Umschaltung zwischen Zentralen

• Gründe für die Umschaltung
• Gründe für das LocoNet-Gateway
• Historie

Im FREMO werden auf den großen Treffen Arrangements mit deutlich mehr als 300m Modullänge aufgebaut. Bei dieser Größenordnung werden mehrere Zentralen erforderlich. Damit ein Zug von einer Zentrale zur anderen fahren kann, wird eine Umschaltung benötigt. In Alsfeld mit knapp 1000m Modulen wurden sechs Zentralen eingesetzt.

DCC-Datenrate

Der Hauptgrund dafür liegt in der begrenzten DCC-Datenrate. Mit zunehmender Anzahl an Zügen kann die Zentrale nicht mehr alle Informationen schnell genug an die Loks weiterreichen, ohne dass der Bediener eine deutliche Verzögerung zwischen Aktion am Regler und Reaktion der Lok bemerkt. Dieses macht nicht nur das Rangieren schwieriger, sondern führt auch dazu, dass die Lokführer noch mehr am Regler drehen, um ein Gefühl für die Verzögerung zu bekommen. Das passiert ganz unbewusst und automatisch und resultiert in noch mehr zu übertragenden Daten. Ab etwa 25 bis 30 fahrenden Loks wird die Verzögerung deutlich.

Bei einem automatischen Betrieb tritt dieses Problem erst viel später auf. Ein Rechner verändert nicht ständig die Geschwindigkeit, wie bei einer Handsteuerung. Damit sind aber auch weniger Informationen zu übertragen. Aber spätestens bei 120 Loks ist Schluss. Mehr aktive Adressen kann eine LocoNet-Zentrale nicht verwalten. Ob diese Grenze in Alsfeld erreicht wurde, ist nur schwer zu sagen. Wer weiss schon, wie viele der 440 Züge pro Fahrplan und der ungezählten Rangierloks wirklich zu einem Zeitpunkt im Einsatz waren. Es ist auch besser, wenn man sich darum keine Gedanken machen muss.

LocoNet-Kabellänge

Ein weiterer Grund ist die maximale Kabellänge des LocoNets. Die Verkabelung entlang aller Äste eines Arrangements, zu allen LocoNet-Boxen, die teilweise beidseitig montiert sind, und zu allen Boostern ergibt mehr Kabellänge als Modulmeter. Dazu kommt die Aufteilung in mehrere RailSync-Bereiche, die getrennte Zuführungen erfordern und oftmals mehr als 25m zusätzliches Kabel für einen RailSync-Bereich erfordern. Auch die vielen Spiralkabel der Handregler liefern einen Beitrag.

Die resultierende Kabelkapazität verkürzt die Länge der Bits mit hohem Pegel. Dagegen gibt es ein relativ einfaches Hilfsmittel, eine 15 mA Stromquelle. Aber auch das hilft nur in Grenzen. In Alsfeld waren trotz der Aufteilung solche Stromquellen in zwei Bereichen zwingend erforderlich.

Wenn das Gleis automatisch zwischen den Zentralen umgeschaltet wird ergibt sich das Problem, dass der Lockführer die Kontrolle über den Zug verliert und seinen Handregler deshalb passend zur Umschaltung in eine Box der neuen Zentrale einstecken müsste. Aber wie soll er wissen, wann die Umschaltung erfolgt? Daher war ursprünglich geplant, den Handregler gleichzeitig von einem LocoNet auf das andere zu schalten. Beim praktischen Test ergaben sich aber einige neue Probleme und alte Probleme wurden dabei auch aufgedeckt.

Übernahme der Lok

Zum einen kam es zunehmend öfter vor, dass der Regler auf Nothalt ging. Dass muss so sein, wenn die Zentrale die Adresse noch mit anderer Fahrtrichtung kennt, sie also nicht über das "Purging" gelöscht wurde. Dieses alleine konnte aber nicht erklären, warum auch bei Adressen, die auf der anderen Zentrale noch nie verwendet wurden, Regler manchmal auf Nothalt gingen. Dieses tritt auf, wenn ein neuerer FRED mit Softwareversion ≥ 1.4 anmeldet, der sich den Slot so wie es sein soll per Null-Move (MOVE_SLOTS) reserviert, und die Fahrtrichtung verschieden ist. Das ist der Fall, wenn der Slot leer = "FREE" ist, die Fahrtrichtung im Slot per Default vorwärts ist und die Lok rückwärts fährt.

D.h. mit neueren FREDs passiert das immer, wenn die Lok rückwärts (bei Diesel mit Führerstand 2 voraus) fährt und noch nicht bekannt war. Aber auch wenn die Lok bekannt war, der Slot über Purging den Status "COMMON" oder "IDLE" hat und sich die Richtung geändert hat.

Mit der ersten automatischen Umschaltung trat ein weiterer Effekt auf. Dabei fährt die Lok kurzzeitig rückwärts. Das passiert bei FREDs mit älterer Software < 1.4, die sich den Slot per WR_SL_DATA reservieren, und einem Slot-Status "COMMON" mit einer anderen Fahrtrichtung. Der FRED übernimmt den Slot und geht nicht auf Nothalt, weil der Slot nicht mehr "IN USE" war und damit die Prüfung auf ID und Richtung nicht erfolgt. Da aber das Gleis sofort ungeschaltet werden muss, um Kurzschlüsse zu vermeiden, der FRED sich aber erst wieder anmelden muss, bekommt die Lok für kurze Zeit noch Befehle mit der alten Richtung und Geschwindigkeit.

Funktionsstatus

Wird der Handregler einfach von einer Zentrale zur anderen umgesteckt oder umgeschaltet, meldet er sich dort mit der gespeicherten Lokadresse an. Die Geschwindigkeit ergibt sich aus der Stellung des Potis, die Fahrtrichtung aufgrund der Schalterstellung. Aber der Staus der Funktionen geht verloren. Zentrale und Handregler gehen davon aus, dass alle Funktionen abgeschaltet sind. Da die Funktionen aber nicht oder sehr selten erneut gesendet werden, stimmen jetzt Funktionen in der Lok und im Steuersystem nicht überein und ein Schalten der Funktionen führt zu unerwarteten Reaktionen.

Regler, die nicht ein Poti für die Geschwindigkeit und einen Schalter für die Fahrtrichtung verwenden, könnten ohne LocoNet-Gateway nicht auf Arrangements mit Umschaltungen verwendet werden.

Beide Problemgruppen werden durch das LocoNet-Gateway behoben. Sobald ein Regler in das von LocoNet-Gateway bereitgestellte Zwischennetz eingesteckt wird, übernimmt das Gateway die Daten von der Zentrale, wo die Adresse zuletzt benutzt wurde, und reicht diesen Status an die anderen Zentralen weiter.

Zweigleisige Strecken

Wenn das LocoNet zusammen mit dem Gleis umgeschaltet wird, wird natürlich nicht nur für jedes Gleis eine entsprechende Umschaltung benötigt, sondern man erhält auch zwei LocoNets. Denn die beiden Gleise werden nie gleichzeitig umgeschaltet. Dann müssen sich aber die Lokführer in das jeweils richtige LocoNet einstöpseln. Der Test in Cloppenburg hat gezeigt, dass es dabei trotz Einweisungen vor jedem Fahrplan und entsprechender Kennzeichnungen der Boxen zu Fehlern kommt. D.h. die Lokführer verloren die Kontrolle über ihren Zug.

Beim LocoNet-Gateway ist das alles nicht erforderlich. Es ist egal von welcher Zentrale der Zug seine Befehle erhält und damit auf welchem Gleis gefahren wird. Daher reicht ein LocoNet-Gateway und damit ein Zwischennetz auch bei zweigleisigen Strecken.

Die manuelle Variante

Bei dem Millenniumstreffen in Kassel 2000 hatten wir zum ersten Mal zwei Zentralen an einem Arrangement. Dafür habe ich eine Umschaltung gebaut, die ich im Artikel "Zwei Chiefs in Kassel" im Hp1 2/2000 beschrieben habe. Chiefs als Zentralen, weil die andere "große" LocoNet-Zentrale, die IB von Uhlenbrock, leider nicht die Fahrstufeninformation vom FRED übernimmt und man daher die Fahrstufenzahl jeder Lok an jeder Zentrale einstellen müsste.

Mit den Jahren wurde diese Umschaltung immer wieder verwendet. Sie wurde auch dupliziert, um eine Trennung auf einer zweigleisigen Strecke durchführen zu können. Aber bei dem Einsatz hat sich gezeigt, dass die Zugmannschaften mitwirken müssen. Und bei den vielen Leuten auf den Großtreffen ist es schwierig, allen diese Technik in ausreichendem Umfang zu erläutern. Auch wird oft im Betriebsstress die Bedienung der Umschaltung vergessen, was zu Kurzschlüssen führt. Man kann die Umschaltung auch den Fahrdienstleitern der Nachbarbahnhöfe mit übertragen, aber auch das ist besonders bei viel Verkehr nicht sicher. Und ein Posten, der nur die Umschaltung bedient, ist nicht gerade spannend und bei Personalnot kaum zu besetzen. Selten ergibt sich eine Konstellation wie in 2004 in Cloppenburg, wo die Umschaltung mit einer Blockstelle kombiniert werden konnte. Im Bild die vier Taster für die Umschaltung.

Bild 1: Tasten für die manuelle Umschaltung an zweigleisiger Strecke.

Die automatische Variante

Für die Jubiläumstagung 2006 in Alsfeld wurde daher eine andere Lösung erforderlich. Insbesondere da dort viele Gruppen am großen Arrangement teilnahmen, die sonst keine großen Treffen mitmachen und daher wenig Erfahrung mit mehr als einer Zentrale hatten. Zudem brauchten wir mehr als zwei Zentralen, also mehrere Stellen, an denen von einer zur anderen Zentrale gewechselt wurde. Die Umschaltungen mussten daher automatisch ohne ein Zutun der Zugmannschaften oder Fahrdienstleiter erfolgen.

Bild 2: Testen und Fehlersuche in Cloppenburg.
Foto: Tobias Meyer

Ich habe daher als Vorbereitung auf Alsfeld acht Umschaltkästen aufgebaut und 2006 in Cloppenburg ausgiebig getestet. Während die Umschaltung des Fahrstroms sehr gut funktionierte, ergaben sich bei der Umschaltung der Regler von einer zur anderen Zentrale die oben bereits angesprochenen Probleme. Die Analyse dieser Probleme ergab die Notwendigkeit eines LocoNet-Gateways, dass für die Regler im Umschaltbereich ein spezielles LocoNet – das Zwischennetz – zur Verfügung stellt und die Zentralen in geeigneter Weise verbindet.

Innerhalb von nur drei Monaten wurde dieses LocoNet-Gateway entwickelt und auf dem Treffen in Hotteln praktisch getestet. In Alsfeld kamen sechs dieser Gateways zum Einsatz. Die in Cloppenburg getesteten Umschaltkästen wurden nur für das Gleissignal verwendet. Von diesen Umschaltungen kamen sieben Einheiten zum Einsatz. Die unterschiedliche Anzahl ergab sich aufgrund der zwei Umschaltungen im Bereich von Delthin, die von einem LocoNet-Gateway abgedeckt wurden.

Bild 3: Gleisumschaltung und LocoNet-Gateway in Alsfeld zwischen Spaxingen und Rehbrück.
Foto: Olaf Funke

Nach der Jubiläumsveranstaltung wurden die Systeme dann verteilt und werden dezentral gelagert, um den verschiedenen Gruppen zur Verfügung zu stehen. Daher wurden die Umschaltungen mit ihrem Zubehör in Kisten verpackt und mit einer Packliste versehen, damit keine Teile verloren gehen bzw. bei Bedarf nachgebaut werden.