Der Re 4/4 II Führerstand - Simulator

Einleitung

Die Idee für das Projekt eines Lokführerstand-Simulators entstand, als durch glücklichen Zufall in Kaiseraugst ein Führerpult aus einem abbruchreifen Steuerwagen (DZt) gerettet werden konnte. Während einer Projektarbeit über zwei Semester entstand an der Zürcher Hochschule für angewandte Wissenschaften in Winterthur das Grundgerüst des Simulators. In den letzten Jahren wurde der Simulator für ein möglichst realitätsnahes Fahrgefühl weiterentwickelt. Was ein realitätsnahes Fahrgefühl umfasst können Sie in den nächsten Zeilen lesen.

Vorbild-Lok

Als Vorbild für den Simulator dient die Lok des Typs Re 4/4 II der SBB. Diese Lokserie wurde ab dem Jahr 1963 in Betrieb gesetzt und durch die Firmen SLM, BBC, MFO und SAAS geliefert. Die Lok wurde mit konventioneller Einphasen-Wechselstrom Technik bestehend aus Transformator, Stufenschalter und Wechselstrom-Reihenschlussmotor ausgerüstet. Mit 296 gelieferten Stück ist diese Lok immer noch die grösste Serie der SBB.

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Konzept

Das Ziel der Modelleisenbahnanlage des MECF ist ein möglichst realistischer Bahnbetrieb nach dem Vorbild der SBB. Das wird durch die Stellwerke Domino 55, Domino 67 und dem ESTW realisiert und soll durch den Führerstands-Simulator ergänzt werden. Mit einem Videowagen wird die Strecke der Modelleisenbahnanlage in Echtzeit aus Lokführerperspektive aufgenommen und an eine Leinwand projiziert. Aufgrund der Streckenansicht mit den Signalen muss der Lokführer den realen  Führerstand bedienen. Diese Manipulationen am Führerstand werden von einem Simulationsprogramm verarbeitet und die aktuelle Geschwindigkeit der Lok berechnet. Diese Geschwindigkeit wird an die Modelllok ausgegeben, welche den Videowagen schiebt. Damit auch die Streckenparameter wie Neigung oder Kurvenradius in die Simulation mit einfliessen, wird von der Anlagensteuerung die aktuelle Position des Videowagens auf der Modellbahnanlage dem Simulationsprogramm gemeldet.

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Simulation  und Steuerung

Wie vorhergehenden im Konzept beschrieben, bildet das Simulationsprogramm das Herzstück des Simulators mit welchem die Funktionen der Re 4/4 II möglichst originalgetreu nachgebildet werden.
Wird zum Beispiel die Taste für die Signalpfeife gedrückt, wird diese Änderung vom Simulationsprogramm eingelesen, verarbeitet und an die Lautsprechern ausgegeben. Wie beim Vorbild ertönt das Geräusch der Pfeife natürlich nur, wenn genügend Druckluft vorhanden ist und der Steuerstrom eingeschaltet ist. So werden auch die weiteren Schalter eingelesen, verarbeitet und die entsprechenden Aktionen durchgeführt. Mittlerweilen sind ca. 40 Schalter und Taster mit 30 Lampen, Spulen usw. verknüpft. Die dazu notwendige Elektronik-Hardware ist, wie auch das Simulationsprogramm, eine komplette Eigenentwicklung.

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Die Betriebsgeräusche der Lok werden über fünf, im Führerraum angeordnete Lautsprecher, abgespielt. Diese Geräusche wurden auf einer Re 4/4 II aufgenommen. Daraus entstanden mit einem Soundprogramm über 30 einzelne Geräusche, welche vom Simulationsprogramm zum richtigen Zeitpunkt eingespielt werden. Die Lautsprecher sind so angeordnet, dass eine realistische Klangverteilung erreicht wird. Das Geräusch des Hauptschalters wird beispielsweise an der Führerraum-Rückwand abgespielt, während der Ton des Warnapparates von vorne ertönt.

Das Simulationsprogramm wurde mit der Programmiersprache Java geschrieben und besitzt für die Realisierung der beschriebenen Funktionen mehrere Schnittstellen:

  • PCI-Bus/Schnittstellenkarte zum Einlesen der Befehle vom Lokführer und zur Ansteuerung der Meldelampen und Instrumente des Führerstandes.
  • CAN-Bus zur Ausgabe der simulierten Geschwindigkeit über das Zimo Mehrzugssystem an die Modelllok mit dem Kamerawagen.
  • RS-232 zum Empfangen der aktuellen Positionsangabe der Kameralok aus der Anlagensteuerung.
  • LAN zur Ausgabe von Daten an den LEA und den PC zur Darstellung der Videoaufnahme an der Leinwand.
  • DirectX zum Abspielen der Betriebsgeräusche via die fünf Lautsprecher.

Führerstand

Ein Fahrgefühl, welches noch näher an der Realität ist, konnte mit dem Aufbau eines originalen Führerstandes erreicht werden (Bericht). Für den Führerstand konnten Teile von zwei Abbruchloks der SBB verwendet werden:

  • Re 4/4 II 11274, Auffahrunfall in Basel SBB RB, Februar 2010
  • Re 4/4 III 11365, Auffahrunfall auf der Rheinbrücke Basel, Februar 2013

Von der Lok 11365 wurde der Führerpult und weitere Einzelteile demontiert, anschliessend der Führerstand mit Trennscheiben geteilt und im Clublokal wieder aufgebaut. Die Lok 11274 diente zur Ergänzung noch fehlender Teile.

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Ausblick

Das Projekt des Führerstandsimulators ist weit fortgeschritten. Doch sind noch verschiedenste Verbesserungen und Ergänzungen in unseren Köpfen. So soll eine verbesserte Kameralok gebaut und die Simulation so programmiert werden, dass eine beliebige Zugformation als Anhängelast der simulierten Re 4/4 II ausgewählt werden kann.