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.

Querschnitt einer Re 4/4 II.

Re 4/4 II 11225 an der Spitze des Rheintalexpresses kurz vor St. Fiden.

Re 4/4 II 11300 mit einem Interregio in Fadio.

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.

Konzept des Führerstandes mit den Schnittstellen zu Modellbahnanlage.

NPZ-Steuerwagen mit eingebauter Kamera und Sendeeinheit.

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.

Prinzip der Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe am Beispiel der Lokpfeife. Links der Schaltplan des Vorbildes, rechts dessen Simulation.

Hardware zur Ansteuerung der Volt- und Amperemeter, der Manometer und des Geschwindigkeitsmesser (v.l.n.r.).

Screenshot der Simulationsprogramms.

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:

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:

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.

Mit Blechstreifen und Nieten wurden die zerschnittenen Teile wieder zusammen gefügt.

Frontansicht unseres F&uumlhrerstandes.

So präsentierte sich der Führerstand im MECF-Klublokal.

Innenansicht des Führerstandes.

Blick über die Schultern des Lokführers Christian bei seinem "Dienst" auf der Anlage unterwegs Richtung Burgfelden ...

... und bei einer Begegnung mit dem ICN im Tunnel.

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.