Einrichtung zur Identifizierung der Fahrzeuge eines Modelleisenbahn-Zugverbandes mit fernsteuerbaren Kupplungspaaren

B E S C H R E I B U N G

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Identifizierung der Fahrzeuge eines aus Lokomotive und Waggons über Kupplungspaare zusammengesetzten Modelleisenbahn-Zugverbandes und dessen Fernsteuerung, mit in den Fahrzeugen jeweils angeordnetem Decoder und Stromübertragung und Datenübertragung über die Fahrzeugkupplungspaare.

Ein Modelleisenbahn-Zugverband besteht aus einer Lokomotive, an deren Rückseite und/oder Vorderseite Waggons angehängt sind. Da- bei sind die einzelnen Fahrzeuge jeweils über Kupplungspaare miteinander verbunden. Bekannt ist z. B. aus der DE 100 44 088 A1 ein elektromechanisches Kupplungspaar, bei dem das Kuppeln und Entkuppeln mittels in der Kupplung integrierter Aktorik fernsteuerbar ist. Dieses Kupplungspaar ist als 2-poliger Steckverbinder ausgebildet und die Aktorik weist eine stromdurchflossene Spule auf. Derzeit ist die sogenannte Kupplung UK-1 die einzige verfügbare Modelleisenbahn-Kupplung, die sowohl eine leitende Verbindung zur Verfügung stellt als auch eine integrierte Aktorik besitzt.

Jedoch lässt sich bei den bekannten Modelleisenbahn-Zugverbänden die Reihenfolge der Fahrzeuge im Zugverband sowie die Orientierung der Waggons bezogen auf die Lokomotive nicht automatisch ermitteln. Die Kenntnis dieser Informationen ist aber erforderlich, um einen Modelleisenbahn-Zugverband von einer Steuerzentrale fernsteuern zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, mit der die Reihenfolge der Fahrzeuge in einem Modelleisenbahn-Zugverband sowie die Orientierung eines Waggons bezogen auf die Lokomotive und das Befinden eines Waggons auf der Vorderseite oder Rückseite einer Lokomotive automatisch erkennbar sind, um die gewünschte Zusammensetzung des Zugverbandes fernsteuern zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Einrichtung und Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß der Erfindung ist in allen Fahrzeugen des Zugverbandes, also sowohl in der Lokomotive als auch in den Waggons ein Decoder angeordnet. Alle Fahrzeuge und deren Decoder sind miteinander über einen Datenbus verbunden, und die jeweiligen Fahrzeugkupplungspaare werden im eingekoppelten Zustand zur Stromübertragung und Datenübertragung genutzt. Der Datenbus ist mittels eines im Bereich des Lokomotiv-Decoders angeordneten Widerstandes und einer schaltbaren elektronischen Last erfindungsgemäß in zwei Gruppen unterteilbar, nämlich in eine an der Vorderseite und in eine an der Rückseite der Lokomotive gelegene Gruppe.

Ferner weist der Datenbus je Fahrzeug des Zugverbandes erfindungsgemäß eine Spannungsmessung auf und alle Decoder des Zugverbandes messen die von der Lokomotive zur Verfügung gestellte Spannung, wobei die auf der einen Seite des Widerstandes angekoppelten Fahrzeugwaggons mit ihren Decodern eine um den Betrag des Spannungsabfalls kleinere Spannung messen als die auf der anderen Seite der Lokomotive liegenden Waggons, d. h. auf die-

se Weise lässt sich eine Teilung aller Decoder in eine Gruppe mit dem höheren Spannungswert und in eine Gruppe mit dem niedrigeren Spannungswert durchführen, wobei diese Gruppen den auf beiden Seiten der Lokomotive angekuppelten Fahrzeugen und Decodern ent- sprechen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ergeben die im Datenbus gemessenen Spannungsabfälle über dem elektrischen Widerstand jedes Kupplungspaares die Reihenfolge der Fahrzeuge inner- halb einer Gruppe im Zugverband. Mit Vorteil sind die Spannungswerte jeweils zusammen mit der eindeutigen Adresse des jeweiligen Fahrzeugdecoders übertragbar und alle Decoder und damit alle Fahrzeuge sind in ihrer gewünschten Reihenfolge anzuordnen.

Von einer Steuerzentrale sind die die Zugverband-Fahrzeuge verbindenden Kupplungspaare ansteuerbar bzw. fernsteuerbar, die jeweils aus einem aktiven einen Aktivator aufweisenden Kupplungsteil und einer Gegenkupplung bestehen. Dabei kann der aktive Kupplungsteil nach einem besonderen Merkmal der Erfindung einen um ein Gelenk schwenkbaren zweiarmigen Wippenhebel mit abgewinkelter Nase aufweisen, die beim Zuklappen des Wippenhebels eine verschiebbare Raste in eine Verrastung der jeweiligen Gegenkupplung eingreifen lässt. Diese Art der Fahrzeugkupplung ist sehr stabil, um auch lange Zugverbände ziehen zu können.

Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Einrichtung und deren Schaltung zur I- dentifizierung der Fahrzeuge eines Modelleisenbahn-Zugverbandes, und

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Fig. 2 als Einzelheit herausgezeichnet den einen Teil einer vorteilhaften fernsteuerbaren Kupplungsverbindung zweier Fahrzeuge im Zugverband der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ausschnittsweise aus einer Modelleisenbahnanlage beide Leitungen 10, 11 des Datenbusses, der alle Zugverband-Fahrzeuge und deren Decoder miteinander verbindet, im Ausführungsbeispiel den Waggon-Decoder 12, den Lokomotiv-Decoder 13 und den Wag- gon-Decoder 14, und zwar über Fahrzeug-Kupplungspaare 15 und 16. Mit 17 ist eine Spannungsquelle zur Stromversorgung des elektromotorischen Antriebes der Lokomotive angezeigt.

Das System zur Fahrzeugidentifizierung mit automatischer Erkennung der Reihenfolge und Orientierung der Fahrzeuge im Zugverband bezogen auf die Lokomotive ist wie folgt:

Bei einem Modelleisenbahn-Zugverband können Waggons oder Lokomotiven beliebig an beiden Fahrzeugseiten der nachfolgend auch als Master bezeichneten antreibenden Lokomotive verbunden werden. Um über den Master den Stellbefehl für das öffnen eines Kupplungspaares 15, 16 an beliebiger Stelle im Zugverband absetzen zu können, ist Voraussetzung, dass für den Master jeder Waggon im Zugverband einzeln bekannt und adressierbar ist. Neben der Zuord- nung einer eindeutigen Adresse muss dem Master bekannt sein, wie die Reihenfolge der Adressen (Waggons oder Lokomotiven) bezogen auf den Master vorliegt. Weiterhin benötigt der Master die Information, ob sich eine Kette bzw. Gruppe von Adressen auf der Vorderseite oder der Rückseite des Masters befindet. Als letzte Information benötigt der Master eine eindeutige Aussage über die Orientierung jeder Adresse bezogen auf den Master. Mit diesen Informationen ist

eine eindeutige Fernsteuerung jedes Kupplungspaares 15, 16, das eine Fahrzeugverbindung herstellt, möglich.

Das System im Einzelnen:

Erster Schritt: Decodermenge ermitteln

Jeder Fahrzeugdecoder 12, 13, 14 erhält werksseitig eine Adresse, die sich produktionsbedingt niemals wiederholen kann. Der Decoder erhält hiermit seine Individualität. Diese Adressen kann der Masterdecoder 13 durch entsprechende Datentelegramme einsammeln, z. B. durch eine Anfrage an alle Decoder im Zugverband. Die Antwort der einzelnen Decoder wird dadurch zeitlich entzerrt, d. h. die Datenüberlagerung wird dadurch verhindert, dass alle Decoder mit einer Zeitverzögerung antworten. Zufällige Datenüberlagerungen führen zu fehlerhaften Telegrammen, die dann entsprechend wiederholt werden müssen. Mit Abschluss dieses Schrittes verfügt der Master 13 über alle Decoder-Adressen innerhalb eines Zugverbandes.

Zweiter Schritt: Gruppenbildung von zwei Gruppen:

Der Master kann mit Hilfe eines Widerstandes 18 und einer schaltbaren elektronischen Last 19 den Bus 10, 11 (2-polige leitende Verbindung zwischen allen Decodern jeweils über ein entsprechendes Kupplungspaar) in zwei Hälften unterteilen, die sich durch unterschiedliche Spannungshöhen unterscheiden. Dies geschieht dadurch, dass der Master seine Last 19 einschaltet. Alle Decoder 12, 13, 14 messen diese vom Master zur Verfügung gestellte Spannung, wobei die auf der einen Seite des Widerstandes 18 angekoppelten Waggons eine um den Betrag des Spannungsabfalls kleinere Spannung messen als die auf der anderen Seite des Masters liegenden Waggons. Nachdem der Master alle Spannungswerte eingesammelt hat, lässt

sich eine Teilung aller Decoder in zwei Gruppen durchführen, die Gruppe mit dem höheren und mit dem niedrigeren Spannungswert. Diese Gruppen entsprechen dann den Decodern (Fahrzeugen), die auf den beiden Seiten des Masters 13 angekuppelt sind. Die entspre- chenden Spannungsmessungen sind in Fig. 1 mit 20, 21 , 22 angezeigt.

Dritter Schritt: Reihenfolge der Fahrzeuge innerhalb einer Gruppe

Um die Reihenfolge innerhalb einer Gruppe festzulegen, bedarf es der Herstellung eines messbaren Effektes, der in jedem Decoder in Abhängigkeit von seiner Position innerhalb der Gruppe zu einem anderen Messergebnis führt. Dieser Effekt kann dadurch hergestellt werden, indem die Eigenschaft der Kupplung genutzt wird, die Ver- bindung mit einem minimalen Widerstand zur Verfügung zu stellen. Bei der eingangs erwähnten Kupplung UK-1 liegt dieser Widerstand in der Größenordnung von 500 mOhm. Wird nun der Bus 10, 1 1 , der alle Waggons miteinander verbindet, zum Ende hin erheblich belastet oder gar kurz geschlossen, so ergibt sich ein messbarer Spannungs- abfall über dem Widerstand jedes Kupplungspaares. Die Reihenfolge des Waggons ergibt sich nun aus der Anordnung der Spannungswerte. Da die Spannungswerte jeweils mit der eindeutigen Adresse des Decoders übertragen werden, lassen sich nach dieser Messung alle Decoder in ihrer Reihenfolge anordnen.

Alternativ könnte in jedem Decoder auch eine Vorrichtung eingebaut werden, die den Stromfluss zum nächsten Decoder unterbricht. Eine solche Vorrichtung wäre gleichfalls geeignet, die Reihenfolge der Fahrzeuge zu erkennen, indem durch das öffnen der Busverbindung ein Datenpaket nur bis zu dem Decoder übertragen wird, der die Stromflussunterbrechung erzeugt. Dann wäre die Reihenfolge sukzessive zu ermitteln, indem jeder Decoder seine Trennstelle nachein-

ander öffnet und der Master jeweils abfragt, welche Decoder noch zu erreichen sind.

Vierter Schritt: Orientierung eines Decoders

Die Orientierung eines Decoders bestimmt sich grundsätzlich über die Polarität der zu messenden Busspannung. Wird ein Fahrzeug gedreht, so invertiert sich die Polarität entsprechend. Bei der Verdrahtung der Kupplung ist darauf zu achten, dass beide Pole der Buslei- tung 10, 1 1 durch ein Fahrzeug nicht vertauscht werden. Dies ist jeweils bei der Montage sicher zu stellen.

Fig. 2 zeigt den einen Teil 23 der Kupplungsverbindung. Der andere Teil der Kupplungsverbindung ist als in Fig. 2 nicht dargestelltes zu Teil 23 identisches Bauteil als Gegenkupplung jedoch um 180° gedreht zu verstehen.

Das Kupplungsteil 23 (sowie auch die Gegenkupplung) weisen einen um ein Gelenk 24 schwenkbaren als zweiarmigen Hebel ausgebilde- ten Zughaken 25 mit abgewinkelter Rastnase 26 sowie eine Druckfeder 30 am gegenüberliegenden Hebelarm auf. Der Zughaken 25 kann mit seiner Rastnase 26 in der Raste 28 der Gegenkupplung verras- ten. Die Aktorik der Kupplungsverbindung ist wie folgt:

Um vor dem Einkuppeln den Hohlraum zwischen einem Drehhebelkontakt 27 und einem Magneten 31 zu schützen und den Zughaken 25 in geöffneter Position zu halten, blockiert der Drehkontakt 27 in der in Fig. 2 gezeigten Position den Zughaken 25. Während des Kupplungsvorganges drückt der Zapfen 29 der in Fig. 2 nicht darge- stellten Gegenkupplung gegen den Drehkontakt 27, der daraufhin eine Drehbewegung um eine Schwenkachse 32 gegen den Uhrzeigersinn um z. B. ca. 70° ausführt und eine zugehörige Druckfeder 34

komprimiert. Während dieser Drehbewegung und auch nach Erreichen der Endposition (ca. 70° gegen den Uhrzeigersinn gegenüber der Darstellung Fig. 2) stellt der leitende Drehhebel 27 eine elektrische Verbindung über eine Kontaktfeder 35, die auf die Drehachse 32 drückt, zum leitenden Zapfen 29 der Gegenkupplung her. Hierdurch wird ein Pol der elektrischen Verbindung hergestellt. Der zweite Pol wird entsprechend über die zweite, gleiche Anordnung mit dem Zapfen 29 des in Fig. 2 dargestellten Kupplungsteils 23 und den entsprechenden Elementen 27, 32, 35 der Gegenkupplung hergestellt.

Im verrasteten Zustand dringt der Rasthaken 26 in die Raste 28 der Gegenkupplung ein. Zu diesem Zeitpunkt blockiert der inzwischen um 70° gedrehte Drehkontakt 27 die Bewegung des Zughakens 25 nicht mehr. Während der Einkuppelphase gleitet der Zughaken 25 mit sei- ner Rastnase 26 am Zapfen 29 der Gegenkupplung entlang bis zur Erreichung der Raste 28 der Gegenkupplung. Die Druckfeder 30 sorgt dafür, dass die Rastnase 26 sofort in die Raste 28 der Gegenkupplung rutscht.

Beim Entkuppeln öffnen sich beide Zughaken 25, indem sie durch den Hub des elektrisch ansteuerbaren Magneten 31 nach außen schwenken. Die Druckfeder 34 sorgt dafür, dass der Drehkontakt 27 dem ausschwenkenden Zughaken 25 der Gegenkupplung folgt und damit die abzukuppelnden Waggons bis zur völligen Trennung mit Strom versorgt. Um beim Ankuppeln in der Kurve ebenfalls ein Vorverkuppeln zu erreichen, verfügt der Zapfen 29 über eine vorgelagerte Raste an seiner runden Spitze.

Die Rastnase 26 des Zughakens 25 kann mit einem geringen Winkel über 90° von der Längsrichtung des Zughakens abgewinkelt sein.

Hierdurch entsteht bei steigenden Zugkräften des Zugverbandes eine

Kraftkomponente auf den Zughaken 25 in seine die Kupplung schlie-

ßende Richtung. Dadurch kann die Druckfeder 30 so klein dimensioniert werden, dass sie nur für das Zuklappen bzw. Schließen des Zughakens 25 zuständig ist, aber nicht für die Arretierung der Kupplung bei auftretenden hohen Zugkräften. Als weiterer Vorteil hieraus folgt, dass der Hubmagnet 31 den Zughaken 25 mit relativ geringen Kräften aufklappen bzw. öffnen kann.