類比操控的鐵道模型透過軌道上供應的電壓與電流變化來控制車頭,在軌道不分段的情況下,同一軌段上的車頭都會一起動作,這點與現實的鐵道世界相去甚遠。
幸虧數位操控(DCC、Maerklin 數位系統、Selectrix、FMZ…)的問世,讓同一軌段上多台車頭得以不同方向與速度行進,任意開關的室內燈、給予生動的音效等等也變成可能。除了車頭之外,道岔、號誌、背景音效、場景燈光與動態表現用的馬達也都可以改為數位操控。數位可以說為鐵道模型的操控方式帶來了革命性的影響。
由於人只有一雙眼及手,就算三頭六臂能夠同時操控的事物也有限,此時便可以將工作交給電腦,透過軟體設定無數的排程讓鐵道模型的世界更加生動,這便是「數位自動控制」的好處。
想要達到自動控制的無人駕駛境界,以下的一些基本常識是有必要認識一下的。
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軌道分段與回報器
電腦不像人有兩個眼睛可以盯著場景,隨時掌握行車狀況,取而代之的便是「回報器」(feedback sensor)。回報器偵測軌道是否有車頭(負載),並將資訊回傳到數位系統,系統再通報給電腦,如此一來沒有長眼睛的電腦也可以知道哪裡有沒有車,車目前開到哪裡。再透過軟體設定排程,命令在某一區段的車開到另一個指定的區段,這個概念加以延伸創造出無限的行車排程出來,諸如:
減速進站、煞車
往返車
設定最高速限
會車待避
定時發車
延遲發車
隨機發車
…
以及更多與真實世界相符的行車調度動作。「軌道分段並裝設回報器」可謂數位自動控制的基礎建設。現實世界裡的捷運木柵線,也是利用類似的回報器達成自動控制的。
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硬體設備需求
數位系統
由控制中心(command center)、節流閥(throttle)與放大器(booster)組成的數位系統,是數位操控的基本核心,相信有接觸過數位的車友都不陌生,由於本文探討數位自動控制,在此就不加以詳述。
解碼晶片(decoder)
任何你想數位操控的物件,都要透過解碼晶片使其數位化,之後才有辦法交給電腦做自動控制。除了大家熟悉的車頭的控制晶片與音效晶片(sound decoder)之外,其餘的解碼晶片通稱周邊解碼晶片(accessory decoder 或 stationary decoder):
道岔控制晶片(switch decoder 或 turnout decoder)
給予短暫的電流控制道岔切換器裡的電磁閥(solenoid)或馬達,同原理運作的電動脫勾軌道也適用。由於這些切換器又分交、直流電磁閥或馬達運作,因此要注意選擇對應的 decoder。Lenz LS150、Uhlenbrock MD2、Digitrax DS44、Digitrax DS51K1、Maerklin k83 等等都屬此類器材。
號誌晶片(signal decoder)
提供恆常電流給號誌燈使用,可結合道岔切換器使用。LDT LS-DEC、Uhlenbrock、Viessmann 出一堆。
其他場景用開關晶片
用來控制場景燈光、動態表現用馬達等。Uhlenbrock、Viessmann 出一堆。
這些周邊解碼晶片也都有數位規格之分,依照你的數位系統挑選對應的 DCC 或 Maerklin Motorola 規格。與數位系統的連接跟車頭晶片一樣,透過軌道傳送訊息。
回報器
各數位廠家對於回報器有著不同的稱呼,如:feedback sensor、feedback module、detector module、occupancy detector…等。回報器可以分為兩種形式,即「區段佔用回報器」以及「點偵測回報器」,它們的用法不同:
區段佔用回報器
將一整段鐵軌上的情況回報給電腦,只要在同一個區段,無論車頭開到哪裡,都會回報佔用訊息給系統。各廠的器材有:
Uhlenbrock 63340
Digitrax BDL-168
Lenz LB101
LDT RM-GB-8
點偵測回報器(針對二軌系統而言)
有一些專門設計給三軌系統使用的回報器,如拿來用在二軌系統,變會成為「點偵測回報器」,也就是列車通過某一點,被偵測到並回報給系統,列車一駛離該點,回報便會終止。此類回報器如果使用在二軌系統,需要搭配接觸軌、第三軌或磁簧開關使用。如果使用在三軌系統,仍然可以有區段回報的效果。各廠的器材有:
Maerklin s88
Viessmann 5217
Uhlenbrock 63350
LDT RM-DEC-88
與解碼晶片不同,回報器與數位系統之間的聯繫,是透過各家專屬的介面連接(詳細的介面請參照此篇文章),最常見的是:
LocoNet
使用的廠牌有 Digitrax、Uhlenbrock、Fleischmann 及一些其他小廠或 DIY 器材。
s88
Maerklin 使用的回報器介面,除 Maerklin 自家器材外,Viessmann、LDT 都走這個介面。
至於如何使用運用這些回報器?在往後的章節將會探討。
值得一提的是,數位界所期待的「雙向溝通技術」(Bi-directional Communication),仍必須仰賴這些回報器才能達成車頭與數位系統間的溝通,直至目前 2005 年九月,也僅有 Digitrax 推出 RX4(Transponding 技術,僅能辨識車號),以及 Lenz 喊了很久卻不見蹤影的 RailCom 回報器。
電腦連接介面
連接電腦與數位系統的介面,如 Intellibox 內建的 RS232(COM 埠)、Digitrax 的 MS100、RR-CirKits 的 LocoBuffer II(建議 Digitrax 用家採用,比 MS100 穩定)以及 Lenz 的 LI-101F / LI-USB 等。
PC
想要用電腦自動控制,當然要準備一台電腦啦!電腦的等級不用太高,依照 Train Controller 的基本需求,同時控制三台車頭大約需要 100MHz 的 CPU 時脈。1G MHz 的電腦一次跑個九台車頭游刃有餘。
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自動控制軟體
Railroad & Co. 的 Train Controller 5.5 版
此一頗受好評的自動控制軟體,將會是接下來一連串探討自動控制的主題。
http://www.freiwald.com
Win-Digipet
http://www.windigipet.de/info/en
KAM Industries 的 Engine Commander
http://www.trainpriority.com
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