Railware im Miniatur Wunderland

Diese Seite entspricht Stand von Ende 2002.

Die größte digitale Modellbahnanlage der Welt, das Miniatur Wunderland in der Hamburger Speicherstadt, arbeitet mit Railware.

Am Anfang war ...

Im September 2001 machte mich Peter Littfinsky von LDT auf das Miniatur Wunderland aufmerksam und arrangierte einen gemeinsamen Termin. Ich fuhr mit eher gemischten Gefühlen nach Hamburg - meiner alten Heimatstadt. Natürlich hatte ich von diesem Projekt gehört, aber ich konnte mir einfach nicht vorstellen, dass ich etwas dazu tun konnte. Der Termin in der Speicherstadt musste zweimal um eine Stunde verschoben werden. Genügend Zeit also, sich alles anzusehen. Mir stach jedoch das emsige Treiben der Mitarbeiter rund um die Anlage ins Auge.

Meine Gesprächspartner waren gut vorbereitet. Sie hatten spezifische Fragen und sich offensichtlich mit allen gängigen Softwaresystemen auseinander gesetzt. Schnell wurden wir uns einig: Railware schien das ideale System zu sein. Wirklich? Während man in Hamburg nur das System 2.6 kannte, wollte ich unbedingt die neue Version 4, an der ich bereits seit 12 Monaten arbeitete, zum Einsatz bringen. Aber würde dies auch wirklich die Erfordernisse abdecken? Schließlich handelte es sich um die größte digitale Modellbahnanlage der Welt und Version 4 war kaum erprobt und in einem Zustand, den ein Softwareentwickler ‚Alpha Stadium’ nennt. Dies umschreibt sehr schön den Tatbestand einer nur im Rohbau fertigen Software, die an allen Enden und Ecken zusammenbrechen würde. Ich bat um eine Woche Bedenkzeit, bevor ich einem Pilotprojekt im November 2001 zustimmte. Später sagte mir einer der Wunderländer „Dieter, als du die Anlage gesehen hast, war uns klar, das du nicht mehr nein sagen konntest“. Stimmt, denn das Miniatur Wunderland ist eine einzige große Herausforderung ...

Im November wurde dann versuchsweise der Alpenteil des Abschnittes 1 auf Railware umgerüstet. Nach anfänglichen Schwierigkeiten arbeitete die Software (es war ihr erster echter Praxiseinsatz) erstaunlich stabil. Eine weitere Woche im Dezember wurde für Schulungen und Vorplanungen für den Bauabschnitt 2 vereinbart. Viele Züge mit hoher Zugfolge waren das Ziel, dass zum einen durch die vielen Gleise und Bahnhöfe und zum anderen durch die Software erreicht werden sollte.

Das Rechnerkonzept

Der Bauabschnitt 2 wird von mehreren Betriebsrechnern gesteuert. Jeder Rechner bedient einen Anlagenteil, der aus bis zu vier Gleisbildern bestehen kann. Ein Anlagenteil ist mit Zweileiter Gleismaterial von Roco, die anderen mit Dreileitergleisen von Märklin (K-Gleis) aufgebaut. Die Dreileitergleisbilder werden intern Hauptbahn 2, 3, 4, Nebenbahn 4, Wattwurmbahn und Hafenbahn genannt. Zum Zweileiterteil zählen die S-Bahn, die U-Bahn, die Straßenbahn und die Hafenbahn in der Speicherstadt.

Jeder Betriebsrechner steuert 'seinen' Anlagenteil mit getrennten Digitalsystemen zum Fahren, Schalten und Melden. Dadurch wird nicht nur eine höhere Betriebssicherheit erreicht, sondern der systembedingt niedrige Informationsdurchsatz der Digitalsysteme wird wesentlich erhöht.

Aus den Erfahrungen des ersten Bauabschnittes wurden zahlreiche Verbessungen eingeführt. So wurde z.B. auf DCC Protokoll umgestellt, weil der Adressvorrat sonst nicht für die benötigte Anzahl von Lokomotiven, Weichen und Signalen ausgereicht hätte.

Als Fahr- und Schaltsysteme werden Lenz LZ-100 mit LI-100F Interface eingesetzt. Die Rückmeldungen erfolgen über je ein HSI-88 und s88 Rückmeldebausteinen mit eingebauten Optokopplern.

Zur digitalen Energieversorgung werden Booster der Firmen Heller und Lenz eingesetzt.

Für die Loks werden ausschließlich Lokdecoder der Hersteller Lenz und ESU eingesetzt, die mit langen DCC- Adressen und 28 Fahrstufen verwendet werden. Hier greift z.B. das RAILflow Konzept: bei der Vielzahl von Lokomotiven, die ja meist individuelle CV- Werte im Decoder haben und deren Geschwindigkeitskennlinie in Railware bekannt sein muss, wurde ein zentraler Einmessplatz geschaffen. Die Lok wird auf das Messgleis gestellt, kann dort programmiert und anschließend automatisch eingemessen werden. Alle Parameter werden in einer zentralen Datenbank gespeichert und den Betriebsrechnern zur Verfügung gestellt. Dies erleichtert die Inbetriebnahme neuer Züge ganz wesentlich. Außerdem stehen die Daten für spätere Wartungsarbeiten oder Austausch zur Verfügung. So dauert der softwarebedingte Teil der Inbetriebnahme einer neuen Lok vom Auspacken bis zur ersten Abfahrt nicht mehr als 10 Minuten. Wenig im Vergleich zu den handwerklichen Anpassungen, um das rollende Material auf den harten Dauereinsatz vorzubereiten.

Alle Betriebsrechner sind über ein Netzwerk miteinander verbunden. Zusätzlich wurde ein zentraler Leitrechner aufgebaut. Er stellt eine zentrale Datenbank mit den Zug- und Lokinformationen zur Verfügung, ermöglicht dem Betriebspersonal das morgendliche starten der Anlage, überwacht die Digitalsysteme und alle Booster, erlaubt das Ein- und Aussetzen von Zügen zu Wartungszwecken und erfasst Statistiken über die Auslastung und Aktivitäten des Gesamtsystems. Ein zentrales Logbuchsystem ermöglicht die schnelle Erfassung und visuelle Darstellung besonderer Ereignisse der Betriebsrechner. So werden z.B. Kurzschlüsse und Boosterausfälle gemeldet, ein durch Kontaktprobleme stehen gebliebener Zug wird mit seiner Position gemeldet, Geisterzüge die durch defekte Weichen in falsche Gleise fahren, werden erkannt, angehalten und angezeigt. Es gibt insgesamt 34 besondere Ereignisse die am Leitrechner mit Position im Gleisbild darstellbar sind. Zu einem späteren Zeitpunkt ist die zusätzliche Information des Betriebspersonals über ein Pager- oder SMS- System vorgesehen.
Trotz der zentralen Funktionen wurde darauf geachtet, dass jeder Betriebsrechner autark arbeiten kann und das bei einem Ausfall eines Rechners, des Leitrechners oder des Netzwerkes kein Totalausfall entsteht.

Sogar der Ausfall eines Betriebsrechners, eines Digitalsystems oder gar eines einzelnen Gleisbildes ist abgesichert: im Normalfall sendet jeder Rechner in kurzen Abständen über das Fahrsystem eine bestimmte Digitaladresse. Fällt diese aus, dann schaltet ein besonderer Watchdog Baustein (von LDT entwickelt) nach wenigen Sekunden die Boosterversorgung mit den Digitalimpulsen ab. Alle betroffenen Züge bleiben stehen.

Die Mehrzahl aller Züge fahren innerhalb eines Anlagenteils. Die Gleisanlagen wurden bereits bei der Planung entsprechend konzipiert, um Systemübergänge zu minimieren. Ein Teil der Züge fährt jedoch in Umläufen, die einen Übergang zwischen einzelnen PCs erfordert.

Alle Anlagenteile besitzen sogenannte Übergabegleise. Diese befinden sich entweder auf freier Strecke oder verstecken sich in Bahnhofsgleisen. Je nach betrieblicher Notwendigkeit bestehen bis zu 3 Übergabestrecken zwischen je 2 Anlagenteilen. Fährt ein Zug z.B. von der Hauptbahn 2 auf die Hauptbahn 3, dann kann er dafür das Übergabegleis im Hauptbahnhof verwenden. Bei der Einfahrt wird das Gleis auf das Digitalsystem der Hauptbahn 2 gestellt, der Zug fährt 'normal' ein und hält an. Bei der Abfahrt wird das Gleis auf die Hauptbahn 3 geschaltet, der Zug an den betreffenden Betriebsrechner übergeben und von dort weitergefahren. Bei einer Übergabe auf freier Strecke arbeitet das auch mit fahrenden Zügen. Dies ist einzig von der Länge der Übergabestrecke und des Zuges abhängig, da der Zug zu keinem Zeitpunkt eine leitenden Verbindung zwischen den Gleisen der einzelnen Digitalsysteme herstellen darf.

Der Zugbetrieb

Zunächst einmal wäre man immer geneigt, den Zugbetrieb mit einem Fahr- oder Ablaufplan abzuwickeln. Dies wurde im ersten Bauabschnitt mit dem dort eingesetzten Softwaresystem auch so gemacht. Allerdings muss man wissen, das ein Ablaufplan im technischen Sinn der üblichen Steuerungen aus einzelnen Schritten, sogenannten Schrittketten, besteht. Dieses Verfahren ist den Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) entlehnt und wird noch heute so oder ähnlich in den bekannten Modellbahnsteuerungssystemen verwendet.

Ein solcher Ablaufplan besteht aus exakten technischen Kommandos: prüfe Abschnitt 12,4; schalte Weichen 130, 78 und 15; zeige Reservierung an; warte 3 Sekunden; schalte Signal 312 auf Fahrt; beschleunige Lokdecoder 1210 von Fahrstufe 0 auf 18. Da dies für jeden Zug und jeden zu befahrenden Streckenabschnitt erforderlich ist, wird schnell klar, wie aufwändig und fehlerträchtig dies bei den Dimensionen des Miniatur Wunderlandes werden würde. Dazu kommen noch zahlreiche technische Limitierungen, die z.B. die Anzahl der Fahrplanfahrten oder Schritte begrenzen.
Darum war das Railware Prinzip eine große Arbeitserleichterung. So wurden einmalig alle Eigenschaften der Anlage erfasst: die Blockabschnitte, Bahnhofsgleise und Bahnhöfe, Abstellgleise, Schattenbahnhöfe sowie gewisse Signalabhängigkeiten. Auch die Angaben zu den Streckenhöchstgeschwindigkeiten wurden festgelegt. Dann wurden für alle Gleise die erlaubten Zuggattungen definiert. Dies ermöglicht dem Softwaresystem selbsttätig und flexibel Entscheidungen über die zu verwendenden Streckenabschnitte zu treffen.

Nun waren noch die Zug- und Lokeigenschaften zu erfassen. Außer Lokadresse, Lokfunktionen und einer Geschwindigkeitstabelle mit der jede Lok mit echten umgerechneten Modellgeschwindigkeiten fahren kann, wurden noch die Heimatgleise in den Schattenbahnhöfen und die Zuggattung festgelegt.

Auf der Anlage fahren die Züge in bis zu 15 Linien. Für jede Linie wurde eine Umlaufgruppe gebildet und deren Züge in genügender Zahl in den Schattenbahnhöfen platziert. Die Anzahl der benötigten Züge ist abhängig von der Umlaufzeit einer Gruppe, den zur Verfügung stehenden Streckenkapazitäten und den veranschlagten Pausenzeiten der Züge.

Nach dem Start der Rechner, Digitalsysteme und der Gleisbilder wird der Zugbetrieb gestartet. Dazu holt Railware aus jedem Schattenbahnhof und den Abstellgleisen der Wendezüge die erforderliche Anzahl von Zügen auf die Strecke. Erreicht ein Zug wieder seinen Heimatabstellbahnhof, wird selbsttätig ein anderer Zug auf die Reise geschickt.
Während der Fahrt eines Zuges überwacht Railware den Zuglauf innerhalb der festgelegten Grenzen und reserviert selbsttätig Fahrwege. Falls ein Gleisabschnitt besetzt ist, wird unter Umständen nach einem alternativen Gleis gesucht. Auch die Bahnhofsgleise werden selbsttätig und flexibel verwendet. Lediglich an manchen Stellen würden die kleinen Preiser Reisenden den Zug an einem bestimmten Bahnsteig (Richtungsverkehr) erwarten.

So kommt es im Betrieb immer wieder zu neuen Situationen, in denen das System selbsttätig Lösungen findet. Bleibt zum Beispiel ein Zug stehen, wird der übrige Zugverkehr, falls möglich, umgeleitet. Ist das nicht möglich, kommt es zu Stauungen. Aber auch die werden durch das Softwaresystem wieder aufgelöst. All diese Dinge sind zuvor nicht programmiert worden, sondern sind spontane Entscheidungen der Software. Nur in den seltensten Fällen ist ein Eingriff des Bedienerpersonals erforderlich.

Durch dieses Verfahren können prinzipiell beliebig viele Züge auf der Anlage fahren. Natürlich werden nur so viele Züge eingesetzt, dass ein flüssig wirkender Betriebsablauf erreicht wird.

Falls Sie also einmal eine optisch sehr gut wirkende parallele Ein- oder Ausfahrt von mehreren Züge beobachten, dann genießen Sie es. Zwar kommt das häufiger vor, aber wohl nicht mehr an dieser Stelle und bestimmt mit anderen Zügen.

Technik in Zahlen - Bauabschnitt 2

Die Railware Version

Eingesetzt wird ein Release, das im wesentlichen den Versionen 4.05 und 4.07 entspricht. Allerdings wurden alle Konfigurationsteile, die per Definition nicht genutzt werden sollen, gesperrt. Drum herum arbeiten die Programme des RAILflow Systems, das SpyManagement und das CentralLog System. Sie gehören nicht zum Lieferumfang des Standard Railware Systems.

Wie geht es weiter ?

Seit dem 27. November 2002 läuft das System im Dauereinsatz.

Noch sind nicht alle geplanten Ereignisse im Abschnitt 2 fertiggestellt: so fehlt noch (Stand Dez. 2002) die Steuerung des Betriebswerkes mit seinen beiden Drehscheiben. Außerdem sollen dorthin regelmäßig Kohle- und Schlackenzüge fahren. Auch auf der Hafenbahn ist noch nicht viel Betrieb. Im Güterbahnhof soll eine eigene Ablaufbergsteuerung für selbsttätig ablaufende Wagen sorgen. Diese werden dann zusammengedrückt und regelmäßig auf die Reise geschickt. Dafür müssen aber noch viele Tests der verfügbaren Kupplungssysteme und Wageneinheiten durchgeführt werden.
Auch ein Tunnelrettungszug und zahlreiche weitere Sonder- und Regelzüge warten noch auf ihren Einsatz ...

Nachdem der Abschnitt 2 erfolgreich mit Railware arbeitet, soll auch der alte Bauabschnitt 1 mit seiner Hauptbahn und den Nebenbahnen komplett auf Railware umgerüstet werden. Da dies nur in den Nachtstunden geschehen kann, wird wohl noch einige Zeit vergehen. In mehreren Phasen erfolgt die Umrüstung, in denen zunächst die alte Hardware bestehen bleibt, dann aber in weiteren Stufen auf DCC Lokdecoder umgerüstet wird. Danach können auch die Gleisverbindungen zum Abschnitt 2 hergestellt werden. Diese Maßnahme ermöglicht dann Zugfahrten zwischen allen Bahnen. So wird ein Teil des Zugverkehrs auf der Neubaustrecke bis zum Hauptbahnhof durchlaufen. Auf zwei weiteren Linien werden Züge von den Alpen über den Hamburger Hauptbahnhof und den Eurotunnel bis nach Amerika fahren. Für einen solchen Zug wird eine Fahrzeit von mehr als 90 Minuten geschätzt.

Und auch die Planungen für den Bauabschnitt 3 (Amerika Anlage) laufen bereits auf Hochtouren. Die Grundrahmen stehen schon, der Gleisplan ist ebenfalls fertig und derzeit werden die technischen Pläne erstellt. Wenn auch dieser Abschnitt fertig ist, werden allein 15 Railware Betriebsrechner den Zugbetrieb bewältigen.

Das Miniatur Wunderland ist und bleibt eine einzige große Herausforderung ...

Bilder mit freundlicher Erlaubnis des Miniatur Wunderlandes.

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