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Was ist eine digitale Bahn?

Die Modelleisenbahn kann seit 1985 digital betrieben werden. In diesem Jahr stellte Märklin seine digitale Steuerung vor. Es folgten die anderen Hersteller ein paar Jahre später auf breiter Front. Einige dieser Systeme sind inzwischen vom Markt verschwunden.
Die Vorteile einer digital betriebenen Bahn gegenüber einer analogen Bahn sind überwältigend. Ohne auf die technischen Details einzugehen habe ich hier mal ein paar Stichworte zusammengefasst:

Funktionsweise einer digitalen Steuerung

Ich will hier mal versuchen, die Funtkionsweise einer digitalen Steuerung zu erläutern:
Wir stellen uns zunächst einmal ein Dampfschiff vor, und zwar ein grö฿eres. Nun hat dieses Dampfschiff einen Kapitän (das sind später wir selber). Ganz unten im Schiff sind dann ein paar Heizer tätig, die schaufeln fleissig Kohlen in die Brennkammer. Je mehr Kohlen geschaufelt werden, desto schneller fährt das Schiff.
Es stehen zunächst einmal 3 Heizer vor dem Kessel. Der Kapitän hat 3 Schalter auf seiner Brücke, mit jedem Schalter kann er bei den Heizern eine Lampe einschalten, und wenn die Lampe brennt, so muss der Heizer schaufeln.
Somit kann das Schiff jetzt mit 3 verschiedenen Geschwindigkeiten fahren: 1, 2 oder 3 Heizer schaufeln Kohle, oder aber gar keiner. Es gibt also die Geschwindigkeitsstufen 0 bis 3.
Das finden wir nun etwas wenig, und machen (ohne die Gewerkschaft zu fragen) folgendes: Die Heizer bekommen 3 unterschiedlich grosse Schippen: eine 5 kg, wine 10 kg und eine 20 kg-Schaufel. Jezzt ergibt sich das folgende Bild:
 
Stufe20er10er5erSchaufelmenge
0   0 kg
1   X 5 kg
2  X  10 kg
3  X X 15 kg
4 X   20 kg
5 X   X 25 kg
6 X X  30 kg
7 X X X 35 kg

 
Wir sehen, das wir mit 3 Heizern jetzt 8 Geschwindigkeitsstufen haben. Jeder zusätzliche Heizer mit der jeweils doppelt so grossen Schaufel wie sein kleinerer Kollege würde die Geschwindigkeitsstufen jetz verdoppeln. Es gilt:
 
3 Heizer = 2 x 2 x 2 = 8 Stufen
4 Heizer = 2 x 2 x 2 x 2 = 16 Stufen
5 Heizer = 32 Stufen
6 Heizer = 64 Stufen
7 Heizer = 128 Stufen
8 Heizer = 256 Stufen
10 Heizer = 1024 Stufen
 
Dem Technik-Interessiertem Leser werden diese Zahlen schon bekannt vorkommen: maximal 256 Rückmelder oder Weichen, DCC hat 128 Fahrstufen, man bekommt für PCs oft etwas mit 32-Bit oder 64 Bit, ein GIF-Bild hat 256 Farben usw. Diese ganzen Werte sind letztlich aufgrund der oben beschriebenen Systematik entstanden.
 
Zurück zu unserem Dampfer: Wir sagten, der Kapitän hat 3 Schalter. Jeder dieser Schalter kann EIN oder AUS sein. Damit entspricht der Schalter in der Computer-Sprache einem BIT. Mit 3 Bit haben wir also 8 Geschwindigkeits-Stufen.
Das ist ja schon ganz nett, aber wir wollen ja gerade Leitungen sparen, also alles nur über genau 1 Kabel führen. Jetzt kommt der ENKODER und der DEKODER ins Spiel. Der Kapitän, der nun nicht mehr lange überlegen will, welcher Heizer denn nun schaufeln soll für eine gewünschte Geschwindigkeit, holt sich einen Funker. Und unten im Heizraum kommt ebenfalls ein Funker. Jetzt sagt der Kapitän nur noch "Fahrt mit Stufe 6". Der Funker fängt an, dies seinem Kollegen zu morsen, er kodiert (Umwandeln in Morse-Befehle) und heisst damit ENKODER.
Der Funker im Keller empfängt den Befehl "Stufe 6" und sagt dann den Heizern mit den 10er und der 20er Schaufel, dass sie Schaufeln müssen. Er dekodiert also die Morse-Befehle, heisst daher DEKODER.
Jetzt haben wir folgendes erreicht: Der Kapitän muss nicht mehr in die Geschwindigkeitstabelle sehen (das macht jetzt der Dekoder). Und wir benötigen nur noch eine Funk-Leitung. Wir können sogar mehrere Dekoder haben, denn der Encoder kann ja mit seiner Morserei genau bestimmen, für welchen Empfänger der Befehl denn nun gedacht ist.
Damit wir kein Chaos haben auf der Funk-Leitung, kann nur der Funker auf der Brücke senden, die anderen können nur empfangen. Es gibt also nur eine Informations-Richtung. Kann die Informations in beiden Richtungen fliessen, also kann der Dekoder auch senden, so spricht man von einem bidirektionalen Dekoder. Systeme, die dies können, sind jedoch gerade erst im Entstehen (z.B. Märklin Systems oder Lenz).

ANALOG contra DIGITAL

 AnalogDigital
Wann? damals seit 1985
Loksteuerung Nur eine Lok je Stromkreis. Viele Loks fahren unabhängig voneinander.
Gleisspannung Liegt eine Spannung an, fährt die Lok. Es liegt immer eine Spannung am Gleis. Über einen Dekoder empfängt die Lok ihre Befehle.
Zugbeleuchtung im Stand Nur mit zusätzlichem Aufwand möglich. Ein (schönes) "Nebenprodukt".
Fahreigenschaften Die Lokgeschwindigkeit ist direkt von der Gleisspannung abhängig. Bei Hochdrehen der Spannung setzt sich die Lok meist ruckartig in Bewegung. Da immer Spannung am Gleis liegt, ist die Lokgeschwindigkeit nicht von der Gleisspannung abhängig und kann geregelt werden. Extreme Langsamfahrt ist möglich.
Sonderfunktionen in den Loks Nur mit zusätzlichem Aufwand möglich. Es können mehrere Sonderfunktionen (Licht ein/aus, Sound usw.) geschaltet werden.
Weichensteuerung Zu jeder Weiche muss ein Kabel vom Bedienpult gezogen werden. Jede Weiche wird über einen Dekoder an den digitalen Stromkreis angeschlossen.
Rückmeldung Für jede Rückmeldung muss ein Kabel zur entsprechenden Anzeige gezogen werden. Anschluss der Rückmeldekontakte über ein Bussystem.
Bedienpult Für jede Schaltfunktion muss es irgendwo auch einen Taster/Schalter geben. Das Bedienpult kann im PC erstellt werden.
Fahrstrassen, Blockstellenbetrieb usw. Nur mit zusätzlichem Aufwand möglich. Über den PC sehr einfach möglich.
PC-Anschluss Nur mit zusätzlichem Aufwand möglich (wenn überhaupt..) Über ein Interface einfach möglich.

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