Einblick in einen Lokfahrsimulator

TS185-3

In diesem Beitrag möchte ich einen Einblick geben in das Innenleben eines Triebfahrzeugsimulators, wie er zur Ausbildung von Lokführern eingesetzt wird. Zu sehen ist eine Nachbildung des Führertisches der E-Lok Baureihe 185 bzw. 189.
Die Hardware des Führertisches hat die Firma Michael Krege aus Rangsdorf gebaut, das Fahrpult ist die derzeit aktuelle Generation dieses Herstellers. Als Simulations-Software läuft Zusi 3 darauf. Diese ursprünglich aus dem Hobby-Bereich kommende Software spielt heute in der ersten Liga mit, wenn es um die Simulation zugfahrdienstlicher Abläufe für Ausbildungszwecke geht. So Gott will erscheint das Programm demnächst dann auch wieder in einer Version für Hobbyisten.

In dem Fahrpult arbeiten zwei PCs. Einer ist der Simulationsrechner. Dort ist über eine Schnittstellenkarte die gesamte Hardware des Fahrpults angeschlossen, dort läuft der Zusi 3 drauf und gibt über eine Netzwerk-Schnittstelle Simulationsdaten an den Display-Rechner weiter. Auf dem Display-Rechner laufen vier Instanzen der Software ZusiDisplay 3, mit denen die Displays des Fahrpults angesteuert werden. Fahrpulte nach Vorbild moderner Drehstrom-Elektroloks sind damit verhältnismäßig kostengünstig sehr vorbildnah realisierbar, da auch die Anzeigeebene der echten Lok aus Displays besteht. Im einzelnen gibt es ein Zugfunk-Display, ein maschinentechnisches Display, eine Multifunktionsanzeige, das Display für den elektronischen Buchfahrplan, und – ein kleines Zugeständnis an den Pragmatismus – ein Display für die beiden Bremsmanometer. Auf der echten Lok sind das richtige druckluftführende Analoginstrumente. Druckluft von 5 oder gar 10 bar will man allerdings in einem Simulator nicht haben. Natürlich könnte man echte Manometer irgendwie mittels Schrittmotoren elektrifizieren und so an den Simulator anbinden. Das ist alles schon gemacht worden, und solche Umbauten von Originalinstrumenten sind die Domäne begnadeter Handwerker.

Wer liefert eigentlich Fahrschalter und Bremshebel für Simulationsanwendungen? Eine Firma wie Krege kann diese Dinger from scratch komplett selber bauen. Die Bremsstellereinheit des hier vorgestellten Fahrpults entstand so. Die Kopplungsfunktionen zwischen indirekter Bremse und dynamischer Bremse sind dabei wie auf der echten Lok.
Alternativ können auch die Hersteller der Teile von der echten Lok (Schaltbau, Gessmann, Knorr-Bremse…) mehr oder weniger vereinfachte Steller-Baugruppen für Simulatoren liefern. Das Interesse an kommerzieller Bahnsimulation belebte sich in den letzten Jahren etwas (ich bilde mir ein, dass auch die Profi-Version von Zusi 3 daran mitschuldig ist…), da es meistens aber um Einzelsücke geht handelt es sich aus Sicht der Bahntechnikhersteller aber immer noch um ein Nischenthema.
Knorr-Bremse kann z.B. Varianten ihrer FS-3-4 oder FS42-Führerbremsventile bauen, bei denen der komplette Pneumatikteil weggelassen wird, so dass im wesentlichen die Steller mit Kopplung und Potentiometern übrig bleiben.
Die Firma Schaltbau (u.a. Lieferant vieler Fahrschaltereinheiten in Loks Baureihe 101 und aufwärts) hat zusammen mit der Firma Hölscher eine Baureihe von Stellern speziell für den Simulatoreinsatz entwickelt. Diese werden ab Anfang 2014 über die Fa. Hölscher beziehbar sein. Kostenpunkt ca. 1500 € pro Hebel.

Die Fahrschaltereinheit des hier vorgestellten Fahrpults besteht aus Richtungswender, AFB-Hebel und Zugkraftsteller, und kommt von der Firma Gessmann Industrieschaltgeräte. Die Baugruppe heißt Gessmann M 5150, laut Schaltplan soll es sich dabei um eine für den Simulatoreinsatz angepasste Variante eines Fahrschalters für die Siemens-Lokbaureihe ES64 (Baureihe 182/189 etc.) handeln. Auf der echten Lok ist es z.B. üblich, das Poti-Signal vom Steller noch in der Fahrschalter-Baugruppe auf einen CAN-Bus umzusetzen, über den es dem Antriebssteuergerät des Triebfahrzeugs zugeführt wird. Diese zusätzliche Indirektion braucht der Simulator nicht (trotzdem sind in diesem Land schon Simulatoren mit CAN-Bus-Stellern in Betrieb gegangen – Firma Hölscher bietet auf Wunsch eine entsprechende Anpassungs-DLL für die Profiversion von Zusi 3 an, mit der das CAN-Bus-Signal wieder in ein Format gebracht wird, das Zusi versteht). Bei näherem Hinsehen stellt man fest, dass trotz fehlendem CAN-Bus immer noch eine Menge Zeug am M 5150 dran ist, das im Simulator nicht unbedingt gebraucht wird. Der integrierte Sifa-Taster ist immer noch „bahnfest“, ist also zweikanalig ausgeführt. Wenn man ihn drückt, macht ein Schließer zu, und ein Öffnerkontakt öffnet. Ein Kontakt wäre uns genug. Beim Richtungsschalter wünscht Zusi eine einfache Information, ob der Hebel in Stellung V, M, 0 oder R liegt. Das würde man beim Selbstbau mit z.B. vier eindeutig schaltenden Kontakten bewerkstelligen. Der M 5150 hat stattdessen acht Kontakte, die stellungsabhängig nach einem bestimmten Schema schalten, das sich wahrscheinlich an den Anforderungen der echten Lok orientiert. Für V und R findet man noch eindeutige Kontakte, aber für M und 0 gibt es keinen, der nicht irgendwo auch in V oder R geschaltet wird. Das ist zwar kein großer Beinbruch, aber es bedeutet etwas Mehraufwand im Simulator. Was macht man da? Man kann eine repäsentative Auswahl der Kontakte dem Simulationsrechner zuführen und mittels Software aus dem Zustand der Kontakte die Stellung des Richtungsschalters dekodieren. Firma Hölscher hat auch dafür eine Anpassungs-DLL im Lieferprogramm. Eine denkbare Alternative wäre, mittels einer handvoll clever verdrahteter Relais den Zustand des Richtungsschalters auszukomputern. NAND-Gatter ist der vornehme Audruck für diese Raketentechnologie.

Zusi3-basierter Simulator E-Lok Baureihe 185.

Der M 5150 von unten. Das ist alles sehr stabil und für die Ewigkeit gebaut. Eben ein „industrial strength“-Schaltgerät. Industrial strength waren bei der Inbetriebnahme leider auch die Anreihklemmen des Fahrschalters. Gessmann verwendet dort sehr vornehme Klemmen von WAGO, die mit einem definierten Druck auf die Litzen drücken sollen, damit diese um Gottes Willen nicht versehentlich kaputtgehen. Dieser „definierte Druck“ hatte schon eine ziemlich amtliche Höhe. Unter den beengten Platzverhältnissen bei bereits eingebautem Fahrschalter die Käfigzugfedern der Klemmen zu betätigen, wurde so zu einer ziemlichen Aktion, die unter Zweckentfremdung eines Inbusschlüssels und unter Ausnutzung der Hebelgesetze bewältigt wurde.
Das blaue Ding Mitte-unten auf dem Bild ist die Schaltwalze des Richtungsschalters.

Zusi3-basierter Simulator E-Lok Baureihe 185.

Hier ein Blick auf die Displays für den GSMR-Zugfunk und die Maschinentechnik. Davor befinden sich Schalter für allerlei Geraffel (Zugsicherungssystem, Lüfter, Kompressor, Hauptschalter, Stromabnehmer, Zugsammelschienen-Energieversorgung). Es handelt sich um Original-Schalter der Serie F von Schaltbau. Sie wurden für dieses Pult gebraucht beschafft und haben bestimmt alle schon eine Million Kilometer auf einer echten Lok hinter sich. Die beiden mittig sichtbaren Stellhebel sind Teil der besagten M5150-Baugruppe. Links die Geschwindigkeitsvorgabe der AFB (kann man sich wie einen Tempomaten vorstellen), rechts davon der Hebel, der die Welt bedeutet – der Zugkraftsteller. Die Stellungen 0 und der stufenlos einstellbare Zugkraft-Bereich sind auch für Laien selbsterklärend. Die Stellung F braucht man auf dem echten Fahrzeug, wenn man von einem der beiden anderen Fahrschalter im Führerstand aus fahren möchte. „Seitenabfahreinrichtung“ ist hier das Stichwort. Diese Hilfsfahrschalter befinden sich in der Nähe der Fenster. Auf dem Simulator kommen wir aber ohne aus. Auch der zweite Daseinsberechtigungsgrund für Stellung F ist auf dem Simulator derzeit hinfällig: Die echte Lok braucht aus Fahrschalterstellung 0 heraus einige Sekunden, bis sie den Gleichstrom-Zwischenkreis aufgeladen hat und die Stromrichter angetaktet hat. Erst dann entwickelt sie Zugkraft. Freunde des Kavalierstarts gehen also vor der Abfahrt in Stellung F, so dass sie unmittelbar nach dem Abfahrauftrag starten können wie eine Rakete, weil die Traktionsstromkreise bereits geladen und getaktet sind. So tiefschürfend ist das Zusi3-Drehstromantriebsmodell aber dann doch nicht. Mir sind derzeit auch keine Klemmstellen bekannt, an denen man die Stellung F am M 5150 abgreifen könnte. Das Potentiometer des Stellers verhält sich leider auch schaltplangemäß und fängt erst im stufenlosen Z-Bereich an zu wirken. Möglicherweise eine weitere Vereinfachung des Simulations-Fahrschalters gegenüber der echten Lok…

Zusi3-basierter Simulator E-Lok Baureihe 185.

Das Herz der Eingabe-Ebene des Fahrpults bildet diese Platine vom Typ Leobodnar BU0836X. Es handelt sich um ein für Fahrpultanwendungen sehr empfehlenswertes Stück Hardware, mit dem das ganze Arsenal an Hebeln und Schaltern als Gamecontroller an einen Windows-PC angeschlossen werden kann. Wie man sieht, wäre sogar noch Platz für weitere Stellhebel und Knöpfe. Im Markt für Gamecontroller-Platinen tummeln sich einige billige Produkte mit denkwürdig schlechten elektrischen Eigenschaften. Da darf man dann bestimmte Kabellängen nicht überschreiten, oder soll krude Diodenmatrizen zum Anschluss der Schalter zusammenlöten. Der BU0836X hat alle diese Probleme nicht. Er ist ein echtes Premium-Produkt.

Zusi3-basierter Simulator E-Lok Baureihe 185.

Das Telefon an diesem Fahrpult ist nur eine Attrappe. Wie auf der echten Lok handelt es sich um einen Funk 75 Handapparat. Dieser hier hat schon eine Karriere in irgendeinen Feuerwehrauto oder so hinter sich. Grundsätzlich mit dem Profi-Zusi machbar ist auch eine vollständige Zugfunk-Simulation, bei der der Prüfling in den Handapparat reinquatscht und sich so mit dem Instruktor an der Ausbilderstation unterhält (der vielleicht in einem Nebenraum sitzt). Firma Holmco bietet den Handapparat z.B. auch mit einer Schnittstelle als USB-Mikrofon an. Die Profi-Version von ZusiDisplay 3 umfasst eine Zugfunk-„Gegenstelle“, mit der sich der Ausbilder dann als Fahrdienstleiter ausgeben kann, als Betriebszentrale, oder mit wem auch immer man sonst über Zugfunk klönen wollen würde.
Neben dem Telefon finden sich bei diesem Pult zahlreiche Dummy-Schalter zur Verwirrung des Lokführers. Sie dienen auf dem echten Fahrzeug der Regelung der Klimaanlage und sind im Simulator natürlich ohne Funktion.

Zusi3-basierter Simulator E-Lok Baureihe 185.

Das von Firma Krege konstruierte Simulator-Führerbremsventil. Auf der echten Lok hängt dort unter dem Führertisch noch ein voluminöser Druckluft-Ventilblock dran, mit dem als Rückfallebene die Bremsdrücke nach alter Väter Sitte pneumatisch gebildet werden können. Im Regelbetrieb funktioniert die Führerbremsanlage moderner Loks allerdings heute rein elektrisch durch Abgreifen der Hebelstellungen mittels Potentiometer – so wie es unser Simulator auch tut.

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7 Kommentare zu Einblick in einen Lokfahrsimulator

  1. Sven Koch sagt:

    Kanst du mir mal schreiben Wo man die ganzen Sachen kaufen kann den ich will mir auch einen eigenen Führerstand bauen

    • echoray sagt:

      Wenn Du Teile brauchst kannst Du dich an Firma Krege wenden (www.eisenbahnfahrsimulator.de). Der baut und handelt Führerstandsteile für Simulatoren.

  2. Sven Koch sagt:

    ok danke Echoray Wie viel hast du Für deinenm Simulator gezahlt ?

    • Leider findet man nirgendwo Informationen über Preise für Komplett- oder Selfmade-Führerstände oder Komponenten davon. Ich schätze, der Preis sollte schon 4-stellig sein. Gerade bei der Qualität.

      • echoray sagt:

        Vierstellig ist für ein komplettes Pult wie hier abgebildet noch zu wenig. Es sind Pi über Daumen 25.000 € für Pult, Displays, Rechnerausstattung, Sitz und Fernseher.

        • Oookay. Das ist natürlich ein Brocken. Nun gut. Da ich gerade mit Industrie-Displays zu tun habe, und den Preis für ein 4:3 gerade erst mal mitbekommen hat, ist ja schon alleine der Preis für die Displays 4-Stellig. Da habe ich mich komplett verschätzt.

          Was hast du für einen Stuhl verbaut?

          • echoray sagt:

            Diese Fahrpulte werden normalerweise mit einem Sitz der Firma Möve Fahrzeugsitze ausgeliefert, den die ursprünglich mal für den Talent II entwickelt hatten. Für Simulatoranwendungen ist der sehr gut geeignet, weil die Sitzverstellungen rein mechanisch sind, und nicht mit Druckluft wie bei den Sitzen die auf vielen echten Loks mitfahren. Das Teil kostet einen knappen Tausender.

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