[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur realitätsnahen Spielbetriebsgestaltung
von gleisgeführten Modellen, insbesondere elektrisch betriebenen Modellbahnen und
Modellzügen, welche mindestens einen Aktor zum Bewegen oder Verstellung mechanischer
Elemente im oder am Modell aufweisen, wobei der mindestens eine Aktor bevorzugt als
Piezoantrieb ausgeführt und über einen digitalen Decoder ansteuerbar ist, gemäß Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 oder 11.
[0002] Aus der
DE 100 21 927 A1 ist ein Verfahren zur originalgetreuen, realitätsnahen automatischen oder halbautomatischen
Steuerung von gleisgeführten Spielzeugen, insbesondere elektromotorisch betriebenen
Modellbahnen und Modellzügen vorbekannt. Diese Druckschrift zeigt auch eine Anordnung
zur Durchführung eines derartigen Verfahrens sowie rollendes Material, insbesondere
Lokomotiven zur Verwendung bei einem Verfahren zur Steuerung von Modellbahnen und
Modellzügen.
[0003] Gemäß der dortigen Lösung werden Typ und/oder Geometrie spezifizierende, kontaktlos
lesbare Speicherbausteine an oder in jedem zu verbauenden Gleis, Gleisstück, Prellbock,
Signal und/oder Weiche angeordnet, wobei jeder Speicherbaustein und damit jedes Gleis
zusätzlich eine laufende, sich nicht wiederholende Kennzeichnung aufweist.
[0004] Weiterhin wird das rollende Material, vorzugsweise die Lokomotiven, mit einem Speicherlesegerät
sowie einer Datenübertragungseinrichtung zur Rückmeldung ausgerüstet. Nach einem erstmaligen
Befahren der Gleisstrecke liegt der Streckenaufbau als elektronisches Abbild vor und
kann in einem Zentralspeicher festgehalten werden. Beim anschließenden Streckenbefahren
wird die jeweilige momentane Position der Bahn oder des Zuges durch Speicherbaustein-Lesen
und Rückmeldung an den Zentralspeicher bzw. ein zentrales Steuersystem ermittelt,
wobei anhand vorgebbarer Aufgaben zur Durchführung des Bahnbetriebs unter Berücksichtigung
der Strecken- und Geschwindigkeitsinformation sowie von Sonderfunktionen eine oder
mehrere Maschinen selbsttätig kontrolliert und gesteuert werden.
[0005] Ein zusätzlicher Scanner, z.B. ein Magnetfeldsensor, der im rollenden Material integriert
ist, schafft ergänzend die Möglichkeit, insbesondere beim erstmaligen Befahren und
Einscannen der Strecke bzw. des Gleisbildes Richtungsänderungen zu erfassen, so dass
die Streckenabbildung in kurzer Zeit und mit geringem Rechenaufwand möglich ist.
[0006] Entsprechend der momentan befahrenen oder passierten Streckenabschnitte und/oder
einer zugewiesenen Sonderfunktion kann gemäß
DE 100 21 927 A1 an definierten Punkten das Auslösen von Geräuschen, insbesondere Zugdurchsagen oder
dergleichen erfolgen. Ebenfalls besteht die Möglichkeit, beim Erreichen eines Gleisabschnitts
mit einem definierten Signalbild eine Lichtaktion des Zuges oder der Maschine auszulösen.
[0007] Bei dem Modellbahnspielzeug nach
DE 102 04 539 A1 ist eine mechanische Betätigungseinrichtung für einen Stromabnehmer oder Pantografen
gezeigt, wobei dort als Aktor ein Piezoelement zum Einsatz kommt.
[0008] Das Piezoelement steht über einen Federarm mit einer Seilrolle in Verbindung. Ein
auf der Seilrolle auf- und abwickelbares Seil setzt an einem Hebelarm des Stromabnehmers
an, um dann diesen anheben oder absenken zu können. Der Piezoaktor mit einer Kupplungsscheibe
ist im Unterteil, d.h. im Chassis der entsprechenden Modelllokomotive befindlich,
wobei die Seilrolle mit Seil und Hebemechanismus im Gehäuseoberteil befindlich ist.
Die vorerwähnte Kupplung führt dann zu einem Kraftschluss, so dass die Bewegung des
Piezoaktors auf die Seilrolle übertragen werden kann.
[0009] Weiterhin gehört es zum bekannten Stand der Technik, Modelllokomotiven mit Geräuschgeneratoren
auszurüsten, um beim Betrieb z.B. eines Dampflokmodells eine typische akustische Kulisse
nachzubilden.
[0010] Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Verfahren
sowie eine zugehörige Anordnung zur realitätsnahen Spielbetriebsgestaltung von gleisgeführten
Modellen, insbesondere elektrisch betriebenen Modellbahnen und Modellzügen anzugeben,
wobei dort vorhandene Aktoren zum Bewegen oder Verstellen mechanischer Elemente auch
in ihrer akustischen Funktion dem Modellvorbild möglichst nahekommen sollen.
[0011] Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt verfahrensgemäß mit einer Lehre nach
Patentanspruch 1 sowie bezogen auf die Anordnung mit der Merkmalskombination nach
Patentanspruch 11, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen
und Weiterbildungen darstellen.
[0012] Erfindungsgemäß wird zunächst das beim Aktivieren, Bewegen und/oder Verstellen eines
mechanischen Elements des Modellvorbilds entstehenden natürlichen Geräusch aufgenommen,
digitalisiert und in einem Soundfile einer im Modell befindlichen Speichereinheit
übertragen und abgelegt.
[0013] Mit dem Auslösen einer Bewegung des entsprechenden Elements beim Modell, z.B. eines
Pantografen, wird dann ablaufkonform der zugehörige Soundfile geöffnet und mittels
Schallwandlereinrichtung wiedergegeben. Mit Bewegungs- oder Aktionsende wird dann
der Soundfile geschlossen.
[0014] Die Ansteuerung der Speichereinheit und der Schallwandlereinrichtung erfolgt über
ein Signal oder eine Signalfolge unter Rückgriff auf einen an sich bekannten digitalen
Decoder, wobei anhand des jeweiligen Steuerbefehls aus dem Soundfile der eigentlichen
Bewegung vorausgehende und/oder nacheilende Geräusche ausgelesen und akustisch wiedergegeben
werden. Ein vorausgehendes Geräusch ist beispielsweise das Anwerfen eines Kompressors
zum Erzeugen von Druckluft oder das Einschalten eines Motors, der erst nach Erreichen
einer Mindestdrehzahl über ein ausreichendes Drehmoment verfügt. Ein nacheilendes
Geräusch ist z.B. das Ablassen von Druckluft aus einem Hydraulikkessel oder aber das
Überspringen eines Funkens in Form elektrischer Entladung beim Annähern der Stromschiene
eines Pantografen an die Oberleitung.
[0015] Aus dem Vorgehenden wird deutlich, dass der Grundgedanke der Erfindung die Koordination
und das Erreichen einer Ablaufkonformität von Sound und Aktion ist, wobei zusätzlich
auch optische Ereignisse ausgelöst werden können.
[0016] Mittels einer am jeweiligen Modell vorgesehenen Schnittstelle besteht die Möglichkeit
des Abspeicherns neuer oder geänderter Soundfiles, so dass sich weitere Spielmöglichkeiten
erschließen.
[0017] Ausgestaltend kann über mehrere, am Modell beabstandet vorgesehene Schallwandlereinrichtungen
ein Geräuschraumklang erzeugt werden, so dass eine weitere akustische Vorbildtreue
resultiert.
[0018] Weiterhin besteht die Möglichkeit, am Modell eine Einrichtung zum Lokalisieren der
Modellposition bezogen auf die Spielumgebung vorzusehen, um ein korrektes Aktivieren
des jeweiligen mechanischen Elements auszulösen oder freizugeben. Beispielsweise kann
die Einrichtung zum Lokalisieren feststellen, auf welcher Waggonseite sich der Bahnsteig
befindet, so dass nur die Türen, die der Bahnsteigseite zugewandt sind, geöffnet werden
können.
[0019] Als mechanische Elemente, die einem Bewegungsvorgang unterliegen, kommen z.B. Lokomotiven-Stromabnehmer,
Einstiegstüren, aber auch Modellpersonen zum Einsatz. Beispielsweise kann nach dem
Öffnen einer Einstiegstür sich eine Modellperson in den Türbereich bewegen, so dass
hier ein z.B. Aussteigen nachgeahmt wird. Dieses Ein- oder Aussteigen von Personen
kann mit typischen Geräuschen begleitet werden.
[0020] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, das Öffnen
der Türen nach einem Zufallsprinzip vorzunehmen, jedoch das Schließen gemeinsam auszuführen.
Selbstverständlich kann ein Öffnen und Schließen der Einstiegstüren einer Zugfolge
auch synchron erfolgen.
[0021] Bei der Anordnung zur realitätsnahen Spielbetriebsgestaltung von gleisgeführten Modellen,
insbesondere elektrisch betriebenen Modellbahnen und Modellzügen, welche mindestens
einen Aktor zum Bewegen oder Verstellen mechanischer Elemente im oder am Modell aufweisen,
wobei der mindestens eine Aktor bevorzugt als Piezoantrieb ausgeführt und über einen
digitalen Decoder ansteuerbar ist, befindet sich im Modell mindestens eine Speichereinheit
für mindestens einen Soundfile, wobei im Soundfile die beim Aktivieren, Bewegen und/oder
Verstellen eines mechanischen Elements des Modellvorbilds entstehenden natürlichen
Geräusche abgelegt sind.
[0022] Der digitale Decoder steht mit der Speichereinheit und dem Aktor in Verbindung, um
auf der Basis eines Befehls ablaufkonform Aktor und Geräusch zu steuern. Weiterhin
ist mindestens eine im Modell befindliche Schallwandlereinrichtung mit der Soundfile-Speichereinheit
verbunden.
[0023] Das mechanische Element kann eine Einstiegstür eines Modellwaggons oder einer Modelllokomotive
sein, wobei die Einstiegstür über ein Gestänge mit dem Aktor in Verbindung steht,
der bevorzugt im Dach- oder Bodenbereich angeordnet ist, um eine freie Durchsicht
und damit verbundene Vorbildtreue zu gewährleisten.
[0024] Wenn das mechanische Element ein Stromabnehmer oder ein Pantograf einer Modelllok
ist, wird dieser ebenfalls über ein Gestänge mit einem Aktor in Verbindung stehend
betätigt, wobei Aktor und Gestänge bevorzugt im Dachbereich des Modells angeordnet
werden.
[0025] Dadurch, dass erfindungsgemäß die Schallwandlereinrichtung sich im Bodenbereich des
Modells befindet bzw. die Schallabstrahlrichtung zum Gleis orientiert ist, ergibt
sich eine diffuse Schallverteilung, so dass der Eindruck entsteht, dass das jeweilige
Geräusch tatsächlich vom optisch als bewegtes Element erkannten Objekt stammt.
[0026] Die Speichereinheit, der Decoder und eine Soundleiterplatte sind im Bodenbereich
eines Modellwaggons und eine Aktorleiterplatte im Dachbereich des Modellwaggons befindlich.
Diese Sandwichanordnung mit funktionaler Trennung gewährleistet einen freien Durchblick
durch die Fensterbereiche des Waggons.
[0027] Es besteht weiterhin die Möglichkeit, am Modell eine Lokalisierungssensorik vorzusehen,
um beim Einfahren in einen Bahnhof die Position des Bahnsteigs zu erkennen, so dass
nur zutreffende mechanische Elemente, z.B. Einstiegstüren auf der korrekten Seite
aktivierbar sind oder aktiviert werden.
[0028] Mit der vorgestellten Erfindungslehre gelingt es, Stromabnehmer einer Elektrolok
nicht nur vorbildgerecht individuell zu heben und zu senken, sondern diese Bewegung
auch mit einem vorbildgerechten Geräusch zu verbinden.
[0029] Bei einer Ausführungsvariante unter Nutzung des Erfindungsgedankens werden in einem
D-Zugwagen Einstiegstüren individuell geöffnet und geschlossen, und zwar begleitet
von einem hierzu passenden natürlichen Türschließgeräusch. Die vorgesehene Mechanik
sichert darüber hinaus ein Verriegeln der Türen während des Fahrbetriebs. Die Anordnung
der einzelnen Baugruppen im Boden- und Dachbereich gewährleistet die gewünschte freie
Durchsicht durch den Waggon, d.h. es ist keinerlei Mechanik im Innenraum sichtbar.
Ergänzen lässt sich der vorgestellte Spiel betrieb noch durch eine abschnittsweise
schaltbare Innenbeleuchtung bzw. ein richtungsabhängig geschaltete Führerstandsbeleuchtung
bei Modelllokomotiven. All die vorstehend genannten Funktionen lassen sich mit Hilfe
des digitalen Decoders anwählen und auslösen.
[0030] Um den Funken beim Annähern eines Stromabnehmers an die Oberleitung nicht nur akustisch
durch Geräusch, sondern auch optisch zu visualisieren, kann mit Hilfe einer lichtemittierenden
Diode ein Lichtblitz erzeugt werden, wobei die lichtemittierende Diode zweckmäßigerweise
im Gehäuseoberteil der entsprechenden Lok so verdeckt angeordnet ist, dass nur ein
Lichtaustrittsspalt verbleibt, der zur Stromschiene des Stromabnehmers orientiert
ist.
[0031] Durch die Anordnung mehrerer Schallwandler, z.B. in der Länge über einen Waggon verteilt
angeordnet, kann auch ein Stereoeffekt beim nacheinander erfolgenden Schließen der
zugehörigen Türen akustisch simuliert werden.
[0032] Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme
von Figuren näher erläutert werden.
[0033] Hierbei zeigen:
- Fig. 1
- eine Prinzipdarstellung eines Modellbahn-D-Zugwaggons und
- Fig. 2
- eine Prinzipdarstellung einer Modellbahn-Elektrolok mit zwei Pantograf-Stromabnehmern.
[0034] Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind im Waggon 1 zwei Einstiegstüren 2 vorhanden,
die jeweils über ein Gestänge 3 mit Hilfe eines Piezoaktors 4 geöffnet und geschlossen
werden können.
[0035] Die Ansteuerelektronik für die Piezoaktoren 4 befindet sich auf einer unterhalb des
Daches 5 befindlichen Leiterplatte 6. Diese Leiterplatte 6 enthält die notwendigen
elektronischen Bauelemente sowie einen digitalen Decoder, der über das Gleis 7 geführte
Befehle erkennt und auswertet.
[0036] Im Bodenbereich 8, der als Doppelboden ausgeführt ist, befindet sich eine weitere
Leiterplatte 9 mit einer Speichereinheit für mindestens einen Soundfile. Ein Leistungsverstärker,
der ebenfalls auf der Leiterplatte 9 angeordnet ist, steht ausgangsseitig mit einer
Schallwandlereinrichtung 10 in Verbindung.
[0037] Um einen möglichst ungehinderten Austritt des Schalls zu gewährleisten, sind am Unterboden
des Waggons 1 Längsschlitze (nicht gezeigt) vorgesehen.
[0038] Die Schallabstrahlrichtung der Schallwandlereinrichtung 10 ist mit den Pfeildarstellungen
symbolisiert, d.h. zum Gleis 7 hin gerichtet, so dass sich eine diffuse Schallverteilung
ergibt.
[0039] Die Ansteuerung der Türen 2 und des Schallwandlers 10 erfolgt ablaufkonform, d.h.
das Schließen der Türen geht mit einem entsprechenden Geräusch einher.
[0040] Die Elektrolok 11 gemäß Fig. 2 weist zwei Stromabnehmer 12 auf, wobei sich der linke
Stromabnehmer 12 in abgesenkter und der rechte Stromabnehmer 12 in ausgefahrener Position
befindet.
[0041] Im Dachbereich 5 der Elektrolok 11 sind wiederum Piezoaktoren 4 mit zugehörigem Gestänge
3 befindlich, wobei die Gestänge 3 abtriebsseitig am jeweiligen Stromabnehmer 12 angekuppelt
sind. Eine Leiterplatte 6 mit der Ansteuerschaltung für die Piezoaktoren 4 ist im
Dachbereich angeordnet, so dass lange Leitungswege entfallen.
[0042] Eine weitere Leiterplatte 9 ist am Chassis im Inneren der Elektrolok 11 befindlich.
Diese Leiterplatte 9 weist den Decoder, die Speichereinheit für den mindestens einen
Soundfile und gegebenenfalls eine Verstärkerschaltung auf, wobei die Speichereinheit
bzw. die Verstärkerschaltung mit der Schallwandlereinrichtung 10 in Verbindung steht.
Diese Schallwandlereinrichtung 10 ist beim Ausführungsbeispiel im oberen, vorderen
Dachbereich der Elektrolok befindlich, wobei jedoch die Schallabstrahlrichtung ebenfalls
nach unten orientiert ist und sich in einer solchen Position befindet, dass der Schallaustritt
nach Möglichkeit ungehindert erfolgt.
[0043] Obwohl in der Fig. 2 nicht dargestellt, können auch die dortigen Einstiegstüren mit
Piezoaktoren in Verbindung stehen, um ein Öffnen und Schließen ferngesteuert zu bewirken,
und zwar in Verbindung mit dem Abrufen eines hierzu passenden Soundfile.
1. Verfahren zur realitätsnahen Spielbetriebsgestaltung von gleisgeführten Modellen,
insbesondere elektrisch betriebenen Modellbahnen und Modellzügen, welche mindestens
einen Aktor zum Bewegen oder Verstellen mechanischer Elemente im oder am Modell aufweisen,
wobei der mindestens eine Aktor bevorzugt als Piezoantrieb ausgeführt und über einen
digitalen Decoder ansteuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das beim Aktivieren, Bewegen und/oder Verstellen eines mechanischen Elements des Modellvorbilds
entstehende natürliche Geräusch aufgenommen und in einem Soundfile einer im Modell
befindlichen Speichereinheit übertragen und abgelegt wird,
mit dem Auslösen einer Bewegung des entsprechenden Elements beim Modell ablaufkonform
der zugehörige Soundfile geöffnet und mittels Schallwandlereinrichtung wiedergegeben
sowie mit Bewegungs- oder Aktionsende der Soundfile geschlossen wird,
die Ansteuerung der Speichereinheit und Schallwandlereinrichtung über ein Signal oder
eine Signalfolge mit dem digitalen Decoder erfolgt, wobei anhand des jeweiligen Steuerbefehls
aus dem Soundfile auch der eigentlichen Bewegung vorausgehende und/oder nacheilende
Geräusche ausgelesen und akustisch wiedergegeben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
parallel oder in Abhängigkeit von erreichten Bewegungszuständen des oder der mechanischen
Elemente optische Signale oder Beleuchtungseffekte eingeschaltet oder ausgelöst werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
mittels einer am Modell vorgesehenen Schnittstelle ein Abspeichern neuer oder geänderter
Soundfiles vorgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
über mehrere, am Modell beabstandet vorgesehene Schallwandlereinrichtungen ein Geräuschraumklang
erzeugt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
am Modell eine Einrichtung zum Lokalisieren der Modellposition bezogen auf die Spielumgebung
vorgesehen ist, um ein korrektes Aktivieren des jeweiligen mechanischen Elements auszulösen
oder freizugeben.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
als mechanisches Element ein Lokomotiven-Stromabnehmer oder Pantograf angesteuert
wird.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
als mechanisches Element Einstiegstüren angesteuert werden.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
als mechanische Elemente Modellpersonen angesteuert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
beim Öffnen der Türen diese nach dem Zufallsprinzip, beim Schließen jedoch gemeinsam
angesteuert werden.
10. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Öffnen und Schließen der Einstiegstüren einer Zugfolge gemeinsam und synchron
erfolgt.
11. Anordnung zur realitätsnahen Spielbetriebsgestaltung von gleisgeführten Modellen,
insbesondere elektrisch betriebenen Modellbahnen und Modellzügen, welche mindestens
einen Aktor zum Bewegen oder Verstellen mechanischer Elemente im oder am Modell aufweisen,
wobei der mindestens eine Aktor bevorzugt als Piezoantrieb ausgeführt und über einen
digitalen Decoder ansteuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Modell mindestens eine Speichereinheit für mindestens einen Soundfile vorgesehen
ist, wobei im Soundfile die beim Aktivieren, Bewegen und/oder Verstellen eines mechanischen
Elements des Modellvorbilds entstehenden natürlichen Geräusche abgelegt sind,
der digitale Decoder mit der Speichereinheit und dem Aktor in Verbindung steht, um
auf der Basis eines Befehls ablaufkonform Aktor und Geräusch zu steuern, und mindestens
eine im Modell befindliche Schallwandlereinrichtung mit der Soundfile-Speichereinheit
verbunden ist.
12. Anordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
das mechanische Element eine Einstiegstür eines Modellwaggons oder einer Modelllokomotive
ist, welche über ein Gestänge mit dem Aktor in Verbindung steht, der bevorzugt im
Dach- oder Bodenbereich angeordnet ist, um eine freie Durchsicht zu gewährleisten.
13. Anordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
das mechanische Element ein Stromabnehmer oder Pantograf einer Modelllok ist, welcher
über ein Gestänge mit dem Aktor in Verbindung steht, der bevorzugt im Dachbereich
des Modells angeordnet ist.
14. Anordnung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schallwandlereinrichtung sich im Bodenbereich des Modells befindet, wobei die
Schallabstrahlrichtung zum Gleis orientiert ist.
15. Anordnung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Speichereinheit, der Decoder und eine Soundleiterplatte sich im Bodenbereich des
Modells und eine Aktorleitplatte im Dachbereich des Modells befinden.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
am Modell eine Lokalisierungssensorik vorgesehen ist, um beim Einfahren in einen Bahnhof
die Position des Bahnsteigs zu erkennen, so dass nur zutreffende mechanische Elemente,
z.B. Einstiegstüren, auf der korrekten Seite aktivierbar sind.