Idee BBT+: variable Haltepunkte für Züge im Versuch

Ziel und Vorgehen

Diskussion im Rocrail Forum

Ziel ist, mit diesen Informationen einen Beitrag zu leisten für die Diskussion um eine vorgeschlagene Erweiterung der Rocrail Funktionalität. Die Erweiterung würde ermöglichen, zum Beispiel in einem Bahnhofs-Block kürzere Züge unterschiedlicher Länge an einem wählbaren Haltepunkt automatisch mittig anzuhalten. Dazu würde die BBT Funktion um ein Feld erweitert. In diesem Feld könnte wahlweise ein Haltepunkt angegeben werden, z.B. als Abstand vom '+'-Blockanfang. Feld = 0 wäre 'inaktiv'. Züge, deren Länge es erlaubte, würden dann so anhalten, dass die Zugsmitte am Haltepunkt zu stehen käme.

Hinweis: Bitte siehe Rocrail-Forum Thread Idee: BBT für Züge , zum jetzigen Zeitpunkt (7. April 2016) sind keine Entscheide betreffend Implementierung getroffen

Versuchsanordnung

Block: Länge = 2030 mm, 2 Hall Sensoren (ENTER, IN)
BBT: Intervall eingelernt und fixiert, jeweils für V_Mid (40), V_Reise (60), V_Max (90) km/h
Intervall: Für die Versuche jeweils, proportional gekürzt, gemäss Lage des Haltepunkts im Block und manuell im BBT-Record eingefügt
Haltepunkt: 500, 1000, 1500 mm, definiert ab Einfahrtseite Block = +-Seite des Block; Fahrt im Gegenuhrzeigersinn
Messung: Die effektiven Haltepunkte des Zuges werden mit dem, je nach Haltepunkt proportional gekürzten BBT-Intervall, gemessen

Variablen

Intervall: die Länge des Intervalls bestimmt den Haltepunkt, die Anzahl Brems-Schritte sind in diesem Versuch = 12 fixiert
Einfahrgeschwindigkeit: die Messungen werden durchgeführt für die Einfahrgeschwindigkeiten V_Mid (40), V_Reise (60), V_Max (90) km/h. Für jede Geschwindigkeit besteht ein BBT-Eintrag mit entsprechenden Intervallen
Haltepunkte: Die unterschiedlichen Haltepunkte liegen ca. bei 1/4, 1/2 und 3/4 der Blocklänge und simulieren dadurch unterschiedliche mögliche Dispositionen und Zuglängen.

Rocrail Plan

Der Rocrail Plan ist ein einfaches Oval bestehend aus drei Blöcken
Block b1 ist der Messblock (Bahnhof). Die Wartezeit ist fest auf 3 Sekunden eingestellt, damit wird BBT bei ENTER (b1.1) immer aktiviert
Bei Stillstand des Zuges wird der Haltepunkt gemessen und nach der Wartezeit beschleunigt der Zug wieder für die nächste Messrunde
Von (v1) zu (v2) misst Rocrail zu Dokumentationszwecken zusätzlich die effektive Geschwindigkeit des Zuges
Die Lokomotive ist kalibriert und fährt im km/h Modus. Gefahren wurde meist mit drei Personenwagen, siehe Foto. Gegenversuche nur mit der Lok ergaben identische Resultate
Hier das Video einer Testrunde

Resultate

Lesen der Tabelle

Messreihen: 4 Abschnitte mit gleicher Struktur, davon 3 Messreihen mit 12 BBT-Bremsstufen (Steps) und 1 ergänzende Messreihe mit 10 Steps. Die ersten 3 Messreihen sind nachfolgend grafisch zusätzlich ausgewertet
Zeile 1 pro Abschnitt: BBT Record für den ganzen Block mit 2030 mm Länge, eingelernt
Zeile 2-4 pro Abschnitt: Gemäss Offset proportional verkürztes Intervall und Messungen des effektiven Zug-Haltpunktes

Kolonnen

Anz. Fahrten: Anzahl der gemessenen Durchläufe. Die Verteilung der Resultate wurde für die Berechnung des Mittelwertes nicht gewichtet, kann aber auf den Fotos weiter unten analysiert werden
Offset: Gewünschter Haltepunkt bei 500, 1000, 1500 mm ab Blockanfang (+-Seite). Dies simuliert verschiedene Zuglängen und/oder Positionen des Haltepunkts. Damit kann überprüft werden, ob die Haltepunkte linear zur proportionalen Anpassung des Intervalls zu liegen kommen
Intervall: für den Test manuell berechnete und in BBT eingetragene Brems-Zeitkonstante
HP max/min/mittel: Gemessener HP in maximaler und minimaler Distanz zum Blockanfang, sowie arithmetisches Mittel dieser Werte. Gemessen wurde die Lage des Magneten in der Mitte des Lokkastens = Mast der Windturbine (Werbeaufdruck), resp. kleines weisses Quadrat auf der kleinen grauen Aggregatebox unten an der Lok
Streu./%: Streuung absolut in mm, sowie in % relativ zur angeforderten virtuellen Blocklänge
Abw./%: Abweichung des effektiven Haltepunkts von dem durch den Offset angeforderten HP in mm, sowie in % relativ zur angeforderten virtuellen Blocklänge

Beobachtungen

Ablauf

Die Messfahrten haben Spass gemacht! Nach dem x-ten Durchlauf ist man dann schon richtig locker und routiniert
Interessant war zu beobachten, dass die Lok im kalten Zustand etwa 2 km/h langsamer läuft als betriebswarm. Einmal auf Betriebstemperatur bleibt Geschwindigkeit der Lok dann aber recht konstant. Allerdings ist die Lok schon nach einigen Minuten Standzeit wieder 'abgekühlt'
Die Messungen waren problemlos durchzuführen und Rocrail funktionierte durch die ganzen Tests klaglos und fehlerlos
Der verwendete Laptop hat schon ein paar Jährchen auf dem Buckel. Neben Rocrail waren mehrere andere Anwendungen offen, z.B. Chrome, Evernote, Explorer, LokProgrammer, etc.. Es gab auch hier keine Probleme.

Wiederholgenauigkeit des HP

Die Wiederholgenauigkeit des HP ist gut und bei 40 und 60 km/h Einfahrgeschwindigkeit ähnlich verteilt. Bei 90 km/h ist die Streuung etwas grösser
Bei 40/60 km/h beträgt die grösste Abweichung 17 mm oder 1.58% (60 km/h, 1000 mm)
Bei 40/60 km/h beträgt die grösste prozentuale Abweichung 1.78% oder 10 mm (40 km/h, 500 mm)
Bei 90 km/h ist die grösste Abweichung 28 mm oder 4.42% beim 500 mm HP. Da bei 90km/h und 12 Schritten innerhalb 500 mm Anhaltestrecke sehr viele Befehle innert kurzer Zeit abgesetzt werden müssen, könnte dies die Genauigkeit beeinträchtigen
Bei der probeweisen Messung mit 10 Schritten aus 90 km/h, beträgt die Streuung bei 500 mm mit 14 mm nur die Hälfte. Das kann aber auch zufällig sein

Schlussfolgerung

Absolut punktgenaues Anhalten ohne jede Abweichung scheint nur mit ortsfesten Referenzpunkten (Sensor/Abschnitt), sowie kurzem 'kriechen' bis zum Stopp-Punkt möglich zu sein
Beim Vorbild gibt es allerding auch kleinere Abweichungen beim Anhalten, zur Zeit werden die Züge ja noch von Menschen gefahren…
Zeitgesteuerte Verfahren haben auch eine gewisse Streuung. In der untersuchten Anwendung ist dies unkritisch, da ein zu frühes Anhalten bei dem verwendeten Ansteuerungsprinzip äusserst unwahrscheinlich ist und auch bei meinen Versuch nie aufgetreten ist
Umgekehrt bleibt der Block IN-Sensor aktiv, bei zu spätem Halt würde der Zug durch den Sensor wie im bestehenden BBT gestoppt. Dieser Fall ist beim Versuch auch nie aufgetreten
Die Bilder der Messwertverteilung zeigen, die Wiederholgenauigkeit ist in meinen Augen genügend präzise und geeignet für diese mögliche Anwendung

Verteilung der Messwerte

Gelb = 500 mm; Blau = 1000 mm; Violett = 1500 mm
der Schwellenabstand des Gleises beträgt 7.5 mm

40 km/h:

60 km/h:

90 km/h:

Treffgenauigkeit des Ziel-Haltepunkts

Der obere Punkt behandelt, ob der Zug immer am gleichen Ort anhält. Hier geht es nun darum, wo der Zug anhält
Der gemessene HP ist konsistent etwas 'später' als der Offset von 500, 1000, 1500, der jeweils proportional in das variable Ziel-Intervall umgerechnet wurde. Das heisst Abweichungen erfolgten ausschliesslich in Richtung 'später'
In keiner Messung hat ein Zug 'zu früh' gestoppt
Der Zug fährt also etwas weiter in den Block ein, als rein rechnerisch erwartet. Dadurch entstehen durch den variablen HP keine zusätzlich betrieblichen Risiken. Ein zusätzliches Risiko könnte ja höchstens entstehen, wenn der Zug durch den variablen HP soviel zu früh stoppen würde, dass das Zug-Ende noch ausserhalb des Blocks wäre
Bei höherer Einfahrgeschwindigkeit wachsen die Abweichungen monoton in Richtung 'später'.
Je kürzer die Bremsstrecke im Verhältnis zur Blocklänge ist, desto grösser ist die Abweichung in Richtung 'später'
HP-Lage 'früh': Die grösste gemessene Abweichung bei 500 mm und 90 km/h beträgt +134 mm oder 26.8%. Bei 40 km/h schrumpft sie auf 63 mm oder 12.6%
HP-Lage 'spät': Je mehr sich die HP-Lage der Blocklänge annähert, desto kleiner wird die Abweichung. Bei 40 km/h und 1500 mm, also rund 3/4 Blocklänge, sinkt sie auf +27 mm oder 1.77%. Dies erscheint logisch, da das Ausgangs-Intervall ja auf die Blocklänge eingelernt ist