Chemins de Fer du Kaeserberg - New Control System
In Kürze
3. Eingebettete und interaktive Systeme
Entreprise
Fondation des chemins de fer du Kaeserberg
Jacques Supcik
Kompetenzinventar
Juni 2022 - Januar 2024
Entwicklung eines neuen Kontrollsystems für die Modelleisenbahnanlage Kaeserberg
Das Museum Kaeserberg (Chemins de Fer du Kaeserberg – CFK) beherbergt eine imposante Modelleisenbahnanlage. Die Elemente des Modells (Spannung auf den Schienen, Weichenstellung, Lichtsignale usw.) werden über elektronische Schaltungen gesteuert. Diese werden von Computern vom Typ PC gesteuert, welche mit einer ISA-Steckkarte ausgestattet sind. Die auf diesen Computern verwendete Software ist in der Programmiersprache Assembler geschrieben und erfordert noch das Betriebssystem MS-DOS.
Die Computer mit dem darauf installierten Kontrollprogramm sind für den Betrieb des Modells unverzichtbar. Das Problem ist, dass der verwendete Computertyp (mit ISA-Bus) nicht mehr hergestellt wird und die PCs im Falle eines Defekts nicht einfach zu ersetzen sind. Was die Software betrifft, so ist ihr Entwickler der einzige, der sie gut kennt und beherrscht. Dieser ist bereits seit einigen Jahren in Rente und hat keinen Nachfolger gefunden. Es wird daher bald nicht mehr möglich sein, etwaige Fehler zu beheben oder das aktuelle System zu ändern.
Die Hochschule für Technik und Architektur Freiburg wurde beauftragt, ein neues, leistungsfähiges und zuverlässiges Kontrollsystem zu entwerfen, zu entwickeln und zu realisieren, dank welchem das Museum Kaeserberg seine Modelleisenbahnanlage mindestens während den nächsten 20 Jahre betreiben kann. Das neue System muss sich ausserdem nahtlos in die aktuelle Konfiguration der elektronischen Schaltungen einfügen, denn eine Neuverkabelung des elektronischen Teils kommt aus Zeit-, Kosten- und Betriebsgründen nicht in Frage.
Im neuen Kontrollsystem werden leistungsfähige Mikrocontroller eingesetzt, die gemäss neuesten Standards in Bezug auf Robustheit und Wartbarkeit programmiert werden. Das Museum musste bisher noch nie aufgrund eines technischen Problems geschlossen bleiben, und das soll auch so bleiben. Für die Integration in das aktuelle Steuerungssystem entwickelte das Institut iSIS eine neue elektronische Schaltung (PCB), die den neuen Mikrocontroller unterstützt und die alte Schnittstellenkarte ersetzt.
Die Mikrocontroller, die die Computer ersetzen und als Schnittstellen für die Elektronik des Modells fungieren, werden von einem zentralen Server gesteuert. Der Server berechnet in Echtzeit die Zugrouten und den Status der Modellkomponenten. Die Daten werden dann über ein sicheres drahtloses Netzwerk an die Mikrocontroller weitergeleitet. Deren Aufgabe ist es, die vom Server erhaltenen Informationen in elektrische Signale umzuwandeln. Diese Architektur hat den Vorteil, dass sie modular ist und die Komplexität der Steuerung des Modells auf verschiedene Schnittstellen verteilt wird.
Dank diesem neuen Kontrollsystem kann das Museum Kaeserberg die Zuverlässigkeit seines Netzwerks sicherstellen und neue Funktionen in Betracht ziehen, um das Besuchererlebnis noch weiter zu verbessern.