Fahrstraßen, Signale und elektrische Weichen [ 🚧 IM UMBAU BEFINDLICH! 🚧 ]

1 !!!UNDER CONSTRUCTION!!!

(trotzdem sind noch alle Infos enthalten, nur in der Mitte "rumpelt" es etwas )

2 Vorbildgetreues Stellwerk oder nur elektrische Tram-Weichen

2.1 (A) Vorbildgerecht

In "echten" und "klassischen" Stellwerken werden die Gleise in sogenannte Freimeldeabschnitte unterteilt. Das Stellwerk kann nun (mittels Gleisstromkreisen oder Achszählern) prüfen, ob sich im jeweiligen Bereich ein Fahrzeug befindet, dies dem Fahrdienstleiter anzeigen und die entsprechenden Sicherheitsmechanismen aktivieren oder deaktivieren. Dies kann auch in LOTUS realisiert werden - hierbei werden die Freimeldeabschnitte angelegt und diejenigen Gleispfade ausgewählt, die zum Freimeldeabschnitt gehören. Die so definierten Freimeldeabschnitte können dann ihrerseits zu den Fahrstraßen hinzugefügt werden und definieren so, wo die Fahrstraße entlang führt und welche Bereiche vor dem Einlegen der Fahrstraße frei sein müssen. Allerdings müssen bei dieser Variante die betroffenen Weichen manuell hinzugefügt werden (s.u.)! Aus diesem Grund sollten im Fall (A) auch die Weichen sinnvoll beschriftet werden - und zwar stellwerksübergreifend!

Wenn für einen Bezirk ein bedienbares Stellwerk erstellt werden (ContentTool), dann ist es im Allgemeinen nötig, die Variante (A) zu verwenden, da es andernfalls nicht möglich ist, Weiß- oder Rotausleuchtungen darzustellen, da diese nur mit Freimeldeabschnitten realisiert werden können!

(B) Einfach/Elektrische Weichen

Die vereinfachte Variante wird dagegen z.B. verwendet, wenn bei der Tram nur (ohne komplizierte Technik) elektrische Weichen gestellt werden sollen und kein echtes Stellwerk simuliert werden muss. Dennoch kann definiert werden, entlang welchem Weg die Fahrstraße verläuft, nur erfolgt dies direkt dadurch, dass für die jeweilige Fahrstraße direkt die Gleispfade ausgewählt werden.

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Wichtig ist aber, dass diese Unterscheidung nicht im Voraus festgelegt werden muss, sondern die Fahrstraßen komplett gemischt angelegt werden können. Es darf sogar eine einzelne Fahrstraße sowohl mittels Freimeldeabschnitte als auch "direkten" Pfaden definiert werden! Dennoch ist es natürlich übersichtlicher, wenn man sich für einen bestimmten Bezirk für eine der beiden Varianten festlegt.

3 Weichen vorbereiten

Im Fall (A) ist es sehr wichtig, im Fall (B) nicht unbedingt nötig, aber dennoch empfehlenswert, den Weichen (zumindest denen, die in Fahrstraßen verwendet werden sollen) Namen zu geben. Hierzu im "Gleis"-Modus mit der rechten Maustaste auf diejenige Markierung klicken, die in Richtung Weichenspitze zeigt, und im Kontextmenü auf "Weiche konfigurieren..." klicken.

Im erscheinenden Dialogfeld kann sofort der Weichenname eingegeben werden.

4 Stellwerks-/Weichen-Bezirk anlegen

Der Übersichtlichkeit aber auch der Performance halber werden Fahrstraßen zu Bezirken gruppiert, die jeweils unabhängig voneinander arbeiten. Man kann sich diese wie einzelne Stellwerke vorstellen.

Für die Performance relevant ist die Gruppierung insbesondere deshalb, weil jeder Bezirk eine Ausschluss-Matrix enthält, die die Größe "Anzahl der Fahrstraßen zum Quadrat" hat, und über die bei der Anforderung einer Fahrstraße nachgeschaut wird, ob bereits eine "feindliche" Fahrstraße eingelegt ist. Angenommen, man hätte ein großes Netz mit 20 Stellwerken à 10 Fahrstraßen. Würde man nun keine Bezirke definieren, dann würde man eine 200x200-Matrix benötigen, die dementsprechend 40.000 Einträge benötigt. Würden die Fahrstraßen zu den jeweiligen Stellwerken gruppiert werden, dann wären es 20 Matrizen mit nur noch 10x10 = 100 Feldern, also nur insgesamt 1.000 Einträgen (gegenüber 40.000!).

Die Bezirke werden über die in vielen anderen Bereichen bekannte Listen-Box verwaltet, die sich links im Abschnitt "Fahrstraßen" befindet.

Im Eigenschaften-Dialogfeld (erreichbar per Doppelklick oder die Schaltfläche mit dem Rechteck unterhalb der Liste) kann zunächst dem Bezirk ein Name gegeben werden und es können folgende Grundeinstellungen für den Bezirk angegeben werden:

• Auflösung, wenn Gleis wieder frei gemeldet wird: Aktive Fahrstraßen werden automatisch aufgelöst, wenn die zugehörigen Gleise wieder als frei gemeldet werden, nachdem zuvor ein Zug darauf gestanden hat. Option ist standardmäßig eingeschaltet.
• Signale zeigen nur an, falls aktiv: Ist diese Option aus, dann erscheinen die Weichensignale auch dann, wenn eine zugehörige Fahrstraße "weichenmäßig" aktiviert werden könnte, d.h. sie geben praktisch ständig den Stand der Weiche an. Leuchtet dennoch kein Weichensignal, auch wenn die Option abgeschaltet ist, dann sind die aktuellen Weichenlagen so, dass es keine sinnvolle Fahrstraße gibt. Option ist standardmäßig eingeschaltet.
• Auflösung bei Weichenstellen: Wird eine Weiche manuell gestellt, die eigentlich durch eine aktive Fahrstraße geschützt wird, dann soll die Fahrstraße aufgelöst werden. Option ist standardmäßig eingeschaltet.
• Auto-Aktivierung bei Gleisbelegung: Falls eine Fahrstraße befahren wird, die nicht eingelegt ist, die Weichenstellungen aber passen und auch keine "feindliche" Fahrstraße eingelegt ist, dann soll sie automatisch aktiviert werden.

4.1 Freimeldeabschnitte hinzufügen

Freimeldeabschnitte werden nur für die realistische Umsetzung von Stellwerken benötigt, nicht aber für elektrische Weichen. In der Realität sind Freimeldeabschnitte definierte Abschnitte der Gleise, die mittels der Sicherungstechnik entweder als "frei" oder "besetzt" gemeldet werden können.

In LOTUS werden sie durch eine Gruppe von Pfaden sowie deren Ausrichtung definiert. Sie enthalten jedoch keinerlei Informationen über die Weichen, die in diesem Abschnitt liegen. Sie können sogar Pfade enthalten, die einander ausschließen (z.B. beide Gleise einer Weiche)!

Die Ausrichtung ist deshalb wichtig, weil die automatische Ermittlung des Fahrstraßenausschlusses im MapEditor später erkennen muss, ob zwei Fahrstraßen den selben Freimeldeabschnitt in die gleiche Richtung befahren (kein Ausschluss nötig) oder in entgegengesetzte Richtung befahren (Ausschluss nötig). Achtung! Es ist nicht nötig, dass derselbe Abschnitt zwei mal für beide Richtungen hinzugefügt werden muss! Bei der später erfolgenden Zuordnung zur Fahrstraße kann man die Ausrichtung immer noch umkehren!

Die Liste sämtlicher bereits angelegter Freimeldeabschnitte befindet sich auf der rechten Seite des Dialogfeldes. Mittels der Pfeiltasten oben kann die Reihenfolge der Abschnitte geändert werden, mit den Schaltflächen darunter neue hinzugefügt oder der markierte gelöscht werden.

Unterhalb der Liste kann der markierte Freimeldeabschnitt bearbeitet werden:

• der Name kann geändert werden
• Pfade hinzuf./entf.: Wenn diese Schaltfläche angeklickt wird, verfärbt sie sich blau und auf der 2D-Karte werden die vorhandenen Freimeldeabschnitte angezeigt, wobei der aktuell ausgewählte Abschnitt farblich hervorgehoben wird. Mittels Klick auf ein Pfad kann dieser zum Freimeldeabschnitt hinzugefügt oder von ihm entfernt werden.
• Richtung umkehren: Kehrt die Ausrichtung sämtlicher Pfade des markierten Freimeldeabschnitts um.

4.2 Fahrstraßen anlegen

Unterhalb der Fahrstraßenliste können mit "Hinzufügen" und "Löschen" die einzelnen Fahrstraßen erstellt oder entfernt werden. Wird eine davon angeklickt, können direkt unterhalb der Liste deren Eigenschaften bearbeitet werden:

• Name
• Autom. Aktivierung: Hierbei wird eigentlich geschummelt, weshalb es eine entsprechende Realismus-Option geben wird, mit der diese Eigenschaft unwirksam geschaltet werden kann: In der Realität muss im Allgemeinen jeder Zug in einem Stellwerksbezirk auch eine Zugnummer haben oder – im Falle von Rangierfahrstraßen – zumindest mit dem Fahrdienstleiter kommunizieren. Dass man einfach "so" mit einem Zug daherkommt und sich dann trotzdem Fahrstraßen automatisch einlegen, gibt es ansonsten nur bei Selbstblocksignalen, niemals aber bei Fahrstraßen, die Weichen decken. Um es dem User, der einfach die Karte erkunden möchte, etwas netter zu gestalten, kann man Fahrstraßen mit dieser Option versehen. Hierdurch wird – sofern der Zug nicht fahrplanmäßig unterwegs ist – die Fahrstraße automatisch eingelegt, sobald der Zug die Aktivierungspfade befährt.
• Weichen automatisch hinzufügen/löschen: Abgesehen von Pfaden oder Freimeldeabschnitten müssen natürlich auch die zugehörigen Weichen gestellt werden. Wird "einfach" mit Pfaden gearbeitet (z.B. elektrische Weichen bei der Tram), dann erkennt LOTUS automatisch, welche Weichen zur Fahrstraße hinzugefügt werden müssen. Dies passiert, wenn diese Option eingeschaltet ist (Standardzustand). Wird allerdings mit Freimeldeabschnitten gearbeitet, dann müssen die Weichen manuell konfiguriert werden, weil dann eine eindeutige Ermittlung nicht möglich ist und überdies ggf. zusätzliche Weichen als Flankenschutz hinzugezogen werden müssen.
• Automatische Aktivierung nur in Fahrtrichtung: Die automatische Aktivierung (s.o.) dient ja nur dazu, dass User die Karte ohne Fahrplan erkunden können. Ist dieser bspw. auf einer eingleisigen Strecke unterwegs, dann sollen natürlich die nicht die Signale in beide Richtungen auf Fahrt schalten, sondern nur in Fahrtrichtung. Für diesen Fall ist es möglich, diese Option zu aktivieren. Im zweigleisigen Betrieb dagegen ist die Fahrtrichtung unerheblich, da ohnehin nur in eine Richtung gefahren werden kann. Für diesen Fall bleibt diese Option deaktiviert.#
• Einlegen vom virtuellen Fahrdienstleiter oder Einlegen von Selbststellbetrieb/Zuglenkung: Diese Option hat vor allem darauf Einfluss, wie sich die Fahrstraße verhalten soll, wenn das Stellwerk von einem User bedient wird: Bei ersterer Einstellung wird die Fahrstraße von einem virtuellen Fahrdienstleiter bedient. Sobald der User im Stellwerk den virtuellen Fahrdienstleiter deaktiviert, wird diese Fahrstraße nicht mehr automatisch eingelegt. Ist jedoch die zweite Option aktiv, dann wird die Fahrstraße auch dann noch automatisch eingelegt, wenn man Signal der Selbststellbetrieb bzw. die Zuglenkung aktiv ist - auch wenn der virtuelle Fahrdienstleiter deaktiviert ist.

4.3 Weichen und Pfade hinzufügen

Zusammen mit dem Eigenschaften-Dialogfeld öffnet sich auch eine 2D-Karte. In ihr werden Pfade zu den Fahrstraßen hinzugefügt oder entfernt. Generell werden nur Pfade hinzugefügt oder entfernt, jedoch können hier keine Weichen zur Fahrstraße hinzugefügt oder von ihr entfernt werden. Dies ermittelt der MapEditor je nach Einstellung (s.o.) automatisch.

Pfade können einer der folgenden drei Kategorien hinzugefügt werden:

• Die normalen Pfade, die die eigentlich Fahrstraße ausmachen. Dieser Bereich beginnt hinter dem Signal und endet hinter der letzten Weiche. Damit die Fahrstraße eingelegt werden kann, müssen diese frei von Fahrzeugen sein und die zugehörigen Weichen gestellt werden. Dementsprechend wird über sie auch der Fahrstraßenausschluss ermittelt, d.h. welche anderen Fahrstraßen gleichzeitig eingestellt werden können. Sobald das Fahrzeug diese befährt, gilt die Fahrstraße als besetzt und das zugehörige Signal fällt auf "Halt", sofern dieses entsprechend konfiguriert wurde. Verlässt das Fahrzeug diesen Bereich wieder vollständig, wird die Fahrstraße aufgelöst.
  
  
• Aktivierungspfade: Diese komme nur zur Anwendung, wenn der Stellwerksbezirk ein "echtes" Stellwerk ist, d.h. nicht, wenn es sich nur um geschützte Weichen handelt, die vor Ort durch Stellbefehle der Fahrzeuge legen. Die Aktivierungspfade liegen vor dem zugehörigen Signal. Sobald diese befahren werden, wird die Stellwerksautomatik bzw. der virtuelle Fahrdienstleiter aufgefordert, die entsprechende Fahrstraße einzulegen, sofern sie zur Fahrplan-Fahrt passt und der Zug weniger als 2 Minuten Verfrühung hat oder die Option "Autom. Aktivierung" der Fahrstraße angehakt wurde – und natürlich nur dann, wenn sie auch eingelegt werden darf/kann.
  
  
• Prüfpfade: Der Bereich zwischen letzter Weiche und End-Signal: Befindet sich der Zug bereits hier, dann kann die Fahrstraße aufgelöst werden, da alle Weichen geräumt wurden. Trotzdem sollen aber keine Fahrstraßen eingelegt werden, wenn sich hier ein Zug befindet oder das Gleis zu einer bereits eingelegten Fahrstraße gehört. Deshalb wird dieser Bereich dennoch vor Einlegen der Fahrstraße geprüft.
  
  

Je nachdem, zu welcher Kategorie Pfade hinzugefügt oder von ihr entfernt werden sollen, muss eine der drei zugehörigen Schaltflächen durch Anklicken aktiviert werden. Danach können die Pfade in der 2D-Karte durch Anklicken hinzugefügt oder entfernt werden.

Außer bei Prüfpfaden muss auf die korrekte Ausrichtung der Pfade geachtet werden. Der MapEditor sorgt selbsttätig dafür, dass die Pfade, wenn sie korrekt miteinander verbunden sind, einheitlich ausgerichtet sind. Soll diese Ausrichtung umgekehrt werden, muss die zugehörige Schaltfläche "Ausrichtung umkehren" angeklickt werden.

Der Eintrag in der Fahrstraßenliste wird jeweils aktualisiert, sodass man dort u.a. stets ablesen kann, ob die entsprechenden Weichen wie gewünscht hinzugefügt wurden.

4.4 Weitere Eigenschaften der Fahrstraßen

• Alle Pfade und Weichen aus Fahrstraße entfernen: Hier wird genau das getan – die Fahrstraße ist danach frei von jedweden Pfaden.

5 Einfache Signale anschließen

Für einfache Signale (z.B. Einheits-Weichensignale nach BOStrab wie W1, W2, W3 usw.), bei denen ein Szenerieobjekt nur anzeigt, ob eine bestimmte Fahrstraße eingelegt ist, oder nicht, kommt ein vereinfachtes System zur Anwendung:

• Platzieren und Auswählen des Signals
• Auswählen des Bezirks links
• Auf "Mark. Obj. zum Bezirk hinzuf." unterhalb der Bezirks-Liste klicken
• Die Fahrstraße auswählen, die dieses Signal anzeigen soll

6 Komplexere Signale

6.1 Signalobjekt konfigurieren

Komplexe Signale müssen zuerst vorbereitet werden: Im Object & Vehicle Tool gibt es im Bereich "Allgemeine Einstellungen" die Schaltfläche "Signalbegriffe". Hierüber kann ein Texteingabe-Feld geöffnet werden, in welches (vereinfacht gesagt) diejenigen Signalbegriffe eingetragen werden müssen, die das Signal zeigen kann. Hierbei ist aber zu beachten, dass

• das "Nichtvorhandensein" von Fahrstraßen usw., also ein Hp0 oder ein dunkles Weichensignal usw., nicht ein eigener Signalbegriff sind
• keine "Kombinationen" eingetragen werden
• maximal sind 32 Zeilen und somit Begriffe erlaubt

Kann das Signal beispielsweise sowohl Vor- als auch Hauptsignal-Begriffe anzeigen, dann erhält es bspw. die Einträge:

• Hp1
• Hp2
• Vr1
• Vr2

FALSCH wäre also sowas wie:

• Hp0+Vr0
• Hp1+Vr0
• Hp2+Vr0
• Hp1+Vr1
• usw.

Warum das so ist, wird vermutlich klarer, wenn wir uns mit der Konfiguration im MapEditor beschäftigt haben!

6.2 Signal im MapEditor konfigurieren

Sobald dem Signal-Objekt auf die beschriebene Weise die möglichen Signalbegriffe mitgeteilt wurden, erscheint im MapEditor, wenn man auf das Signal mit rechts klickt, im Kontextmenü der Eintrag "Signal-Eigenschaften". Wird dieser angeklickt, öffnet sich das hierfür vorgesehene Dialogfeld.

Von der Struktur her gibt es für jeden Signalbegriff einen Listen-Abschnitt, zu dem jeweils beliebig viele Fahrstraßen hinzugefügt werden können. Die Anzahl der Signalbegriffe ergibt sich durch die Eingaben beim Signal-Objekt im Object & Vehicle Tool. Für jeden Fahrstraßeneintrag kann jeweils individuell der Bezirk ausgewählt werden, damit es auch möglich ist, Signalbegriffe bezirksübergreifend zusammen zu stellen. Außerdem wird jeweils ausgewählt, ob geprüft werden soll, ob

• die Fahrstraße aktiv ist,
• deren Gleise belegt sind,
• sie aktiv ist und gleichzeitig ihre Gleise nicht belegt sind oder
• sie "möglich" ist, d.h. die zugehörigen Weichen bereits passend liegen

Das ganze System arbeitet nun wie folgt: Für jeden Signalbegriff wird stets geprüft, ob für zumindest eine der Fahrstraßen die ausgewählte Bedingung erfüllt ist. Falls dies der Fall ist, "gilt" dieser Signalbegriff. Schließlich werden die so ermittelten "Gesamtzustände" jeder Fahrstraße kodiert und per Script an das Signal übertragen.

7 Script-Implementierung

7.1 Einfache Signale

So ähnlich wie bei den Ampeln muss lediglich die "PUBLIC"-Variable signalroute_active: boolean; eingebunden werden. Wenn alles korrekt verknüpft ist und die Fahrstraße eingelegt wird, wird diese Variable "true", sonst ist sie "false". Hiermit lassen sich aber dementsprechend nur einfache Signale realisieren. Komplexe Signale kommen später!

7.2 Komplexe Signale

Auch bei komplexen Signalen werden die Daten über eine "PUBLIC"-Variable, nämlich signalstate: integer; übertragen. Achtung: Im Gegensatz zu einfachen Signalen handelt es sich hierbei um eine Integer-Variable!

In diese werden nun im Betrieb die Signalbegriffe bitweise eingetragen – siehe hierzu auch Bit-Flags erklärt . Verfügt das Signal z.B. über die Begriffe Hp1, Hp2, Hp3 und Hp4, dann wird der Wert der Variable signalstate die folgenden Werte annehmen:

• 1, falls nur die Hp1-Bedingungen gelten
• 2, falls nur die Hp2-Bedingungen gelten
• 4, falls nur die Hp3-Bedingungen gelten oder
• 8, falls nur die Hp4-Bedingungen gelten.

Gelten mehrere Bedingungen gleichzeitig, dann werden diese Werte einfach zusammengerechnet.

Auseinander nehmen kann man die Bedingungen dann wie folgt:

• wenn (signalstate and 1) <> 0, dann ist die Hp1-Bedingung erfüllt
• wenn (signalstate and 2) <> 0, dann ist die Hp2-Bedingung erfüllt
• wenn (signalstate and 4) <> 0, dann ist die Hp3-Bedingung erfüllt
• wenn (signalstate and 8) <> 0, dann ist die Hp4-Bedingung erfüllt

Komplexer, aber trotzdem problemlos ist es, wenn Zusatz-Anzeiger zur Anwendung kommen.

Beispiel: Ein nur Hp4-fähiges U-Bahnsignal mit Gleis-Nummern-Anzeige. Die Signalbegriffe wären dann:

• Hp4
• Gleis 1
• Gleis 2
• Gleis 3
• Gleis 4
• Gleis 5
• Gleis 6
• Gleis 7
• Gleis 8
• Gleis 9

Angenommen, es gibt drei Fahrstraßen A, B und C, die auf Gleis 3, 4 und 7 führen.

Dann werden im MapEditor in der Signal-Konfiguration dem Signalbegriff Hp4 alle drei Fahrstraßen zugeordnet, den Signalbetriffen Gleis 3, Gleis 4 und Gleis 7 jeweils nur die Fahrstraße A, B und C, und den restlichen Signalbegriffen werden gar keine Fahrstraßen zugeordnet.

Nach obiger Formel wird die Variable signalstate dann folgende Werte annehmen:

• Fahrstraße A: Hp4+Gleis 3, d.h. 1 + 8 = 9
• Fahrstraße B: Hp4+Gleis 4, d.h. 1 + 16 = 17
• Fahrstraße C: Hp4+Gleis 7, d.h. 1 + 128 = 129

Im Signalscript können dann die Signalbegriffe wieder mit den obigen "and-Formeln" auseinander genommen werden:

Falls (signalstate and 1) <> 0, dann soll das Signal auf Hp4 gehen, sonst auf Hp0. Nur, wenn es Hp4 zeigt, dann soll er die restlichen Werte in signalstate prüfen und dann entsprechend daraus ableiten, wie er die jeweiligen Gleisnummern anzeigen soll.

7.3 Anforderung per Szenerieobjekt

Scripts in Szenerieobjekten können Fahrstraßen anfordern oder auflösen, so dass z.B. entsprechende Schlüsselschalter an Ampeln usw. umgesetzt werden können.

Hierfür gibt es die folgenden Prozeduren:

• procedure SRT_Request(self: integer; bezirkID, fahrstrassenID: integer) fordert eine Fahrstraße an, diese wird dann aber nur eingelegt, wenn die Bedingungen dafür gegeben sind (z.B. keine Blockade durch andere Fahrstraßen oder besetzte Gleise)
• procedure SRT_Deactivate(self: integer; bezirkID, fahrstrassenID: integer) löst eine oder alle Fahrstraßen auf, unabhängig davon, ob sich noch Züge auf den den Fahrstraße(n) zugewiesenen Gleisabschnitte befinden. Um sämtliche Fahrstraßen des Fahrstraßenbezirks aufzulösen, muss als fahrstrassenID auf -1 gesetzt werden.

Die Identifikation erfolgt über die IDs der Fahrstraßenbezirke und der Fahrstraßen, hier gelb markiert:

Damit ein Szenerieobjekt universell einsetzbar ist, sollten für alle IDs Startvariablen verwendet werden, sodass diese im MapEditor auf konkrete Werte gesetzt werden können.

Werden die IDs dagegen im Szenerieobjekt hartkodiert auf feste Werte gesetzt werden, lässt sich das Szenerieobjekt nur auf ganz konkrete Fahrstraßen auf einer ganz bestimmten Karte einsetzen.