dritte aus der Oberleitung.
  3. Wie bei U-Bahnen üblich kann man auch eine zusätzliche Stromschiene an der Seite einrichten. Diese Variante ist aber eher unüblich und wurde auch nie von großen Modellbahnherstellern angeboten. Meistens wurde diese Variante von Privatpersonen und Modellbahnvereinen benutzt, sie ist aber sehr aufwändig und hat sich deshalb nicht durchgesetzt.

Adressierte Manuelle Steuerung von Modelleisenbahnen

Eine Möglichkeit der Nutzung mehrerer Lokomotiven auf dem selben Gleis wäre die Trennung von Steuerung und Gleisspannung durch technische Mittel. Diese Möglichkeit erlaubt das die Lokomotive die volle Spannung nutzen kann. Um mehrere Modelleisenbahnen parallel laufen zu lassen,muss man hier allerdings andere Methoden einsetzen wie die übliche Spannungssteuerung. Vorzüge dieser Methode ist das mehrere Lokomotiven parallel und sogar auf dem gleichen Gleis agieren können, somit können Sonderaktionen wie z.B. Schiebemanöver durchgeführt und Sonderfunktionen wie Pfeifen, Entkuppeln oder Lichtsteuerungen eingerichtet werden.

Die einfachste Umsetzung dieses Verfahrens sieht man bei batterie- und uhrwerkbetriebenen Modelleisenbahnen: Durch präparierte Gleisstücke werden an der Lokomotivunterseite hebelartige Schalter betätigt die die Steuerung der Lokomotive übernehmen, so kann zum Beispiel die Geschwindigkeit oder die Fahrtrichtung gesteuert werden. Diese Gleisstücke können auch über eine externe Steuerung ein-, aus- oder umgeschaltet werden so dass nicht jede Lok den gleichen Änderungen unterliegt. Natürlich wurden hier im Laufe der Zeit und durch vielfältige Fortschritte bei der Nutzung von Elektronik immer raffinierte Schaltungen möglich wodurch man z.B. direkt auf eine Lokomotive einwirken kann.

Beispiele:

Halbwellensteuerung

Die Steuerung über Dioden, erstmals in den 60-iger Jahren von der Firma Faller in Modellautosystemen (AMS) eingesetzt. Hierbei werden in Fahrpulte und Automodelle kleine Dioden verbaut. Überwechselstrom kann man die Anlage steuern, da z.B. bei zwei hintereinander fahrenden  Fahrzeugen jedes nur auf eine Halbwelle reagiert. Fazit: Durch geringen Aufwand konnte man einfach und unabhängig mehrere Fahrzeuge steuern! Problem hierbei ist das kein Fahrtrichtungswechsel möglich ist weshalb diese Methode für Modelleisenbahnen eher nicht zu empfehlen ist.

Tonfrequenzsteuerung

Bereits in den 70-iger Jahren ermöglichte diese Variante eine unabhängige Steuerung mehrerer Lokomotiven auf dem selben Gleis. Die einfachste Umsetzung erfolgt durch speziell in die Modelleisenbahnen eingebaute Frequenzfilter und entsprechend ausgerüstete Fahrtenregler.

Im TRIX EMS („Elektronisches Mehrzugsystem“) wird diese Variante durch eine überlagerte Wechselspannung  in jedem Stromkreis genutzt, dies ermöglicht das fahren einer zusätzlichen Lokomotive pro Stromkreis. Weitere Systeme dieser Steuerung sind das ERZ-System von Philips und das Jouefmatic System der Firma Jouef, diese hatten allerdings keinen weitreichenden Erfolg.

Diese Systeme waren aber Aufgrund hoher Kosten und sehr aufwändiger Umbauten die vor allem in den Modelleisenbahnen Platzprobleme aufwarfen nicht sehr erfolgreich und wurden eher für Einzelfunktionen wie z.B. das Pfeifen der Loks verwendet als für den Mehrzugbetrieb.

Drahtlose Fernsteuerung

Diese Steuerung findet man hauptsächlich in Modelleisenbahnsystemen größerer Maßstäbe (z.B. Nenngröße I oder II). Hier wird die Funkfernsteuerung(„RC-Fernsteuerung“) z.B. bei Gartenanlagen in die Lokomotive eingebaut, der Lokführer kann so mit dem Steuerungsmodul neben der Lok herlaufen und ist nicht auf die begrenzte Entfernung eines Kabels angewiesen. Die hier eingesetzten Züge werden oft über Akkus oder Echtdampf betrieben da keine an die Schienen angelegte Spannung nötig ist.

Steuerung mit Frequenzfiltern

Dieses System erlaubt durch den Einbau von Frequenzfiltern in die Lokomotiven und entsprechenden Fahrtreglern bereits den unabhängigen Betrieb von bis zu fünf Lokomotiven auf einem Gleis.

Digital Steuerung

Die Steuerung der Anlage „digital“ also über den Computer, sehr beliebt in der heutigen Zeit und in vielen großen Anlagen prädestiniert. Ein Computer kann durch das erzeugen eines digitalen Signals eine Lokomotive in die ein Decoder eingebaut ist steuern. Vorteile der Digital Steuerung sind der einfache gebrauch mehrerer Controller und eine vollautomatische Fahrsteuerung  sowie die Steuerung von Sonderfunktionen (Licht der Fahrzeuge).

Märklin Systemes

Unter der Bezeichnung Märklin Systems stellte die Firma Märklin im Februar 2004 auf der 55. Nürnberger Spielwarenmesse eine neue digitale Modelleisenbahnsteuerung vor. Das System wurde gemeinsam mit der Firma ESU, Ulm entwickelt.

Einleitung

Märklin Digital aus dem Jahre 1984 war für damalige Verhältnisse bereits ein ungemeiner Fortschritt in Sachen Steuerungsystem, das 2004 erschienene Folgesystem bietet eine weitaus größere Vielfalt an Steuermöglichkeiten. So wurde zum Beispiel die Regulierung der Geschwindigkeit von ehemals 14 Fahrstufen auf nun 128 erhöht, dies bietet eine verbesserte Steuerungsoberfläche. Die neue Zentraleinheit erlaubt in Verbindung mit den neuen Fahrzeugdekoder (mfx-Dekoder) dem Lokführer mehr Zusatzfunktionen zu schalten. Die Funktionsweise ist im Vergleich zu den Möglichkeiten relative simpel, der Fahrzeugdekoder wird durch die Zentraleinheit identifiziert, die Zentraleinheit erkennt den Namen des Fahrzeuges (z.B. Baureihe oder Bezeichnung wie „Big Boy“) und die zum Fahrzeug gehörigen Funktionen (Sound, Beleuchtung, Dampferzeugung). Der neue Fahrzeugdekoder erlaubt den Gebrauch von nun 16.384 verschiedenen Dekoderadressen und damit ebenso viele Lokomotiven. Natürlich ist das neue System auch mit dem Vorgängersystem kompatibel, dies erreicht man durch einen Multi-Protokoll-Betrieb der erlaubt alte Dekoder mit der neuen Zentraleinheit oder auch die alte Zentraleinheit mit neuen Dekodern zu verbinden. Trotz einer neu gestalteten Formatvorlage in der neuen Version können die neuen Dekoder das alte Format erkennen und die neue Zentraleinheit kann das alte Format senden.

In dieser Variante der Systemsteuerung werden 2 Arten von Steuergeräten vorgesehen:

1.Mobile Station

Als Mobile Station bezeichnet man die in den mittelpreisigen Digital-Startpackungen enthaltene kleinere Ausführung des Handregler-Steuergerätes.

Die Mobile Station kann für bis zu zehn Lokomotiven Daten speichern welche von identifizierten mfx-Dekodern aus einer Lokdatenbank abgerufen werden können. Die Anzahl der gleichzeitig steuerbaren Lokomotiven (im Fahrbetrieb) hängt von der Leistung des benutzten Transformators, der Stromverbräuche der Lokomotiven und der Anlagengröße ab.

Diese Steuerung erlaubt aber auch das weiter nutzen älterer Lokomotiven indem man manuell die entsprechenden Zieladressen verwaltet.

Das Steuergerät zeigt per LC-Display an:

  • den Namen des aktuell gesteuerten Fahrzeugs
  • Geschwindigkeit und Fahrtrichtung
  • Passendes Lok-Symbol
  • bis zu 8 Piktogramme für Sonderfunktionen die durch eine Funktionstaste abgerufen werden können

Durch verschiedene andere Schalter kann man die Spitzenbeleuchtung ein oder ausschalten, die Anlage stromlos schalten oder die Geschwindigkeit regeln bzw. eine ausgewählte Lokomotive sofort anhalten. Das Steuergerät wird per Kabel über eine Anschlussbox mit den Gleisen und dem Transformator verbunden. Zur Steuerung einer zweiten Lokomotive ist der Anschluss einer zweiten Mobile Station an die Anschlussbox möglich. Beide angeschlossenen Mobile Stations benutzten hier die Selbe Lokdatenbahn so das weiterhin max. 10 Lokomotiven gespeichert sein können.

2.Central Station

Die Central Station verfügt über einen Touch-Screen sowie über 16 Funktionstasten und zwei Steuerräder für die gleichzeitige Steuerung von zwei Lokomotiven. Desweiteren besitzt die Central Station Anschlüsse für Geräte zur Weichensteuerung ( des älteren Märklin-Digital-Systems) oder weiterer Mobile Stationen und kann über Ethernet mit einem PC verbunden werden damit dieser die Steuerung übernimmt. Das neue System ist in der Lage neben der Steuerung der Lokomotiven, Weichen und Signale auch die Steuerung von Autos mit entsprechendem Systemen zu übernehmen.

Für das neue System kommen regelmäßig neue Updates raus die Märklin kostenlos auf seiner Seite anbietet.

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